Статические характеристики составляющих комплексной нагрузки

$ 5.4. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОЙ НАГРУЗКИ

Понятия статических и динамических характеристик нагрузки

Потребление мощности в электрических системах изменяется при изменении параметров режима, т.е. при изменении значения и частоты напряжения, питающего потребителей. Эти изменения отражаются в изменениях потоков мощности в линиях, что, в свою очередь, влияет на распределение напряжений в сети и, в частности, на напряжение на зажимах электроприемников. Поэтому при расчетах режимов сетей весьма существенное значение имеет учет характеристик, отражающих изменение мощности, потребляемой нагрузкой при изменениях подведенного к ней напряжения по величине и частоте. Такие характеристики, отвечающие установившемуся режиму, называются статическими характеристиками нагрузки по напряжению [Рн = fp(U), Qн = = fq(U)] и по частоте [Рн = Фp(f), Qн = Фq(f)]-

Аналогичные характеристики, но отвечающие тому или иному переходному режиму, называются динамическими. Это, например, характеристики, полученные при быстрых изменениях напряжения и частоты, когда вызванные этими изменениями переходные процессы не успевают затухнуть при переходе от одной точки статической характеристики нагрузки к другой. Динамические характеристики Рн = fp(U, t), Qн = fq(U, t) и соответственно Рн = Фр(f, t), Qн = Фq(f, t) в отличие 153

от статических являются функциями времени. На статической характеристике каждую ее точку можно считать соответствующей одному установившемуся режиму.

Динамическая характеристика нагрузки в общем случае представляется в виде зависимости мощности от параметров режима и от их производных. Например, динамическая характеристика активной мощности нагрузки является следующей функцией:

В данном случае динамическая характеристика отражена гиперповерхностью, проходящей в фазовом пространстве с координатами U, f, dU/dt, df/dt, ... .

Простейшим случаем динамической характеристики будет поверхность в пространстве трех измерений, например Рн = Fp(U, dU/dt). При заданном диапазоне изменения напряжения такая динамическая характеристика может быть представлена на плоскости в виде серии кривых.

При малых отклонениях от установившегося режима изменение мощности нагрузки может быть представлено следующими выражениями:

             (5.28)

 где а , a,, by, b, — коэффициенты, каждый из которых называется

регулирующим эффектом, соответственно активной (а) и реактивной (b) нагрузки по напряжению и частоте.

Ниже в данном параграфе мы познакомимся лишь со статическими характеристиками основных составляющих комплексной нагрузки, имея в виду, что динамические характеристики рассматриваются и курсе "Переходные процессы в электрических системах".

Характеристики осветительной нагрузки

Активная мощность, потребляемая осветительной установкой, содержащей лампы накаливания, не зависит от частоты и примерно пропорциональна напряжению в степени 1,6. Реактивной мощности такая нагрузка не потребляет. Активная мощность осветительной 154

Рис. 5.9. Зависимости активной мощности, потребляемой лампами накаливания, от напряжения при допущении о постоянстве их сопротивления (1) и при изменении Rн(2) в соответствии с зависимостью 3

нагрузки, состоящей из люминесцентных ламп, заметно зависит от частоты, уменьшаясь на 0,5—0,8% с изменением частоты на 1%, но мало зависит от напряжения.

На рис. 5.9 представлены статические характеристики осветительной нагрузки рн = fp(U), состоящей из ламп накаливания при неизменном сопротивлении нитей ламп (кривая 1) и при изменении этого сопротивления в функции напряжения (кривая 2) в соответствии с кривой 3.

Характеристики асинхронной нагрузки

При рассмотрении основных соотношений будем исходить из известной приближенной Г-образной схемы замещения асинхронного двигателя (рис. 5.10).В этой схеме исключены активное сопротивление статора двигателя и активная проводимость ветви намагничивания.

Потребляемая из сети активная мощность и соответственно вращающий момент асинхронного двигателя (АД) определяются мощностью приводимого во вращение механизма, т.е. характеристикой Mмех ⁼ f (W). Существует три основных типа таких характеристик:

а) постоянный или мало зависящий от скорости момент (Mмех ⁼ const.

Рмех = ш);

б) момент, примерно пропорциональный скорости вращения (Mмех =

= W, Рмех ⁼ W²)',

в) момент, примерно пропорциональный квадрату скорости вращения (Ммех = W², Pмех = W³).

155

На рис. 5.11 показаны построенные в относительных единицах три типовые