Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Качество электрической энергии в сетях электропотребителей 9
1.1. Основные положения 9
1.2. Нормирование параметров качества электроэнергии 14
1.3. Отклонение напряжения 17
1.4. Колебания напряжения 19
Глава 2. Влияние отклонения напряжения на режимы работы основного электрооборудования 26
2.1. Характеристики режимов работы электроприемников 26
2.2. Влияние отклонения напряжения на режимы работы асинхронных двигателей 28
2.3. Влияние отклонения напряжения на режимы работы синхронных двигателей 34
2.4. Влияние отклонения напряжения на режимы работы конденсаторных установок 41
2.5. Влияние отклонения напряжения на осветительные приборы 44
Глава 3. Влияние колебания (размаха изменения) напряжения на режимы работы основного электрооборудования 49
3.1. Общие положения 49
3.2. Разработка математической модели для исследования колебания напряжения на режимы работы электродвигателей 50
3.3. Разработка математической модели для исследования колебания напряжения на режимы работы осветительных приемников 65
3.4. Разработка математической модели для исследования влияния колебания напряжения на режимы работы ЭО с содержанием активно-индуктивно-емкостных приемников 67
Глава 4. Экспериментальные исследования режимов работы электротехнических комплексов и систем 69
4.1. Применение математической статистики и теории вероятности при исследовании показателей качества электроэнергии 69
4.2. Отклонение напряжения 73
4.3. Колебание напряжения 81
4.3.1. Осветительные приемники 81
4.3.2. Электродвигательная нагрузка 83
4.3.3. Синхронные двигатели 88
4.3.4. Нагрузка с содержанием пассивных активно-индуктивно-емкостных элементов... 90
4.4. Рациональное регулирование напряжения источников питания 90
Заключение ЮЗ
Список литературы
- Нормирование параметров качества электроэнергии
- Влияние отклонения напряжения на режимы работы синхронных двигателей
- Разработка математической модели для исследования колебания напряжения на режимы работы осветительных приемников
- Электродвигательная нагрузка
Введение к работе
Актуальность темы. В рыночных условиях хозяйствования любой товар, подлежащий купле-продаже, должен сертифицироваться и иметь качество, удовлетворяющее определённым установочным нормам, регламентируемым государственным стандартом. Электроэнергия – товар, а следовательно на неё имеется стандарт, нормам которого показатели качества электроэнергии (ПКЭ) должны удовлетворять.
Ухудшение ПКЭ вызывает соответственно понижение показателей работы других электроприемников (ЭП), снижение эффективности их использования, в некоторых случаях даже исключает возможность применения того или иного ЭП (не обеспечивается электромагнитная совместимость).
Решение задачи электромагнитной совместимости (ЭМС) при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения (СЭС) затрагивает многие вопросы как в технологическом, научном, проектно-конструкторском, так и в организационном плане. Поэтому оптимизация функционирования СЭС на основе анализа режимов работы основного электрооборудования (ЭО) с учётом требований к качеству электроэнергии (КЭ) и надёжности электроснабжения является весьма важным вопросом в энергетической политике настоящего момента.
По вопросам КЭ проводятся систематические совещания и конференции, перерабатываются нормативные документации и ГОСТы, принимаются всевозможные рекомендации и предложения, т.е. вопрос находится постоянно во внимании и динамике. Однако многие выводы и рекомендации на современном этапе не удовлетворяют и не соответствуют возросшим требованиям.
Таким образом, изучение режимов работы ЭП с учётом требований к КЭ и повышение эффективности их эксплуатации, определение ущерба от ухудшения ПКЭ является необходимым для проектирования, расчёта, формирования и эксплуатации электротехнических комплексов и систем при одновременной оптимизации технических и эксплуатационных параметров, т.е. требует системного подхода.
В связи с изложенным обоснование методов и разработка мероприятий и технических средств, обеспечивающих повышение эффективности эксплуатации ЭО и оптимизация их режимов работы в зависимости от ПКЭ на основе системного подхода является актуальной задачей.
Объект исследования – электрическое оборудование систем электроснабжения узла с двигательной нагрузкой.
