Модель генератора Ротор гидрогенератора Моделирование электромагнитного

Модель генератора

Ротор гидрогенератора

Моделирование электромагнитного момента генератора

Возможны два принципиально разных подхода к моделированию синхронных машин: ради простоты принять допущение о постоянстве модуля этой ЭДС (Е = const), или, что соответствует действительности, считать ЭДС переменной во времени и зависящей от внутренних электромагнитных переходных процессов в машине. Это два основных класса моделей синхронных машин.

В первом случае обычно принимается, что x = xd’, Е=Е'; изменения угла ЭДС Е' относительно синхронной оси получаются при решении дифференциального уравнения движения

Основным недостатком данной модели является невозможность учета регулирования возбуждения и асинхронного момента, благодаря которому затухают синхронные качания генератора. Поэтому такое затухание приходится вводить в эту модель искусственно, добавляя в уравнение движения слагаемое, пропорциональное скольжению, с коэффициентом демпфирования kд

Коэффициент демпфирования равен отношению асинхронного момента (при некотором малом скольжении) к этому скольжению. Модели E" = const применимы для синхронных машин, удаленных от места возмущения, заведомо остающихся в синхронизме с остальной энергосистемой, но мало влияющих на основные результаты расчетов. Уравнения, соответствующие модели с переменной ЭДС, отображают электромагнитные процессы в обмотке возбуждения, а также в демпферных контурах.

Математическая модель электромагнитного момента генератора

Переход от трехфазной системы координат к прямоугольной системе d-q координат, жестко связанной с ротором

Если принять для каждой фазы свои оси отсчета углов, сдвинутые относительно друга на 120 град. , то трехфазную симметричную систему можно представить одним вектором F, который называется обобщенным вектором. Из рис. очевидно, что проекция обобщенного вектора F, вращающегося с угловой скоростью ω, на три оси отсчета углов дает мгновенные значения, совпадающие с мгновенными значениями трехфазной системы

Обобщенный вектор F в системе координат d-q

Уравнения переходного процесса в синхронной электрической машине в координатах d-q

Кроме обмоток статора по оси «d» и по оси «q» имеются замкнутые контуры, которые образованы либо специально выполненными обмотками, либо конструктивными элементами, по которым могут замыкаться токи, наводимые в них изменяющимися магнитными потоками. В обычных машинах с роторами любой конструкции по продольной оси расположена обмотка возбуждения. В синхронных машинах с явновыраженными полюсами имеются специальные короткозамкнутые демпферные обмотки, которые образуют контуры как по продольной, так и по поперечной осям. В синхронных машинах с неявновыраженными полюсами специальных демпферных обмоток нет. Как было сказано выше, роль таких контуров выполняет проводящий массив ротора

Уравнение контура возбуждения Уравнение демпферного контура по продольной оси Уравнение демпферного контура по поперечной оси

Индуктивные сопротивления синхронной машины

Гипотеза о разбиении переходного процесса в электрической машине на три стадии: - сверпереходная – это стадия, когда имеет место переходный процесс в демпферных контурах и в контуре возбуждения,

Гипотеза о разбиении переходного процесса в электрической машине на три стадии: - переходная – это стадия, когда переходный процесс в демпферных контурах затухает, но еще продолжается в контуре возбуждения,

Гипотеза о разбиении переходного процесса в электрической машине на три стадии: -установившийся режим – наступает, когда переходный процесс затухает и в демпферных контурах и в контуре возбуждения.

Демпферная обмотка в явнополюсных машинах

Демпферная обмотка в явнополюсных машинах

Разделение процесса на три стадии возможно в связи с тем, что постоянные времени переходного процесса в демпферных контурах намного меньше, чем в контуре возбуждения. В начальный момент каждой стадии электрическая машина имеет различные индуктивные сопротивления, которые принято называть соответственно сверпереходное, установившееся (синхронное) сопротивление. Кроме того, в модели генератора, представленной в dq координатах, различают также соответствующие сопротивления по продольной и поперечной осям.

Постоянные времени синхронной машины по продольной и поперечной осям

Постоянные времени при замкнутой накоротко обмотке статора