10

Модели нагрузок систем электроснабжения ЛА

Реферат

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Управление регуляторами напряжения и регуляторами скорости с целью автоматизации процессов равномерного распределения нагрузок между работающими параллельно генераторами можно осуществить различными способами.

Русский

2012-05-26

824.5 KB

84 чел.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра ПРИБОРЫ УПРАВЛЕНИЯ

РЕФЕРАТ

на тему: «Модели нагрузок систем электроснабжения ЛА».

Выполнила:        ст.гр. 130421

                            Корнеева Л.В.

Проверил:         Кулешов В.В.

Тула, 2012

Содержание

Введение           3

Метод статических характеристик       5

Метод астатической характеристики      8

Метод последовательной нагрузки генераторов до номинальной мощности                   11

Метод мнимого статизма               13

Заключение                 15

Список литературы                16

Введение

На летательных аппаратах, оборудованных несколькими источниками тока, как правило, в параллельную работу включаются однотипные генераторы. Для того чтобы обеспечить лучшее использование располагаемой электрической мощности, необходимо распределить нагрузку между генераторами равномерно. Если нагрузка распределяется между генераторами неравномерно, то мощность нагрузки будет лимитирована наиболее нагруженным генератором. Это возникает потому, что, несмотря на то, что некоторые из работающих параллельно генераторов могут быть недогружены, дальнейшее уменьшение сопротивления нагрузки может привести к выходу из строя наиболее нагруженного генератора.

Кроме того, при равномерной нагрузке генераторов для всей системы в целом получается больший КПД и коэффициент мощности (при параллельной работе синхронных генераторов). Поэтому при параллельной работе авиационных генераторов необходимо предусмотреть специальные меры для равномерного распределения нагрузок между ними.

Равномерное распределение нагрузок должно осуществляться автоматически, без вмешательства членов экипажа.

При параллельной работе генераторов постоянного тока равномерное распределение нагрузок между генераторами может быть осуществлено путем воздействия на регуляторы напряжения генераторов. При параллельной работе синхронных генераторов воздействием на регуляторы напряжения можно управлять лишь распределением реактивных мощностей. Для управления распределением активных мощностей необходимо воздействовать на регуляторы скорости приводов синхронных генераторов.

Рис.1. Схема параллельной работы генераторов, оборудованных регуляторами напряжения

Управление регуляторами напряжения и регуляторами скорости с целью автоматизации процессов равномерного распределения нагрузок между работающими параллельно генераторами можно осуществить различными способами. Рассмотрим некоторые методы автоматизации распределения нагрузок между работающими параллельно генераторами.

Так как эти методы применимы как для распределения активных, так и для распределения реактивных нагрузок, то рассмотрим их применительно к простейшему случаю – автоматическому распределению нагрузок при параллельной работе генераторов постоянного тока (рис.1). На этой схеме сопротивление участка сети от зажимов генератора до общих шин  отнесено к внутреннему сопротивлению генератора, а регуляторы напряжения генераторов изображены прямоугольниками.

Метод статических характеристик

При этом методе распределения нагрузок все регуляторы генераторов (в данном случае регуляторы напряжения) берутся статическими, т.е. регулирование напряжения генераторов осуществляется в соответствии со следующими уравнениями:

       (1)

где

- мощность - го генератора;

- статизм  - го регулятора напряжения;

- напряжение настройки - го регулятора напряжения.

Решая эти уравнения относительно , получим:

      (2)

Суммируя все п уравнений (1)

.

Из последнего соотношения находим

.         (3)

Подставляя найденное значение для U в уравнение (2)

.      (4)

Последнее уравнение описывает закон, по которому осуществляется автоматическое распределение мощностей.

Возьмем частный случай, когда настройка регуляторов одинакова .

Тогда соотношение (4) принимает вид:

.         (5)

Из последнего выражения следует, что мощность между генераторами распределяется обратно пропорционально статизму регуляторов напряжения. Это наглядно иллюстрируется графически (рис.2), где изображены статические характеристики четырех, работающих параллельно, генераторов, оборудованных статическими регуляторами напряжения. Наибольшая нагрузка приходится на генератор 1, статизм регулятора напряжения которого наименьший.