Предмет исследования – влияние качества электроэнергии на режимы работы электрооборудования и эффективность его работы.
Целью работы является разработка теоретических положений и методик оценки влияния отклонения и колебания напряжения на режимы работы электрооборудования узла СЭС с двигательной нагрузкой и рекомендаций снижения ущерба от некачественной электроэнергии для повышения эффективности эксплуатации электротехнических комплексов и систем.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
в условиях априорной недостаточности и цикличности потока информации при эксплуатации электротехнических комплексов и систем для анализа, прогнозирования, управления их функционирования разработать общие теоретические положения системного подхода;
установить закономерности воздействия показателей качества электроэнергии, в данном случае отклонения () и размаха изменения (колебания) напряжения () на режимы работы электротехнических комплексов и систем в узле нагрузки;
разработать методики оценки влияния и на режимы работы электрооборудования с учётом ущерба от некачественной электроэнергии;
разработать алгоритмы и технические мероприятия для управления электротехническими комплексами и системами и рекомендации по повышению эффективности их эксплуатации.
Методы исследования. Исследования проводились с учётом теоретических положений и законов электротехники, цифровой обработки сигналов, математической статистики и теории вероятности, математического (на ЭВМ) и физического моделирования.
Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается корректным использованием математического аппарата, вычислительных программных комплексов, а так же адекватностью применяемых имитационных моделей реальным процессам в системах электроснабжения, сходимостью результатов вычислительных экспериментов с теоретическими положениями.
Научные положения, выносимые на защиту.
-
Теоретические положения системного подхода анализа, прогнозирования и управления функционирования электротехнических комплексов и систем в узле нагрузки с двигательной нагрузкой.
-
Закономерности воздействия отклонения и колебания напряжения на режимы работы электрооборудования в системах электроснабжения.
-
Методики оценки влияния отклонения и колебания напряжения на режимы работы электрооборудования с учётом ущерба от некачественной электроэнергии.
-
Алгоритмы, технические мероприятия по повышению эффективности эксплуатации электротехнических комплексов и систем.
Научная новизна. Основные результаты исследования, обладающие научной новизной, заключаются в следующем:
-
Разработана концепция системного подхода применительно к анализу функционирования электротехнических комплексов и систем при отклонении показателей качества электроэнергии в узле нагрузки, которая позволяет учитывать изменение нагрузки в пространстве и во времени и корректировать ПКЭ в зависимости от ущерба.
-
Установлены закономерности влияния отклонения и колебания напряжения на показатели работы электрооборудования при априорной недостаточности информации и стохастичности изменения нагрузки.
-
Обоснованы принципы и методики оценки влияния показателей качества электроэнергии на режимы работы электрооборудования на основе зависимости ущерба от изменения качества электроэнергии с учётом стоимости конечного продукта производства и математическая структура корректировки данного показателя качества электроэнергии.
-
Разработаны алгоритмы, рекомендации и программы для оценки влияния отклонения и колебания напряжения на режимы работы электрооборудования и решения вопросов повышения эффективности его эксплуатации.
Практическая ценность.
-
Определены наиболее важные области для системного анализа качества электроэнергии и методические подходы корректировки показателей качества электроэнергии с целью повышения эффективности эксплуатации электрооборудования.
-
Разработана методика, позволяющая уже в стадии проектирования СЭС оценить влияние показателей качества электроэнергии на режимы работы электрооборудования и, соответственно, внести коррективы в проекте, что повышает качество выполнения проектных работ.
-
Разработаны алгоритмы расчёта и оценки показателей качества электроэнергии в узле нагрузки систем электроснабжения, которые позволяют оперативно и эффективно корректировать ПКЭ в стадии эксплуатации электрооборудования.
-
Реализована программа имитационного динамического моделирования для оценки влияния dUt на режимы работы электрооборудования в системах электроснабжения.
-
Разработанные алгоритм и программа управления режимом работы синхронных двигателей, на которые получено свидетельство ВНИИГПЭ о регистрации и внедренные на Чебоксарской ТЭЦ-2, позволяют оперативно управлять потреблением и генерацией реактивной мощности с целью улучшения режимов работы генераторов.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международных (г.Казань, 2008г., г.Тула, 2010г.) и всероссийских научно-технических конференциях, и в ежегодных научных конференциях ФГОУ ВПО «Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова».
