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

57965. Политический портрет Бисмарка 143.5 KB
  Цели: Раскрыть особенности объединительных процессов в Германии и роль в этом Бисмарка; охарактеризовать личность Отто фон Бисмарка; формировать умения учащихся прослеживать причинно-следственные связи; на основе конкретного сюжетного материала развивать личностные отношения...
57966. Brieffreunde. Друзі по листуванню 75 KB
  Мета: вчити учнів орієнтуватися в незнайомому тексті, знаходити в ньому потрібну інформацію. Тренувати використовувати вивчену лексику у монологічному мовленні. Тренувати навички аудіювання за темою.
57967. Велика Британія 324.5 KB
  Мета: сформувати в учнів систему знань про особливості географічного положення, населення та господарства Великої Британії; удосконалювати навички складання комплексної економіко-географічної характеристики країни за допомогою карт атласа...
57968. Вікторіанська Британія. Велика Британія в 50-60-х роках ХІХ століття 81 KB
  Мета: охарактеризувати економічний розвиток В.Британії в 50-60-х роках ХІХ ст.., визначити причини економічного піднесення Британії; охарактеризувати політичну систему Британії, порівняти політичні платформи лібералів і консерваторів...
57969. Будова і функції сечовидільної системи 50 KB
  Обладнання: таблиця Видільна система електронна презентація Видільна система муляж нирки свіжа нирка. Навпаки за низької температури коли випаровування води шкірою зменшується нирки виводять більше води.
57970. Харчування і здоров’я. Основи безпечного харчування 140 KB
  Обладнання: продукти харчування мультимедійна дошкаплакати з написами що таке здоров’я Хід уроку I. В ньому ми поєднаємо знання важливих для вас 2 предметів –біології і основ здоров’я. Вчитель основ здоров’я.
57971. Протилежні числа 48 KB
  Мета: сформувати уявлення про зміст поняття протилежні числа; навчити знаходити й записувати число протилежне до даного розвязувати рівняння що передбачають застосування поняття числа протилежного до даного.
57972. Розв’язування вправ і задач з теми «Стандартний запис числа» 57.5 KB
  Підсумок Як тобі сьогоднішній урок Якою літерою позначається сила тяжіння Як піднести степінь до степеня Одиниці вимірювання сили тяжіння Одиниці вимірювання маси Як помножити степінь на степінь Як поділити степінь на степінь Скільки тобі років Скільки в метрі сантиметрів...
57973. Узагальнення та систематизація вивченого матеріалу розділу «Чотирикутники» 62.5 KB
  Мета: Повторити, систематизувати та узагальнити знання щодо змісту: означення, ознак та властивостей трапеції; теореми Фалеса; означення та властивостей кутів у колі; означення вписаних та описаних чотирикутників, їх властивостей та ознак.