Расчет устойчивости асинхронных и синхронных двигателей

Оценка устойчивости узла нагрузки, независимая по выделен­ным отдельно группам асинхронных и синхронных двигателей, выполняется для расчетных моделей узла нагрузки согласно рис. 46, а и б. Существенной независимой переменной в этом слу­чае является напряжение на шинах узла нагрузки, и для оценки его устойчивости используются основные критерии устойчивости. При этом необходимо учитывать характеристики приводимых механизмов и их загрузку.

Для асинхронных двигателей (или их эквивалента) основным условием нарушения устойчивости является граничное равенство . При подключении двигателей к узлу нагрузки через индивидуальные внешние сопротивления ,  и   (см. рис. 46,б)расчет критических параметров режима и запаса устойчивости выполня­ется аналогично, только с учетом этих сопротивлений.

Если активными сопротивлениями пренебречь, то . Расчетные выражения при этом имеют вид

                                           (101)

Наличие внешнего сопротивления при подключении к узлу на­грузки асинхронных двигателей снижает предельное по статиче­ской устойчивости значение скольжения.

При известной характеристике приводного механизма  критические параметры режима находят, решая систему уравнений

                                                                                        (102,а)

С учетом выражений (39) и (101) после соответствующих преобразований (102, а) принимает вид

 (102,б)

Решив систему уравнений (102, б), можно определить парамет­ры  и  для предельного по устойчивости режима, где соот­ветствующее границе статической устойчивости скольжение  бу­дет больше критического скольжения  при .

В приближенных расчетах полагают . Тогда после ре­шения системы уравнений (102, б) получим

                     (103)

При р= 0 имеет место частный случай  и выра­жение для определения критического напряжения преобразуется г соответствующее выражение, получаемое из (101).

Критическое напряжение на зажимах двигателя определяется при допущении равенства тока статора  и приведенного тока ро­тора .

Поскольку

 а с учетом (101)

выражение для определения критического напряжения на зажимах двигателя можно записать в виде

                                              (104)

Статическая устойчивость синхронных двигателей, подключен­ных к узлу нагрузки с неизменными значениями напряжения и частоты, нарушается при граничном условии . С учетом зависимостей (46) и (41) это условие можно предста­вить в следующем виде:

        (105)

При отсутствии устройств АРВ двигателей производная и предельный по статической устойчивости режим соот­ветствует значению угла , когда

                                                    (106)

Электродвижущая сила E_Q в долях ее значения при холостом ходе определяется выражением

       (107)

где . При наличии автоматического регулятора пропорционального типа синхронный двигатель по аналогии с генератором можно

.представить в виде переходного сопротивления   и э. д. с. . В этом случае критическое напряжение на зажимах двигателя выражается зависимостью

                                                                                       (108)

и всегда меньше критического напряжения, определяемого выраже­нием (106) при отсутствии устройства АРВ, так как переходное сопротивление значительно меньше синхронного.

Наличие внешнего сопротивления при подключении к узлу на­грузки асинхронных и синхронных двигателей снижает предельные по статической устойчивости значения максимальной активной мощности и повышает значение критического напряжения в узле нагрузки. Это, в свою очередь, ужесточает требования к стабиль­ности питающего напряжения.