Моделирование электромеханических переходных процессов на ЭВМ: Учебное пособие (Описания лабораторных работ на ЭВМ, выполняемых студентами по дисциплине «Устойчивость узлов нагрузки»)

М. В. Шкаруба

А. Д. Эрнст

МОДЕЛИРОВАНИЕ

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ

ПЕРЕХОДНЫХ

ПРОЦЕССОВ НА ЭВМ

Омск-2007

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

МОДЕЛИРОВАНИЕ

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДНЫХ

ПРОЦЕССОВ НА ЭВМ

Учебное пособие

Омск-2007

Рецензенты:

Шкаруба М. В. Эрнст А. Д.

Моделирование электромеханических переходных процессов на ЭВМ:

Учебное пособие. Омск: Из-во ОмГТУ, 2007. − 60 c.

Учебное пособие “Моделирование электромеханических переходных процессов на ЭВМ” включает описания лабораторных работ на ЭВМ, выполняемых студентами по дисциплине «Устойчивость узлов нагрузки» и состоит из двух частей.

      В первой части приведены описания лабораторных работ по исследованию статической и динамической устойчивости электропередачи.

      Во второй части приведены описания лабораторных работ по исследованию статической и динамической устойчивости асинхронной нагрузки.

          Пособие предназначено для студентов дневного, вечернего и заочного обучения специальности 100400.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского

государственного технического университета

                                        © М. В. Шкаруба, А. Д. Эрнст. 2007

                                        © Омский государственный технический университет, 2007

Общие сведения о программах

     Лабораторные работы на ЭВМ к дисциплине «Устойчивость узлов нагрузки» представляют из себя обучающе-контролирующие программы, в конце каждого этапа программа сообщает обо всех допущенных ошибках и указывает места возврата для устранения их.  Поэтому эти лабораторные работы можно выполнять как в компьютерном классе кафедры , так и самостоятельно на домашних компьютерах.

         Все программы первоначально были написаны на Турбо-Бейсик, работали в операционной системе MS DOS и были описаны в методических указаниях [10] (Исследование статической и динамической устойчивости электропередачи)

 и [11] (Исследование статической и динамической устойчивости асинхронной нагрузки). Достоинство этих программ заключалось в том, что для переноса всех программ и программного обеспечения к ним нужна была всего одна дискета, запись можно было сделать на любом компьютере класса.

    С появлением операционных систем Windows 2000 и Windows XP загрузка программ на Турбо-Бейсик стала слишком трудоемкой, поэтому в 2006 году все программы были переведены на современную систему программирования Delphi. Для переноса  программ на Delphi и методических указаний к ним необходим лазерный диск. Запускать их можно прямо с диска.

     Поэтому в данном пособии рассмотрены программы на Delphi (рис. 1).

Рис. 1. Пример оформления лабораторной работы №1 на Delphi

Часть 1.

Исследование статической и динамической устойчивости

электропередачи

Общие теоретические положения к лабораторным работам №1 и №2

Исследуется простейшая электрическая система (рис. 2а): генератор Г, через трансформатор Тр и линию Л работает на шины системы  С  бесконечной мощности   [1].

На рис. 2б приведена схема замещения исследуемой системы. В устано-вившемся режиме генератор (неявнополюсная синхронная машина) упрощенно представлен продольным реактивным сопротивлением  и  э.д.с. по поперечной оси .

На рис. 3 дана векторная диаграмма исследуемой системы. В установившемся режиме э.д.с. генератора

                     ,

гдеI –полный ток генератора;, - продольная и поперечная составляющие то-ка;,  - активный и реактивный токи генератора; – напряжение на шинах системы; - угол между векторами  и . Сопротивление электропередачи от точки приложения э.д.с.  до шин системы

                                      (1)

где – реактивное сопротивление генератора, – реактивное сопротивление трансформатора, – реактивное сопротивление линии.

Если активный и реактивный токи генератора выразить через мощности  и  , которые генератор выдает в систему, то э.д.с.

                                                           (2)

Во время переходного процесса генератор обычно представляют э.д.с. по поперечной оси  . Вектор  совпадает с вектором   по направлению, а по величине меньше его на  . Сопротивление электропередачи от точки приложения э.д.с. до шин системы

                                     (3)

Рис. 2. Исследуемая система: а – электрическая схема; б – схема замещения в установившемся режиме; в – схема замещения во время переходного процесса

Рис. 3. Векторная диаграмма исследуемой системы

В лабораторной работе №2 генератор во время переходного процесса представлен переходной э.д.с.  (рис. 2в), так как э.д.с.  легко определить из векторной диаграммы (рис. 3):

Если токи генератора выразить через мощности и , которые генератор выдает в систему, то э.д.с. вычисляется по формуле [3]

                (4)

Вместо зависимости  =f(t) в этой работе исследуется зависимость =f(t), где - угол между и    (рис. 3), который имеет такой же характер изменений, что и угол . Поэтому по зависимости =f(t) тоже можно судить об устойчивости электропередачи.