Рис.2. Статические характеристики работающих параллельно генераторов

Если статизм всех регуляторов одинаков и равен , то из (5) следует:

,          (6)

т.е. нагрузка между генераторами будет распределена поровну. К недостаткам этого метода распределения нагрузок относится зависимость напряжения на общих шинах от величины общей нагрузки, так как из формулы (3) следует (если напряжение настройки регуляторов одинаков):

.         (7)

Метод астатической характеристики

Из изложенного выше следует, что если все регуляторы настроены астатически () , то распределение нагрузок между генераторами становится неопределенным, так как уравнение (5) принимает вид

- неопределенность.

Рис.3. Распределение нагрузок по методу астатической характеристики

В некоторых случаях оказывается целесообразным один из генераторов оборудовать регулятором напряжения с астатической характеристикой, а все остальные регуляторы напряжения взять статическими. Пусть п регуляторов имеют статические характеристики, а  регулятор – астатическую характеристику. Это приведет к тому, что в системе за счет астатического регулятора напряжение на шинах будет строго постоянным (), поэтому на каждый из генераторов, имеющих регулятор со статической характеристикой, нагрузка строго постоянна. Всю дополнительную нагрузку принимает на себя генератор, имеющий астатическую характеристику.

Это наглядно видно из графика (рис.3), на котором приведены внешние характеристики четырех работающих параллельно генераторов, причем четвертый генератор оборудован астатическим регулятором напряжения. Нагрузки на три генератора жестко фиксированы, нагрузка  четвертого генератора не определена, она зависит от общей нагрузки и равна

.        (8)

Такой метод распределения нагрузок целесообразно применять там, где имеются небольшие изменения общей нагрузки и генераторы выгодно заставить работать в режиме номинальной мощности (например, генераторы на ТЭЦ), а все непредусмотренные колебания нагрузки перенести на один генератор (например, гидрогенератор), для которого не так важно постоянство нагрузки.

Достоинством этого метода является постоянство регулируемой координаты (в данном случае напряжения), к недостаткам относится плохое использование генератора, на который возлагается регулирование распределения мощностей. В частности, получается, что вся перезагрузка в системе воспринимается лишь генератором, оборудованным астатическим регулятором.

Некоторым видоизменением этого метода распределения нагрузок является метод ведущего генератора. Отличие его от метода астатической характеристики заключается в том, что генераторы со статическими регуляторами оборудованы уравнителями мощностей, при помощи которых нагрузка генераторов устанавливается пропорциональной нагрузке генератора с астатической характеристикой регулирования. Последний называется ведущим генератором. Для данного случая закон регулирования генераторов со статическими регуляторами имеет вид

,       (9)

где

- постоянный множитель.

Из последнего уравнения следует, что чем больше нагрузка ведущего генератора , тем выше располагается внешняя характеристика каждого генератора. Процесс распределения нагрузок при этом можно представить состоящим из двух этапов. На первом этапе всю избыточную нагрузку принимает на себя ведущий генератор. Затем, на втором этапе, вступают в действие уравнители нагрузок и все внешние характеристики остальных генераторов поднимаются, оставаясь параллельными самим себе. Вследствие этого нагрузка на ведущий генератор уменьшается, а на все остальные возрастает. В конце процесса распределения нагрузок общая нагрузка будет распределена пропорционально между всеми генераторами.

Метод последовательной нагрузки генераторов до номинальной мощности

В некоторых случаях частота вращения приводов синхронных генераторов меняется в довольно узких пределах, так что частота тока не выходит за допустимые пределы, в то время как скорость вращения самих приводов регулироваться не может (случай привода от турбовинтовых авиационных двигателей или механических вариаторов скорости вращения). Здесь непосредственное включение генераторов на параллельную работу осуществлено быть не может. Для возможности осуществления параллельной работы авиационных синхронных генераторов в этом случае можно между валами приводов и роторами синхронных генераторов включить звенья скольжения в виде механических дифференциалов, асинхронных и фрикционных муфт и т. п.

