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

91 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

44536. Их нравы: американская семья в зеркале советской пропаганды холодной войны 142.76 KB
  Брат дегенератâ так портретируется âсветская американская семьяâ в одном из выпусков советского сатирического журнала âКрокодилâ за 1949 год илл. Основными источниками стали журналы âКрокодилâ âРаботницаâ и âСемья и школаâ а также пропагандистские брошюры о семье относящиеся в целом к периоду âхолодной войныâ т. В результате заморский гость приходит к выводу что âему не повезло что он нарвался на двух опытных агентов советской пропагандыâ Крокодил 1947 № 29 8. Главным мотивом...
44537. Право матери солдата: инстинкт заботы или гражданский долг? 202.84 KB
  В связи с этим общественные объединения âсолдатских матерейâ представляют интересный объект для социологического анализа так как их деятельность затрагивает одновременно интересы семьи роли матери и становления принципов правового государства и развития гражданского общества в России. Социологические основания деятельности организаций âсолдатских матерейâ как в рамках гендерной теории так и теории военногражданских отношений и стали предметом научной рефлексии в представленной статье. Эмпирическим материалом в данной статье...
44538. «СЫН ЗА ОТЦА НЕ ОТВЕЧАЕТ?»: комплекс безотцовщины в советской литературе 176.26 KB
  Проблема отцовства и безотцовщины явно тяготеет к сакральным отношениям БогаОтца и БогаСына. Отецучитель В 1920е годы префигуративный конфликт явившись основой сюжетных коллизий многих произведений нередко носил трагический характер смертельного противоборства отца и сына. Наконец третье: гибель сына заставляет атамана в одно мгновение забыть о борьбе за ту идею которая и привела его к убийству заставляет понять отца что его существование в этом мире уже бессмысленно: Медленно словно боясь разбудить вверх лицом повернул...
44539. ПРОСТРАНСТВО (БЕЗ) СЕМЬИ 378.18 KB
  Модель семейных отношений сформированная на основе определенного опыта âматеринствоâ переносилась на отношения и опыт сформированные в условиях длительной или постоянной изоляции âсиротствоâ. Ведь каждый знак как способ построения социальных отношений как средство человеческого взаимодействия продолжает одновременно существовать в качестве посредника между выражением этих отношений и его восприятием становясь тем самым частью знаково оформленного âЯâ. И структурный анализ âрепертуара речевых формâ...
44540. ТАКИЕ СПОРТИВНЫЕ ДЕВЧонКИ – КАК МАЛЬЧИКИ!: о воспитании детей в постсоветской России 233.84 KB
  Не избежали перемен и отношения к женщинам и мужчинам как членам этого изменяющегося общества в данном случае перемены сопровождалось обширной дискуссией о необходимости развивать новые отношения между полами в постсоветском обществе о новом понимании мужских и женских ролей и соответственно о воспитании нового поколения также как о перевоспитании нынешнего. Во время проведения исследования мною были собраны и проанализированы более 300 публикаций касающихся женщин их роли в обществе в политической жизни в сфере труда в...
44541. УРОКИ ВОСПИТАНИЯ ВАНИ СМИТА (дети в российско-американских браках) 200.05 KB
  Во время Олимпийских игр они болеют за команды России и не упускают случая посмотреть телепередачи оттуда даже за счет местных программ. Кроме того из-за экономических трудностей в России многие русские женщины особенно матери маленьких детей порой ищут лучшего будущего в браке с иностранцами. Большая их часть находится сейчас в США меньшая в России. Сегодня в Штатах многие отцы хотят присутствовать при рождении своих детей что кажется многим людям из России странным и едва ли не варварским обычаем.
44542. УТОМЛЕННЫЕ СОЛНЦЕМ, УНЕСЕННЫЕ ВЕТРОМ: суррогатное материнство в двух культурах 264 KB
  Этимология подтверждает эти отношения не хуже психоанализа: английское âmmmyâ очевидно происходит от âmmâ но русское няня которое кажется ни на что не похожим симметрично дядьке. РОДСТВО КРОВНОЕ И МОЛОЧНОЕ Романтизация Mmmy и няни в американской и русской культурах накладывалась на экономическую и сексуальную эксплуатацию обычную для обществ столь стратифицированных в сословных расовых и гендерных измерениях. Американская Mmmy чаще всего соединяла обе эти роли. Хотя в литературе и фильмах Mmmy чаще всего изображалась полной...
44543. ЧЕМ МУЖИКА КОРМИТЬ, ЛУЧШЕ РЕБЕНКА ВОСПИТЫВАТЬ ОДНОЙ: социальный портрет материнских семей 214.49 KB
  Основными факторами формирования неполных семей как известно являются разводы не компенсируемые последующим вступлением в брак или раздельное по разным обстоятельствам проживание супругов; овдовения из-за преждевременной смерти одного из родителей ребенка детей внебрачные рождения при условии одиночества родителя. С другой стороны некоторые одинокие матери впоследствии выходят замуж но в актах записи гражданского состояния статус их детей не меняется за исключением фактов усыновления удочерения и они продолжают считаться...
44544. Функциональные подсистемы КИС 36.5 KB
  Кроме того рынок СУД изначально ориентирован на КИС масштаба предприятия в связи с чем все промышленные системы выполнены в архитектуре клиент-сервер и способны работать практически на всех программно-аппаратных платформах т. Если составные части КИС поддерживают довольно широкий список оборудования и серверного программного обеспечения это дает возможность уменьшить затраты так как увеличивается вероятность того что необходимые базовые продукты в организации уже есть. На сегодняшний день основными платформами на которых должны...