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

88 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

26102. Основные подходы в изучении культуры 17.67 KB
  Ценности нормы и значения Предметные и организационные формы Главная функция Креативная творение бытия человеком или для человека Адаптация и воспроизводство жизненною уклада людей Латентность поддержание образца и социализация Воспроизводство и обновление самой деятельности Приоритетный метод исследования Диалектический Эволюционный Структурнофункциональный Системнодеятельностный Философский подход дает самую широкую панораму видения культуры предполагая изучение фундаментальных оснований человеческого бытия глубин самосознания...
26103. Проблема типологии культуры: основные принципы построения 17.54 KB
  Этническая культура совокупность черт культуры касающихся преимущественно обыденной жизни бытовой культуры. Этническая культура включает орудия труда нравы обычаи нормы обычного права ценности постройки одежду пищу средства передвижений жилище знания верования виды народного искусства. Национальная культура имеет соционормативную структуру которая обеспечивает координацию поведения и деятельности людей объединенных в рамках данной общности; предохраняет от распада и способствует адаптации членов общества к внешним и...
26104. Культура как способ самореализации человека 14.83 KB
  Человек выступает одновременно и как субъект культуры ее творец и как объект ее воздействия. Воспитание определенного типа личности главная цель в функционировании духовной культуры. В основе функционирования всей духовной культуры лежит деятельность по производству и воспроизводству духовных ценностей а также деятельность по овладению этими ценностями.
26105. Понятие затрат, издержек и расходов. Классификация затрат для принятия управленческих решений 48 KB
  Например: швейной фабрикой был закуплен материал на 100 тыс руб. Однако находится предприятие которое согласно купить изделия из этого материала за 300 тыс руб. при этом дополнительные затраты на изготовление этой продукции составят 260 тыс руб. целесообразно ли принимать заказ Затраты в сумме 100 тыс руб произведены и не будут изменяться в зависимости от выбранного варианта решения.
26106. Классификация затрат для исчисления себестоимости 29.5 KB
  1Прямые это те затраты которые экономически обосновано напрямую включаются в себестоимость отдельного вида продукции работ услуг. Материалы могут основными и вспомогательными прямые трудовые зарплата основных производственных рабочих 2Косвенные общепроизводственные расходы их нельзя напрямую отнести на готовою продукцию они распределяются между отдельными изделиями согласно выбранной на предприятии методики пропорционально базе распределения косвенных расходов Себестоимость продукции это выраженные в денежной форме...
26107. Понятие и объекты калькулирования 32.5 KB
  Задача калькулирования определить размер затрат приходящихся на единицу продукции. фактическая отчетная калькуляция отражает совокупность всех затрат на производство и реализацию продукции. Для рациональной организации учета издержек необходимо правильно выбрать метод учета затрат и калькулирования себестоимости продукции работ услуг. Под методом учета затрат и калькулирования себестоимость понимают совокупность документирования и отражения производственных затрат обеспечивающих определение фактической себестоимости продукции а т.
26108. Попроцессный метод учета затрат на производств и калькулирование себестоимости продукции 31 KB
  Попроцессный метод учета затрат на производств и калькулирование себестоимости продукции Структура ответа: Сфера и условия применения. Особенности таких видов производства массовый тип производства непродолжительный цикл ограниченность номенклатуры выпускаемой продукции единые единицы измерения полное отсутствие либо не значительные размеры незавершенного производства.простой используется при отсутствии запасов готовой продукции на конец отчетного периода. Себестоимость = затраты за отчетный период объем произведенной продукции в...
26109. Попередельный метод учета затрат на производств и калькулирование себестоимости продукции 39.5 KB
  Объектом калькулирования продукт каждого передела. Сущность метода заключается в том что прямые затраты в текущем учете отражаются не по видам продукции а по переделам. Особенностями организации учета при этом методе является: открытие аналитических счетов к синтетическому счету 20 для каждого передела 20. Учет затрат на производство ведется без бухгалтерских записей при передаче полуфабриката из одного передела в другой.
26110. Позаказный метод учета затрат на производств и калькулирование себестоимости продукции 28 KB
  проблема распределения косвенных расходов между отдельными производственными заказами выполняемыми в отчетном периоде решается с помощью бюджетной ставки распределения косвенных расходов. Бюджетная ставка предварительный норматив который рассчитывается бухгалтерской службой накануне отчетного периода по следующему алгоритму: определяется сумма ожидаемых косвенных расходов предстоящего периода выбирается база для распределения косвенных расходов и прогнозируется ее величина. Расчет бюджетной ставки путем деления суммы прогнозируемых...