Один из способов осуществления параллельной работы синхронных генераторов при небольших вариациях скоростей вращения первичных двигателей был предложен А.Ф. Федосеевым. Сущность этого способа осуществления параллельной работы синхронных генераторов сводится к следующему: между валами приводов и роторами синхронных генераторов устанавливаются фрикционные и обгонные муфты. В зависимости от частоты вращения приводов, генераторы будут подключаться на параллельную работу поочередно. Фрикционные муфты рассчитываются так, чтобы через них на ротор генератора передавался вращающий момент не больше номинального. Как только вращающий момент начинает превышать номинальный, так фрикционные муфты начинают проскальзывать, и энергия скольжения выделяется в муфте в виде тепловой. Обгонные муфты механически расцепляют ротор генератора и вал первичного двигателя как только частота вращения синхронного генератора становится больше частоты вращения вала привода. Если нагрузка в сети не превышает номинальной, то ее примет на себя лишь тот генератор, частота вращения которого наибольшая. Остальные генераторы будут отключены от приводов своими обгонными муфтами и будут работать в режиме синхронных компенсаторов, отдавая в сеть реактивную мощность. Когда нагрузка в сети для одного генератора превысит номинальную, его фрикционная муфта начнет проскальзывать, частота вращения и частота тока будут снижаться. Когда частота в сети достигнет значения, соответствующего частоте вращения привода ближайшего генератора, то он вступит в работу, т.е. включится в параллель с генератором, фрикционная муфта которого работает в скользящем режиме. После того, как нагрузка и на второй генератор достигнет номинальной, частота снова несколько снизится и в работу вступит третий генератор и т. д. При этом роли генераторов будут непрерывно меняться.

К недостаткам такого метода распределения нагрузок между работающими параллельно генераторами относятся их неравномерная нагрузка, непостоянство частоты сети и недостаточная надежность системы из-за тяжелого режима работы фрикционных муфт. Поэтому этот метод распределения нагрузок получил на самолетах ограниченное применение.

Метод мнимого статизма

Этот метод распределения нагрузок нашел наиболее широкое распространение в энергосистемах, в частности, и в авиационных электросистемах постоянного и переменного тока. Сущность этого метода заключается в том, что на каждом из генераторов устанавливается астатический регулятор (для случая параллельной работы генераторов постоянного тока – регулятор напряжения), на вход которого подается управляющий сигнал (сигнал перестройки регулятора), пропорциональный отклонению мощности данного генератора от среднего значения мощности работающих параллельно генераторов.

Закон регулирования напряжения генераторов имеет следующий вид:

      (10)

где

- коэффициент статизма по отклонению мощности от средней величины.

Систему уравнений (10) можно переписать в несколько ином виде:

       (11)

.

Суммируя все п уравнений, получим

.       (12)

Принимая во внимание, что , получим

.         (13)

Допустим, что начальная настройка у всех п регуляторов одинакова, т.е. .

Тогда из уравнения (13) получим

.         (14)

Так как величина  положительна, то из последнего уравнения следует

,          (15)

т.е. регулирование напряжения является астатическим.

Подставляя найденное соотношение в уравнение (11), получим

.          (16)

Таким образом, при данном методе распределения нагрузки на каждый из генераторов приходится средняя величина мощности, т.е. все генераторы несут одинаковую нагрузку. Большим достоинством метода мнимого статизма является то, что он обеспечивает равномерную нагрузку генераторов при астатическом регулировании, что в целом ряде случаев, когда требуется высокая точность поддержания регулируемой координаты, является очень важным.

Заключение

При равномерной нагрузке генераторов для всей системы в целом получается больший КПД и коэффициент мощности (при параллельной работе синхронных генераторов). Поэтому при параллельной работе авиационных генераторов необходимо предусмотреть специальные меры для равномерного распределения нагрузок между ними.

Равномерное распределение нагрузок должно осуществляться автоматически, без вмешательства членов экипажа.

При параллельной работе генераторов постоянного тока равномерное распределение нагрузок между генераторами может быть осуществлено путем воздействия на регуляторы напряжения генераторов. При параллельной работе синхронных генераторов воздействием на регуляторы напряжения можно управлять лишь распределением реактивных мощностей. Для управления распределением активных мощностей необходимо воздействовать на регуляторы скорости приводов синхронных генераторов.

Управление регуляторами напряжения и регуляторами скорости с целью автоматизации процессов равномерного распределения нагрузок между работающими параллельно генераторами можно осуществить различными способами, рассмотренными выше.

Список литературы

1. Морозовский В.Т., Синдеев И.М., Рунов К.Д. Системы электроснабжения ЛА М.: Машиностроение, 1973. – 420 с.

