р.с. також може мінятися миттєво. Перехідна е.р.с. E залежить від повного результуючого потокосцепления обмотки збудження yрез. Відповідно до теорії сталості потокозчеплення, yрез не може змінюватися стрибком і тому вважається, що в перший момент перехідного процесу перехідна е.р.с. також залишається постійною: E q=пост. Дане твердження вельми важливо, оскільки дозволяє зв'язати процеси до і після виникнення порушення режиму.
е.р.с. явнополюсного генератора EQ є розрахунковою величиною, що дозволяє спростити обчислення, вводячи в схему розрахунковий неявнополюсними генератор, при цьому енергетичні процеси, що відбуваються в ньому, відображають реальний процес.
У подальшому викладі будемо неодноразово повертатися до матеріалів цієї глави, так як вони є базовими. Читачеві необхідно приділити більшу увагу і самостійно опрацювати поглиблено ті частини, по яких є неясності, особливо в розумінні фізики процесів.
2. Запас статичної стійкості найпростішої електричної системи, а також заходи з її підвищення. Критерії статичної стійкості
Основним завданням електроенергетики є безперебійне, стійке забезпечення споживача електричною енергією. Необхідно визначити, за яких умов можливе забезпечення стійкої роботи генераторів, яку величину потужності можна передати по лінії електропередачі, від яких чинників залежить забезпечення стійкості, чому порушується стійка, паралельна робота синхронних генераторів, що знаходяться в нормальній роботі. Приступимо до розгляду цих питань.
Рис 7. Найпростіша схема електричної системи
Для представленої схеми електропередачі в попередньому розділі було отримано вираз електричної потужності в залежності від кута між векторами е.р.с. Eq і напруги прийомних шин U, яке називають кутовий характеристикою:
(20)
При заданих величинах Eq, U, Xd? потужність генератора є функцією кута, причому ця залежність нелінійна - синусоїдальні. Для повноти на цьому ж графіку малюють характеристику потужності турбіни PТ, а так як вона не залежить від кута d, її представляють прямою лінією.
Рис. 8. Кутова характеристика найпростішої електричної системи
Баланс потужностей на валу генератора, тобто синхронна робота забезпечується при Pг=PT, тобто при рівності обертає механічної потужності (моменту) турбіни і гальмівної електромагнітної потужності (моменту) генератора. Дане твердження випливає і з диференціального рівняння відносного руху ротора синхронної машини, розглянутого в попередній лекції
при Pг=PT, d=пост. (21)
Як видно з графіка рис 8, умова PГ=PT виконується в двох точках 1 і 2, яким відповідає кути d 1 і d 2. Необхідно визначити в якій з цих точок генератор буде працювати стійко.
Припустимо, що в результаті якогось впливу кут в точці 1 відхилився на малу величину Dd. При цьому електромагнітна потужність генератора і передана по лінії електропередачі потужність збільшувалася на величину D P1, у той час як механічна потужність турбіни не змінилася внаслідок інерційності. Порушилося умова балансу потужностей (моментів) на валу, так як (Pг1 + D P1) gt; PT, причому на валу переважає гальмівний момент, під дією якого ротор генератора гальмується. У результаті кут починає зменшуватися і Dd® 0, і ротор повертається в точку 1, де забезпечується рівновага моментів. Аналогічний процес - повернення в точку 1 відбувається, якщо кут в цій точці зменшитися на Dd.
Якщо таке ж збільшення кута на величину Dd відбувається в точці 2, то виникає на валу надлишковий момент буде пришвидшує, оскільки (Pг2 - D P2) lt; PT і швидкість обертання ротора збільшиться, що призводить до подальшому збільшенню кута, а це, в свою чергу збільшує на валу надлишковий прискорює момент, і т.д. У результаті ротор і, отже, режим не повертається в точку 2. Аналогічний процес буде спостерігатися і при зменшенні кута і процес в цій точці закінчиться поверненням ротора в точку 1.
Отже, з двох точок 1 і 2 режим в точці 1 є стійким, оскільки ротор при малих відхиленнях повертається у вихідну точку. Отже, ознакою стійкості роботи синхронного генератора є повернення в початковий режим. Необхідно пам'ятати, що відновлення первісного режиму або ж близького до нього є основним показником стійкої роботи синхронного генератора і відповідно електричної системи.
У міру збільшення потужності турбіни і, відповідно, потужності переданої по лінії згідно графіка, збільшується також і величина кута d, наближаючись до точки 3. Ця точка, з одного боку, показує максимальну активну потужність генератора, яку можна передати при dm=900:
(22)
