Процеси і характеристики електротехнічних систем з синхронними машинами з компенсацією реакції якоря

Abstract

Дисертація присвячена розв’язанню науково-прикладної задачі аналізу процесів і характеристик електротехнічних систем з синхронними машинами з компенсацією реакції якоря. Запропонований в рамках теорії ЕМВС математичний опис силових схем з джерелами струму дав змогу розробити математичні і цифрові моделі електротехнічних систем з синхронними машинами з компенсацією реакції якоря методом середньокрокових напруг другого порядку, за допомогою яких проаналізовано процеси та характеристики в таких системах. Отримані аналітичні залежності усталених струмів в системі збудження синхронною машиною з компенсацією реакції якоря дають змогу синтезувати параметри силового кола системи збудження з умови забезпечення необхідної компенсації реакції якоря синхронної машини. Порівняння результатів експериментальних досліджень, отриманих на експериментальній установці, та математичного моделювання електротехнічної системи з компенсацією реакції якоря підтверджують адекватність математичної моделі та запропонованих аналітичних залежностей усталених струмів у системі збудження синхронної машини. Виконано цілу низку досліджень електромеханічних та електромагнітних процесів електромеханічних систем з різними способами компенсації реакції якоря синхронних машин з використанням математичних та фізичних моделей та сформовано рекомендації щодо сфери їх застосування. Диссертация посвящена решению научно-прикладной задачи анализа процессов и характеристик электротехнических систем с синхронными машинами с компенсацией реакции якоря. В первом разделе рассмотрены задачи регулирования возбуждения синхронных машин, основные схемы электротехнических систем с компенсацией реакции якоря и структуры автоматических регуляторов возбуждения, сформулированы задачи анализа таких систем, обосновано использование математических моделей для решения этих задач. Во втором разделе описаны принципы формирования математических моделей и сами модели структурных элементов электротехнических систем с компенсацией реакции якоря синхронной машины методом средних шаговых напряжений второго порядка проф. Плахтыны О.Г., доказано преимущество метода средних шаговых напряжений в сравнении с методами Адамса и Рунге-Кутта с точки зрения быстродействия и устойчивости расчета. Также наведены разработанные принципы разделения процесса расчета модели, визуализации результатов и управления моделей, которые обеспечивают работу математической модели в реальном масштабе времени. В третьем разделе описаны аналитические зависимости установившихся токов в системе возбуждения синхронных машин с компаундированием от параметров силовой схемы. Также описана экспериментальная установка и приведены результаты исследований на экспериментальной установке и математической модели, которые подтвердили адекватность математической модели и аналитических зависимостей распределения токов в системе возбуждения синхронной машины с компаундированием. В четвертом разделе приведены результаты математического моделирования синхронных электроприводов с различными способами компенсации реакции якоря синхронных машин, на основании которых проанализированы процессы и характеристики таких систем и конкретизирована область использования систем возбуждения с компаундированием. Проведено анализ электромагнитных и электромеханических процессов в безщеточной системы возбуждения синхронного генератора с токовым компаундированием. В пятом разделе описаны результаты исследований электромеханических и электромагнитных процессов в нормальных и аварийных режимах роботы генераторной установки с фазовым компаундированием. Показаны преимущества введе-ния в систему возбуждения синхронной машины фазового компаундирования. В выводах отмечено, что научные исследования електротехнических систем с синхронными машинами с компенсацией реакции якоря, проведенные путем математического моделирования и физического эксперимента, подтвердили основные научные положения диссертации. В приложениях приведены документы о внедрении результатов диссертационной работы. The work is devoted to solution of scientific and applied task of processes and characteristics analysis of the electrotechnical systems with anchor reaction compensation of synchronous machines. The offered principles of current sources modeling within the bounds of mathematical modeling theory of professor Plachtyna are enabled to develop the mathematical models of the electrotechnical systems with anchor reaction compensation of synchronous machines with use of middle step voltages method. Analytic equations of currents apportion in compound excitation system of synchronous machine are enabled to synthesize parameters of power part of excitation system. The compression of experimental and mathematical modeling researches of electrotechnical systems with anchor reaction compensation of synchronous machines is confirmed adequacy of mathematical models and analytical equations in compound excitation system. The researches of electromechanical and electromagnetic processes in electrotechnical systems with anchor reaction compensation of synchronous machines are obtained with the use of mathematical and physical models, and are made up conclusions about use area of them.