Реализация результатов работы. Основные результаты работы использованы и используются при управлении СД на Чебоксарской ТЭЦ-2 г. Чебоксары, а также в учебном процессе в ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова» для студентов и магистрантов направления «Электроэнергетика».
Публикации. Содержание диссертационной работы нашло отражение в 13 опубликованных работах, в том числе в монографии «Качество электроэнергии и режимы ее потребления в системах электроснабжения» (Чебоксары, Изд-во ЧГУ, 2010. – 440 с.).
Объём работы и её структура. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 108 наименований, 38 рисунков, изложенных на 133 страницах и 5-и приложений.
Нормирование параметров качества электроэнергии
Стандарт устанавливает показатели и нормы качества электроэнергии в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных потребителей электрической энергии, или приемники электрической энергии. Эти точки называются точками общего присоединения. При этом под СЭС общего назначения понимается совокупность электроустановок и электрических устройств энергоснабжающей организации, предназначенных для обеспечения электрической энергией различных приемников электрической энергии.
Нормы, установленные стандартом, являются обязательными во всех регионах работы СЭС общего назначения и подлежат включению в технические условия на присоединение ЭП и в договоры на пользование электроэнергией между энергоснабжающей организацией и потребителями электроэнергии. Одновременно допускается устанавливать в указанных технических условиях более жесткие нормы, чем предусмотренные в стандарте, на присоединение потребителей, являющихся виновниками ухудшения ПКЭ. В некоторых случаях в электрических сетях, находящихся в собственности потребителей, допускается применять отраслевые стандарты на ПКЭ (если таковые есть), однако регламентируемые них нормы должны быть не ниже показателей, устанавливаемые ГОСТ 13109-97 в точках общего присоединения.
Для соблюдения норм ПКЭ, предусмотренных ГОСТом, естественно требуется применение устройств и мероприятий, обеспечивающих качество электроэнергии у ее потребителей. Поэтому решения по вопросу размещения регулирующих и компенсирующих устройств, установки фильтросимметрирующих устройств должны быть взаимно согласованы между всеми заинтересованными сторонами на основе технико-экономических обоснований. Контроль за соблюдением стандарта энергоснабжающими организациями и потребителями возлагается на органы надзора и аккредитованные испытательные лаборатории по качеству электроэнергии. Сам процесс контроля ПКЭ в точках общего присоединения должны производить энергоснабжающие организации. Они определяют точки и периодичность контроля.
При оценке ПКЭ стандарт устанавливает минимальный интервал времени изменений, равный 24 ч (расчетный период). Данное требование не относится к длительности провала напряжения, импульсного напряжения и коэффициента временного перенапряжения. При этом общая продолжительность измерений ПКЭ должна в себя включать характерные для измеряемых показателей рабочие и выходные дни. Вследствие этого эта продолжительность рекомендуется 7 суток, а составлять результаты измерений с нормами стандарта производить за каждые сутки отдельно.
Для всех ПКЭ, кроме установившегося отклонения напряжения, периодичность измерений установлена не реже одного раза в 2 года при неизменности схемы сети и ее элементов при условии, что нагрузка потребителя, ухудшающего ПКЭ, изменяется незначительно.
При сезонном изменении нагрузок в распределительной сети центра питания периодичность изменений для установившегося отклонения напряжения определяется не реже двух раз в год. Если центр питания оснащен устройствами автоматического встречного регулирования напряжения, то периодичность уменьшается до одного раза в год. При условии незначительного изменения суммарной нагрузки центра питания и неизменности схемы сети и ее параметров допускается увеличение интервала между измерениями. Во всех случаях конкретные сроки проведения периодического контроля устанавливаются энергоснабжающей организацией.
Кроме того, оценку соответствия значений ПКЭ нормам стандарта следует проводить в любое время по требованию энергоснабжающей организации или потребителя, а также до и после подключения нового потребителя по требованию одной из сторон. В данной диссертационной работе из всех ПКЭ рассмотрено влияние на режимы работы ЭО два: а) отклонение напряжения - Ы7у; б) размах изменения (колебания) напряжения - bUt.