2. Основы электрооборудования ЛА. Ч.1 : 0-75 Учебник для студентов / Под ред. Брускина Д.Э. – М.: Высш. Школа, 1978. – 303 с., ил.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

38151. Методи психологічного вивчення 132.5 KB
  Використовується у процесі дослідження явищ що сприймаються безпосередньо як метод наукового пізнавання змістовно відрізняється від спостереження в буденному житті. Методика спостереження включає: вибір ситуації та об’єкта спостереження; узагальнення теоретичних уявлень про досліджувану реальність і виділення мети дослідження; побудову програми або схеми спостереження у вигляді переліку ознак явищ одиниць спостереження з детальною їх презентацією а також спосіб і форму фіксації результатів спостереження щоденниковий запис...
38152. Керівні документи з питань організації та проведення заходів морально-психологічного забезпечення адаптації молодого поповнення у військах 132.5 KB
  Моральнопсихологічне забезпечення адаптації військовослужбовців до умов військової служби Заняття №3: Керівні документи з питань організації та проведення заходів моральнопсихологічного забезпечення адаптації молодого поповнення у військах Час: 4 години Мета заняття: 1. ОСНОВНА ЧАСТИНА: Завдання та алгоритм роботи посадових осіб військових частин...
38153. Основні етапи планування і проведення заходів морально-психологічного забезпечення вартової служби 106 KB
  Моральнопсихологічне забезпечення повсякденної діяльності військ Заняття Основні етапи планування і проведення заходів моральнопсихологічного забезпечення вартової служби Час: 2 години Мета заняття: 1. Основна частина 160 Обговорення питання №1 “Вивчення керівних документів...
38154. Організація морально-психологічного забезпечення служби військ в частині (підрозділі) 115 KB
  Моральнопсихологічне забезпечення повсякденної діяльності військ Заняття №1: Організація моральнопсихологічного забезпечення служби військ в частині підрозділі. 1 2 ВСТУПНА ЧАСТИНА ОСНОВНА ЧАСТИНА Моральнопсихологічне забезпечення організації внутрішньої служби. Основні завдання...
38155. Морально-психологічне забезпечення фахової підготовки особового складу 158 KB
  ВСТУПНА ЧАСТИНА ОСНОВНА ЧАСТИНА Мобілізація особового складу підрозділу на відмінне опанування військовою спеціальністю та глибоке вивчення бойової техніки і озброєння. Виховання у військовослужбовців бережливого відношення до військової техніки та озброєння. Обслуговування й експлуатація такої техніки яка представляє складні комплекси викликали подальшу диференціацію військової праці. Її зміст у різних родах військ у частинах визначається характером зброї і бойової техніки способами їх експлуатації та застосування у бою.
38156. Морально-психологічне забезпечення виконання завдань вогневої та тактичної підготовки 167 KB
  Збройні Сили України оснащені досконалою бойовою технікою і зброєю. Обслуговування й експлуатація такої техніки, яка представляє складні комплекси, викликали подальшу диференціацію військової праці. Це, в свою чергу, зумовило збільшення кількості спеціальностей, кожна з яких вимагає від воїнів великих знань і твердих навичок. Оволодіння ними і складає сутність фахової підготовки. Її зміст у різних родах військ
38157. Морально-психологічне забезпечення міжнародних миротворчих операцій 145 KB
  Географія міжнародних миротворчих операцій є практично необмеженою, оскільки жоден населений регіон світу не можна вважати абсолютно стабільним. Тому військові підрозділи, що призначаються для здійснення миротворчих операцій, мають бути готовими до дій у будь-яких географічних і кліматичних умовах.
38158. Зміст та напрями морально-психологічного забезпечення застосування військ 269.5 KB
  Про роль духовного фактора у життєдіяльності військ досить влучно підкреслював Н.Коупленд: “…моральний стан – це питання життя і смерті. Ним не можна нехтувати. Кожна добре організована армія зацікавлена у високому рівні бойової підготовки своїх військ і, коли це можливо, в забезпеченні їх кращою зброєю, щоб створити матеріальну перевагу над противником.
38159. Інформаційно-пропагандистське забезпечення ведення бойових дій 134 KB
  Досвід локальних війн і збройних конфліктів кінця ХХ – початку ХХІ століття доводить, що інформаційно-пропагандистьский вплив і надалі буде спрямовуватися на людський розум, оскільки він дає можливість впливати на слабку ланку на полі бою – мислення індивідуального солдата.