Разработка регулятора синхронного компенсатора
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?аторы
Синхронный компенсатор (СК) - это синхронный двигатель, работающий в режиме холостого хода, т.е. без нагрузки на валу. Потребляемая им активная мощность (если пренебречь потерями холостого хода) Рск~0, и СК загружен только реактивным током. По сравнению с обычным синхронным двигателем СК изготовляются с облегченным валом, они имеют меньшие размеры и массу.
Мощность, вырабатываемую СК, можно найти из выражения:
Qск= • Icк= Uc (1.10)
Величина и знак реактивной мощности СК зависят от соотношения между ЭДС Eq и Uc - напряжением в точке сети, где подключен СК. Eq определяется значением тока возбуждения, причем росту тока возбуждения соответствует увеличение Eq. Если Eq=Uc, реактивная мощность СК Qск=0. При повышении тока возбуждения (перевозбуждении) Ea>Uc и СК генерирует в сеть реактивную мощность, причем ток, генерируемый СК, Iск опережает напряжение Uск на 900. Уменьшая ток возбуждения, можно получить режим недовозбуждения, тогда Eq<Uc и Iск отстает на 90 от напряжения Uск. В этом режиме СК потребляет реактивную мощность, получая ее из сети. Номинальная мощность синхронного компенсатора Qcк.ном указывается для режима перевозбуждения. По конструктивным особенностям, связанным с условиями нагрева обмоток, в режиме недовозбуждения Qск=0,5Qск.ном.
При выборе мощности СК ее находят для режима перевозбуждения, исходя из желаемого напряжения U2жел:
Qск= 2жел (1.11)
где : X - сопротивление сети, к которой подключен СК
Положительными свойствами СК как источников реактивной мощности являются:
возможность увеличения генерируемой мощности, если напряжение в сети понижается;
возможность плавного и автоматического регулирования реактивной мощности, причем как в сторону повышения, так и понижения напряжения.
Недостатки СК:
наличие вращающихся частей требует присутствия обслуживающего персонала;
стоимость 1 квар мощности, выработанной СК, во много раз больше 1квар, выработанного БСК.
Использование в качестве компенсирующего устройства синхронных компенсаторов иллюстрируется на рис.1.3 а. Напряжение в конце линии до установки компенсатора определяется выражением:
?U= U1- (1.12)
Пусть U2 ниже желаемого. При работе СК в режиме перевозбуждения QCк выдается в сеть, снижается переток по сети реактивной мощности, потеря напряжения снижается и U2 повышается, определяясь следующим выражением:
=U1 - . (1.13)
Если U2 выше желаемого, СК переводится в режим недовозбуждения. Тогда Qcк потребляется из сети, повышается переток по сети реактивной мощности, потеря напряжения повышается и U2 снижается, определяясь следующим выражением:
U2=U1 - . (1.14)
При перевозбуждении СК генерирует реактивную мощность
ск.пер=Qск.ном. (1.15)
При недовозбуждении СК потребляет реактивную мощность
ск.нед=0.5•Qск.ном (1.16)
что приводит к увеличению потерь напряжения в сети и к уменьшению напряжения у потребителей. Недовозбуждение синхронных компенсаторов можно использовать, когда надо снизить напряжение, например в режиме наименьших нагрузок. На рис.1.3 представлены векторные диаграммы в режимах перевозбуждения и недовозбуждения. В режиме перевозбуждения СК ток Iск, выдаваемый в сеть, опережает на 90 напряжение U2. Из векторной диаграммы (рис.1.3 , б) видно, что в этом режиме модуль напряжения повышается с U2 до U2 доп. В режиме недовозбуждения ток и реактивная мощность СК изменяют свои знаки на противоположные. Ток I.ск, текущий из сети, отстает на 90 от напряжения U2. Из векторной диаграммы (рис. ,1.3 в) видно, что в этом режиме модуль напряжения понижается с U2 до Uдоп.нм. Включение в качестве компенсирующего устройства БСК позволяет только повышать напряжение, так как конденсаторы могут лишь вырабатывать реактивную мощность. Конденсаторы, подключенные параллельно к сети (рис.1.3, г), обеспечивают поперечную компенсацию. В этом случае БСК, генерируя реактивную мощность, повышает сos? сети и одновременно регулирует напряжение, поскольку уменьшаются потери напряжения в сети. В период малых нагрузок, когда напряжение в сети повышено, должно быть предусмотрено отключение части БСК, чтобы уровни напряжений не превышали допустимых значений. Векторная диаграмма при поперечной компенсации с помощью БСК та же, что и для СК в режиме перевозбуждения (рис.1.3 , б), где вместо тока Iск следует говорить о токе Iк. В этом случае, как и при использовании СК, уменьшается потеря напряжения в сети и увеличивается напряжение U2, а также угол сдвига между напряжениями в конце и в начале линии [5,6,7].
Рис. 1.3 Режимы работы компенсирующих устройств: а - включение синхронного компенсатора; б, в - векторные диаграммы синхронного компенсатора при перевозбуждении и недовозбуждении; г - включение батареи статических конденсаторов.
2. Cинхронный компенсатор как объект управления
2.1 Структурная схема системы управления синхронным компенсатором
Структурная схема системы управления синхронным компенсатором приведена на рис.2.1
Рис.2.1 Структурная схема системы управления СК: СК- синхронный компенсатор; ТАск- трансформатор тока СК; ТАл- трансформатор тока линии; Т- силовой трансформатор; TV- измерительный трансформатор напряжения; ДУ- датчик углового положения ротора СК.
Функционально СУ можно считать совокупностью следующих подсистем:
система охлаждения обеспечивает температурный режим обмоток и магнитопроводов С?/p>