Особенностью использованных в данной работе схем замещения АД (рис. 2) является то, что в них учтены потери в меди статора и ротора, явления вытеснения тока в роторе и насыщения магнитных путей по цепи главного магнитного потока и потоков рассеяния. С учетом этих явлений разработана методика получения указанных на рисунке 2 параметров по исходным каталожным данным, типовой характеристике холостого хода АД и принятой по [4] зависимости потерь в стали от явления гистерезиса и вихревых токов. Последняя учитывается путем представления активного сопротивления ветви намагничивания в виде двух составляющих, одна из которых отражает гистерезисные потери, пропорциональные первой степени частоты напряжения, а вторая – потери от вихревых токов, пропорциональные квадрату частоты, т. е.

где n - отношение текущей частоты w к номинальной w ₀.

Ток намагничивания АД нелинейно зависит от напряжения, что можно учесть с помощью типовой характеристики холостого хода. Тогда с учетом (1) сопротивление ветви намагничивания Zm можно представить функцией

Индуктивные сопротивления рассеяния обмоток АД нелинейно зависят от соответствующих токов. Эту зависимость учтем в сопротивлении статорной цепи, как

здесь скольжение s, необходимое для определения сопротивлений контуров ротора, находится из решения нелинейного уравнения, отражающего равенство вращающего момента АД, являющегося функцией напряжения, частоты и скольжения, а также момента сопротивления АД, зависящего от коэффициента загрузки К_з и скорости вращения.

В качестве примера по указанной методике были определены параметры схем замещения двигателей 6 кВ, используемых в системах электроснабжения собственных нужд блочных электростанций с агрегатами 200 и 300 МВт, которые представляют собой узлы асинхронной нагрузки. Каталожные данные АД такого узла нагрузки для блока 200 МВт приведены в таблице 1, а параметры их эквивалентных схем замещения – в таблице 2. Питающий трансформатор принят типа ТРДН-32000/220/6,3/6,3 мощностью 32 МВА. В таблице 1 указаны также значения коэффициентов загрузки механизмов, которые имееют место при работе блока с номинальной нагрузкой. Эти же значения принимались при расчетах на ПЭВМ. Параметры схем замещения АД (табл. 2) приведены для статора, ветви намагничивания и двух контуров ротора, эквивалентно заменяющих глубокий паз. Значение активного и индуктивного сопротивлений ветви намагничивания указаны для номинального режима, когда напряжение и ток статора, а также скольжение АД равны номинальным значениям. Рассчитанные по указанным параметрам схем замещения режимы работы АД для номинального и пускового режимов в точности соответствуют приведенным паспортным данным АД (табл. 1).

При неизменной частоте питающего напряжения и заданных коэффициентах загрузки двигателей (табл. 1) характер изменения P и Q от напряжения питающей системы показан на рисунке 3. Как видно из приведенных данных, при понижении напряжения значительно (близко к квадратичной) снижаются полная и реактивная мощности узла, тогда как активная снижается весьма незначительно. Ток статора секции при этом возрастает и в зависимости от загрузки может превысить номинальный ток трансформатора.

Аналогичные зависимости P и Q от частоты питающего напряжения при неизменной величине последнего (U=U_ном) и тех же условиях по загрузке двигателей приведены на рисунке 4. Активная мощность узла нагрузки практически прямо пропорциональна частоте. Это связано с тем, что момент сопротивления на валу АД зависит от частоты вращения ротора. Таким образом при понижении частоты производительность механизмов с.н. снижается, что может вызвать снижение мощности выдаваемой блоком в энергосистему и усугубить дальнейшее неблагоприятное развитие создавшегося аварийного режима. Полная и реактивная мощности при снижениях частоты сначала убывают, а затем возрастают, т. е. имеют минимумы при определенных значениях частоты. Такой же характер зависимости имеет и ток статора.

При одновременном изменении величины и частоты питающего напржени по известному закону регулировани зависимости P и Q, при заданных Kz с зависимыми от скорости вращени моментами сопротивленими АД, показаны на рисунке 5, а при при независимых от скорости вращени моментах сопротивлени – на рисунке 6. В первом случае имеет место тенденци к уменьшению всех мощностей при понижених частоты. Ток статора при этом изменетс незначительно. Во втором случае мало изменютс все потреблемые мощности, а ток статора возрастает обратно пропорционально частоте. Таким образом, двигатели и трансформатор будут испытывать перегрузку в подобного типа режимах. Математическа модель позволет исследовать и другие законы совместного изменени частоты и напржени и оределить наиболее благопритный из них дл узлов асинхронной нагрузки.

2. Копылов И.П. Электрические машины: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 360 с.

5. Талал Ал Ас, Математическое моделирование процессов в системе электроснабжения собственных нужд электростанций при отклонениях напряжения и частоты/ Сб. науч. тр. ДонГТУ. Серия “Электротехника и энергетика”. – Вып.17. – Донецк, ДонГТУ, 2000. – С. 184 – 189