Данный ПКЭ характеризуется установившимся значением отклонения напряжения, который представляет собой разность между действующими значениями установившегося значения напряжения Uy и номинальным значением напряжения, В, кВ: 5С/у=С/у-С/ном,или,% 5С/у= у ном-100. (1.1)
Стандарт устанавливает нормально допустимое значение 8Uy на выводах электроприемников ±5%, а предельно допустимое значение -±10% от номинального напряжения сети (рис. 1.2). При этом к понятию «отклонение напряжения» относятся изменения напряжения длительностью не менее 1 минуты. В то же время стандарт требует установления этих значений в точках общего присоединения потребителей к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ и более в договорах на пользование электроэнергией между потребителем и энергоснабжающей организацией.
Влияние отклонения напряжения на режимы работы синхронных двигателей
Рассмотрим зависимость тока ротора от тех же параметров. Если пренебречь вытеснением тока в проводниках на сопротивления г2 и х 2 и влиянием насыщения по путям рассеяния на х\ и х 2, что позволяет принять значения n, r2, x\ и x2 постоянными и независящими от 5, то с погрешностью, не превышающей 3,2%, вторую квадратную скобку в (2.10) можно приравнять к 1. В этом случае, определив 12ш (2.4) и подставляя соответствующие значения с учетом (2.7) и (2.8), находим: (2.11) ъ+4ъ2-1 /о = Къ ь-и2+. ьи2)2-к% Известно, что фаза ф тока ротора по отношению к напряжению на выводах АД определится из выражения (если пренебречь активным сопротивлением статора, что может вносить максимальную погрешность 2,2%): tg p = (2.12) По известным тригонометрическим подстановки значения Ьс из (2.7), получается: соотношениям, после J _к2 J 3 COS 0S(() = , b-U2+IbU V 2b-U (2.13) Зависимость тока статора 1\ от напряжения на основе анализа векторной диаграммы определится выражением: Д = Р -sincp + 12 У +(/, -coscp, +I2 -coscpf , (2.14) где /„ - ток намагничивания; срц - угол между векторами тока намагничивания и напряжения на выводах АД. После несложных преобразований получается: Кз (2.15) sincp = tg(p -cos(p \2b V b-U"+. ( СЛ2 ъи У J j 2 — A3 Поскольку БІПФЦ « 1 (погрешность не более 1,5 - 2%), то 1Х = /ц+/ ІПф + \2 г л2 /2СО&Ц (2.16) При этом необходимо иметь ввиду, что :2 Jsin(p = UyJ2b JbTW b-U2+IbU2Г - I 2cosq = K3 yjb+ jj?2 : и42b Использование (2.16) затруднительно по причине неизвестности /ц.
В электромашиностроении значение /ц. предлагается определить по стандартной характеристике холостого хода, что может вносить существенную погрешность (до 20% [93]). В связи с этим предлагается следующая методика. В паспортных данных АД приводятся значения / = /цном //іном цном Очевидно, при изменении рабочих параметров и условий эксплуатации АД значение / также изменяется на определенную величину Мм, т.е. можно написать: / =1±А/ . (2.17) В (4.17) знак «+» соответствует увеличению напряжения на выводах АД, а знак «-» - уменьшению.
При этом, чтобы использовать (2.16), значение Д/ц необходимо выразить через Г2. Анализ зависимости M]X = / \ ( V у с использованием диаграммы Потье при изменении величин К3 от 0,5 до 1,0 и Ъ от 1,6 до 3,5 показал, что эта зависимость описывается выражением: ґ . (2.18) А/, = —1,15+ V А2 V К3 ) Коэффициент мощности АД с учетом принятых ранее допущений с учетом (2.16) определится формулой cosq M=/cosq 7 . (2-19) / В общем случае активная мощность Рм, потребляемая АД из сети, определится как: JPM=3/1f/icos9, (2.20) где h и U\ - фазные ток и напряжение статора соответственно. Нетрудно установить, что с учетом (4.3)-(4.16) значение Рм пропорционально величине К3. Реактивная мощность QM, потребляемая АД из сети, определяется суммой мощностей намагничивания ц и рассеяния Qc . С учетом (2.11), (2.15) и (2.17) соответственно: (2.21)
Главное преимущество синхронных двигателей (СД) перед АД в том, что можно изменять его реактивную мощность Q посредством изменения тока возбуждения. При перевозбуждении Q может выдаваться в сеть, а при недовозбуждении - потребляться из сети. По конструктивному выполнению роторов с обмоткой возбуждения СД различаются на: -двигатели с неявно выраженными полюсами (турбодвигатели) с массивными роторами, имеющими пазы для укладки обмотки возбуждения; - двигатели с явно выраженными полюсами, обмотки возбуждения которых в виде катушек посажены на полюсы.
Векторные диаграммы ненагруженного синхронного двигателя без учета потерь в режимах перевозбуждения (а) и недовозбуждения (б): Fe - МДС, создаваемая током обмотки возбуждения, Fa - то же, но создаваемая токами статора, F- результирующая МДС Полное потокосцепление контура статора, пренебрегая насыщением, можно представить как сумму потокосцепления, созданную магнитодвижущую силу (МДС) ротора, и потокосцепления, обусловленного собственной МДС и от тока статора 1Х [18,93]. Соответственно и полная ЭДС цепи статора может быть представлена как ЭДС взаимоиндукции UqQ = -jxd-Ie и ЭДС самоиндукции цепи статора -jxd-I, где 1в - ток возбуждения; xd - синхронное реактивное сопротивление статора по продольной оси; xad - сопротивление взаимоиндукции между обмотками статора и ротора по продольной оси.
Разработка математической модели для исследования колебания напряжения на режимы работы осветительных приемников
Зависимости показателей работы ЭО от напряжения разработаны достаточно полно. Поэтому моделирование и расчёт, как показано в главе 2, не представляет особого труда. Зависимости от колебания напряжения, казалось бы, не отличаются от тех же зависимостей, как и при dUy. Однако, согласно [19], длительность Щ составляет от 0,01с до 1 мин.(более 1 мин. - это Шу). Вследствие этого рассматривать влияние 8Ut на ЭО по действующим значениям U, как это можно выполнить для 8Uy, недопустимо. Предварительные попытки рассматривать моделирование по действующим значениям U не привели к успеху, так как погрешность при этом составляет более 20-30 % даже при изменении bUt в пределах ± 10%. Особенно вызвало большие трудности моделирование для двигательной нагрузки, так как запас кинетической энергии ЭКС с применением двигателей зависит не только от параметров двигателя, но и приводимого механизма.
В связи с этим нами была рассмотрена возможность моделирования в среде «MATLAB». Принцип моделирования и методика проведения экспериментов будут изложены ниже.
При колебаниях напряжения в электрооборудовании возникают электромагнитные и электромеханические переходные процессы.
В некоторых случаях переходные процессы в электрических машинах протекают более сложно, чем в трансформаторах, так как на них оказывает дополнительное влияние вращение ротора. Точный анализ переходных процессов, возникающих в цепях статора и ротора, представляет значительные трудности и требует применения специально разработанных математических методов или использования вычислительных электронных устройств. Поэтому вначале будет дан приближённый анализ некоторых переходных процессов, основанный на чисто физическом рассмотрении электромагнитных явлений, возникающих в цепях статора и ротора асинхронной машины.
Вследствие этого было принято решение о создании модели для исследования влияния 8Ut на режимы работы АД, а в дальнейшем в этой модели изменять АД на соответствующее ЭО.
Исследование переходных процессов в асинхронной машине в общем случае представляет значительные трудности из-за большого количества магнитно связанных цепей, число которых доходит до шести в трехфазных машинах, а также вследствие периодического перемещения фаз обмотки ротора относительно фаз обмотки статора, если скольжение s l. такое перемещение приводит к периодическому изменению взаимной индуктивности 12, в результате чего в дифференциальных уравнениях переходного процесса часть коэффициентов являются периодическими функциями времени, что существенно затрудняет решение исходной системы дифференциальных уравнений.
Уравнения электромагнитных переходных процессов, возникающих в общем случае в обмотке статора трехфазного АД имеют вид [1, 8, 18, 77, 93, 103, 107]:
Электромагнитный вращающий момент машины может быть определен как производная магнитной энергии обмоток по углу поворота d. Будем считать, что при повороте ротора на угол dQ токи в обмотках статора и ротора не изменяются; тогда электромагнитный вращающий момент в джоулях будет равен
Все остальные члены, характеризующие магнитную энергию системы из шести обмоток, из уравнения (3.4) выпадают, так как их производные по углу поворота d равны нулю.
Тут отметим, что в многополюсной машине (р 2) механический угол поворота вр раз меньше электрического угла поворота 0. Если ротор асинхронной машины движется с непостоянной скоростью и —Ф const, то уравнения (3.1 - 3.4) должны быть дополнены уравнением движения ротора по формуле: J d2 + Мс + М0+М = 0. (3.5) Pdt2 где J - момент инерции ротора и вращаемого механизма; Мс - момент сопротивления на валу; Мо - момент сопротивления, обусловленный механическими и частично добавочными потерями; М - вращающий момент асинхронной машины, определяемый равенством (3.4). При пользовании уравнением (3.5) необходимо учитывать направления действия отдельных вращающих моментов.
Совместное решение уравнений (3.1) и (3.5) представляет значительные трудности, поскольку взаимные индуктивности между фазами статора и ротора зависят от угла 0: LAb=LAbm cos LAc=LAcm cos LAa=LAamcos 2тт (3.6) где индексом m обозначено максимальное значение индуктивности. По аналогичному закону изменяются взаимные индуктивности LBa , LBb,LBc5LCa,Lcb,Lcc Для упрощения задачи прибегают к преобразованию уравнений.
Физический смысл этого преобразования состоит в том, что трехфазные системы обмоток статора и ротора преобразуются в двухфазные и вращающий ротор заменяется эквивалентным неподвижным. При этом исходная система уравнений сильно упрощается, так как из нее исключаются переменные взаимные индуктивности. поскольку обмотки статора и ротора взаимно неподвижны. Кроме того, сокращается число членов в уравнениях, так как взаимная индуктивность двухфазных обмоток, сдвинутых в пространстве на угол —, равна нулю.
Рассмотрим трехфазную и преобразованную двухфазную асинхронные машины (рис. 3.1). Из условия неизменности н.с, действующих по осям фаз А, В и С, с учетом равенства числа витков в фазах реальной и преобразованной обмоток получим:
Электродвигательная нагрузка
Несколько иная картина наблюдается для СД с cosq HOM =1,0 (рис. 4.9). Результаты показывают, что в случае U= UH0M и /в = 4Н0м при снижении К3 двигатели с большим значением Xd имеют более благоприятные характеристики в части реактивной мощности, отдаваемой в сеть. Изменение Q, выдаваемой в сеть, при снижении напряжения существенно зависит от Xd . Если у СД с Xd = 0,5 при снижении U до 0,8 значение Q U , аналогично К J увеличивается, то у СД с Xd =2,0 оно постоянно уменьшается, причем наблюдается почти квадратичная зависимость С = / зависимости у статических конденсаторов.
При увеличении напряжения, наоборот, более благоприятные характеристики имеют СД с большим значением Xd . При определенных значениях напряжения и К3 двигатели с малым значением Xd переходят в режим потребления реактивной мощности, в то время как СД с Х =2,0 начинает все больше отдавать ее в сеть. Такая же картина наблюдается и у СД с опережающим cos(pHOM (рис. 4.10). Однако здесь речь идет только о вырабатываемой двигателем реактивной мощности, выдаваемой в сеть в пределах изменения напряжения от 0,8 до 1,2 номинального.
Таким образом с точки зрения влияния уровней напряжения на режимы работы СД более желательным режимом является применение СД с большим значением Xd, с опережающим eos cpH0M и поддержание уровня напряжения на зажимах двигателя выше номинального до 5 %. При этом будут уменьшаться активная и реактивная составляющие тока статора и, следовательно, потери в обмотках, т.е. повышается КПД двигателя. Однако при этом надо иметь в виду, что синхронные двигатели с большим Xd имеют меньшую кратность максимального момента Ь.
С учетом изложенного в 2.3 и 4.2 была разработана программа управления режимом работы синхронных двигателей (с учетом компенсации реактивной мощности), которая приведена в Приложении 2. Результаты моделирования влияния отклонения напряжения на режимы работы других ЭП показали, что они полностью соответствуют теоретическим положениям, изложенным в главах 2 и 3.
Для решения (3.18) были рассчитаны значения / и d по методике, предложенной Г.Н. Рохлиным и В.С. Литвиновым [23] для ЛН, выпускаемых в России, в зависимости от номинальных мощности и напряжения при изменении к от 0,05 до 0,30 и 8 от 0,5 до 0,85. Моделирование влияния Wt на характеристики ЛН осуществлено на ЭВМ. Машинограмма результатов моделирования для ЛН мощностью 60Вт приведена на рис. 4.11. Параметры лампы накаливания (ГОШ) при = 0 соответствуют номинальным значениям.
Машинограмма зависимостей рабочих значений параметров лампы накаливания от изменения Щ во времени: 1-Wt ;2-F;3-Р;4-Т Анализ результатов моделирования показал, что в зависимости от мощности ЛН, время /доп (запаздывание реагирования соответствующих параметров ЛН на bUt во времени) находится в диапазоне от 0,02 - 0,025 (Р 25 Вт) до 0,08 (Р 100 Вт) при одном и том же изменении значения bUt до 30 % от ипом- Таким образом, ЛН мощностью 100 Вт и более практически не успевают реагировать на Wt с частотой повторения более 20 с1. В связи с этим можно сделать вывод, что приводимые в ГОСТ 13109-97 нормативы предельно допустимых значений размахов изменений напряжения (рис.4 Л 2) на зажимах ЛН (кривая 1) в зависимости от частоты
Зависимости допустимых размахов напряжения от частоты их повторения: 1 - ГОСТ 13109-97; 2 - AIEE (США); 3 - предлагаемый вариант их повторения в диапазоне с не до конца обоснованы. Более отвечающей существующему положению представляется зависимость bllt flF) AIEE (США) (кривая 2). Однако и она в диапазоне 6-15 сл неудовлетворительная.
Учитывая это, предлагается трансформировать данную зависимость в сторону ужесточения в диапазоне 1-20 с"1 и допущения больших значений Щ в диапазоне выше 20 с"1. При этом трансформацию кривой необходимо проводить исходя из положения, что значения кратковременной PSt и длительной Рц доз фликера, определяемых как по кривой ГОСТ 13109-97, так и по трансформированной кривой, должны быть одинаковы.
Кривая 3, построенная по этому положению приведена на рис. 4.12.
Анализ влияния отклонений и колебаний напряжения на осветительные приборы дозволяет сделать следующие выводы:
1. Осветительную нагрузку необходимо питатп от отдельных источников электроэнергии, снабжая их устройствами регулирования и стабилизации напряжения, поскольку указанные приемники практически не допускают отклонения напряжения в сторону увеличения.
2. Осветительные приемники устойчивы к колебаниям напряжения в течение времени faon? зависящего от номинальных параметров лампы накаливания и размахов изменения напряжения.
3. Приводимая в ГОСТ 13109-97 кривая предельно допустимых значений размахов изменений напряжения на зажимах ЛН в зависимости частоты их повторения должна быть скорректирована.
С учётом положений, изложенных в главе 3, относительно АД было проведено математическое моделирование влияния bUt на режимы их работы. При этом был собран обширный статистический материал.
Результаты моделирования обрабатывались с применением теории вероятностей и математической статистики, как это изложено в 4.1.
На рис. 4.13 приведены зависимости ti№n =/РНом) для системы «электродвигатель - исполнительный механизм» с у = 2 при различных Ъ и Пс, полученные в результате анализа парной корреляции при одном и том же значении bUt. Из анализа зависимостей видно, что при одной и той же мощности двигатели с большими значениями Ъ и пс более устойчивы к колебаниям напряжения.
