Переходные процессы в электроэнергетических системах кораблей

В учебнике изложены современная теория симметричных, несимметричных и несинусоидалъных процессов в электроэнергетических системах кораблей (ЭСК) и методы физического, аналогового и цифрового моделирования режимов. Рассмотрены электромеханические процессы — динамическая и статическая устойчивость системы, переходные процессы при синхронизации генераторов и вопросы качества электроэнергии при качаниях; электромагнитные процессы — изменение напряжения и токи короткого замыкания в системе. Даны сведения по функционированию ЭСК в различных режимах, качеству электроэнергии и понятия о синтезе ЭСК по условию требований к качеству переходного процесса. Учебник предназначен для слушателей Академии, может быть использован инженерами-электриками, работающими в области проектирования и эксплуатации корабельных электроэнергетических установок, а также е в учебном процессе ввмузов. ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие Введение РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ. ОСНОВЫ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ПРОЦЕССОВ В КОРАБЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ Глава 1. Линейные преобразования координат элементов системы. Уравнения элементов § 1.1. Линейное преобразование координат в теории процессов ЭСК § 1.2. Уравнения синхронной машины § 1.3. Уравнения синхронной машины в относительных единицах § 1.4. Уравнения асинхронной машины § 1.5. Уравнения машин с учетом насыщения магнитопроводов § 1.6. Уравнения статической нагрузки и соединительных линий § 1.7. Уравнения регулирования возбуждения синхронной машины § 1.8. Уравнение регулирования скорости первичных двигателей Глава 2. Уравнения связи. Составление уравнений системы § 2.1. Место уравнений связи в теории процессов ЭСК § 2.2. Уравнения связи для относительно простых систем § 2.3. Уравнения связи для сложных систем с переменными структурой и составом § 2.4. Составление уравнений системы Глава 3. Учет несимметрии соединительных линий и статической нагрузки § 3.1. Возможные пути расчета несимметричных процессов § 3.2. Учет несимметрии в соединительных линиях § 3.3. Уравнения несимметричной статической нагрузки § 3.4. Уравнения элемента с продольно-поперечной периодической несимметрией (уравнения полупроводникового преобразователя) § 3.5. Расчет несимметричных процессов с использованием промежуточного преобразования переменных Глава 4. Установившийся режим корабельной электроэнергетической системы §4.1. Уравнения системы в установившемся режиме. Векторные диаграммы элементов системы § 4.2. Алгоритмы расчета начального режима системы § 4.3. Зависимости координат системы от угла О12 § 4.4. Распределение мощности между генераторами Глава 5. Некоторые вопросы исследования уравнений § 5.1. Общие замечания § 5.2. Обобщенная матрица преобразования Горева — Парка. Разновидности записи преобразованных уравнений § 5.3. Влияние состава уравнений синхронной машины на электро-магнитный процесс § 5.4. Влияние переходных колебаний в цепи статора на электро-механический процесс генераторного агрегата § 5.5. Влияние отдельных параметров на электромагнитный процесс системы § 5.6. Оценка точности математического описания элементов и системы Глава 6. Эквивалентирование элементов ЭСК § 6.1. Общие принципы эквивалентирования элементов ЭСК § 6.2. Эквивалентирование генераторов § 6,3. Эквивалентирование сети §. 6.4. Эквивалентирование нагрузки РАЗДЕЛ ВТОРОЙ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ИС-СЛЕДОВАНИЯ И РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ Глава 7. Использование физических моделей ЭСК. Автоматизация эксперимента § 7.1. Область применения § 7.2. Теоретические основы создания электродинамической модели ЭСК § 7.3. Моделирование системы. Метод расчета параметров модели ЭСК § 7.4. Автоматизация проведения и обработки результатов эксперимента и расчета Глава 8. Использование электронных аналоговых моделей § 8.1. Область применения. Принцип структурного моделирования § 8.2. Особенности моделирования системы § 8.3. Специализированная ЭАМ корабельных электроэнергетических систем Глава 9. Особенности алгоритмизаций процессов в ЭСК. Цифровое моделирование процессов в системах с одним генератором § 9.1. Общие замечания § 9.2. Общие и частные принципы алгоритмизации процессов в ЭСК § 9.3. Алгоритм расчета тока короткого замыкания § 9.4. Частные и общий алгоритмы расчета переходных процессов в системе с одним генератором Глава 10. Цифровое моделирование процессов систем с двумя и более генераторами. Вопросы автоматизации формирования алгоритмов § 10.1. Частный алгоритм расчета процесса в системе с двумя генераторами § 10.2. Алгоритм расчета процессов в системе с двумя генераторами и тремя ступенями распределения нагрузки § 10.3. Общий алгоритм расчета переходных процессов § 10.4. Алгоритмы расчета несимметричных режимов в ЭСК § 10.5. Алгоритмы, базирующиеся на методе разделения такта численного интегрирования § 10.6. Об автоматизации формирования алгоритмов Глава 11. Вопросы точности моделирования процессов § 11.1. Основные понятия. Постановка задачи § 11.2. Оценка точности математической модели системы § 11.3. Точность исходной информации РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ Глава 12. Динамическая устойчивость параллельной работы генераторов § 12.1. Понятие динамической устойчивости системы § 12.2. Постановка задачи исследования динамической устойчивости генераторной установки § 12.3. Метод расчета динамической устойчивости, учитывающий изменение ЭДС генераторов § 12.4. Метод расчета динамической устойчивости, в которой ЭДС принимаются неизменными § 12.5. Влияние различных факторов на динамическую устойчивость генераторной установки § 12.6. Динамическая устойчивость параллельной работы генераторов при наложении возмущений § 12.7. О результирующей динамической устойчивости § 12.8. Режимы работы генераторов при потере возбуждения § 12.9. Качания генераторов и качество переходного процесса Глава 13, Переходные процессы в ЭСК при включении синхронных генераторов § 13.1. Общие положения § 13.2. Условия успешной синхронизации § 13.3. Особенности процесса неидеального включения синхронных генераторов на параллельную работу § 13.4. Несинхронные включения корабельных синхронных машин Глава 14. Динамическая устойчивость нагрузки § 14.1. Задачи и методы расчета § 14.2. Метод, основанный на модификации упрощенного алгоритма расчета электромеханического процесса § 14.3. Метод, принимающий неизменными ЭДС генератора § 14.4. Метод, не учитывающий переходные процессы Глава 15. Статическая устойчивость параллельной работы синхронных генераторов § 15.1. Понятие статической устойчивости. Основные виды нарушения статической устойчивости § 15.2. Условия сохранения статической устойчивости элементарной системы в общем виде § 15.3. Физическая трактовка явления самораскачивания § 15.4. Оценка статической устойчивости по выражениям дополнительных членов электромагнитного момента. Роль демпферного момента § 15.5. Статическая устойчивость элементарной системы при наличии у синхронной машины успокоительных контуров § 15.6. Статическая устойчивость элементарной системы при наличии АРВ § 15.7. Статическая устойчивость параллельной работы корабельных генераторов соизмеримой мощности § 15.8. Оценка статической устойчивости параллельной работы корабельных синхронных генераторов Глава 16. Статическая устойчивость системы с одним синхронным генератором § 16.1. Общие замечания § 16.2. Устойчивость нерегулируемой системы генератор — асинхронная нагрузка § 16.3. Устойчивость регулируемой системы генератор — асинхронный двигатель § 16.4. Статические характеристики нагрузки § 16.5. Критерии, базирующиеся на использовании статических характеристик нагрузки § 16.6. Использование параметров эквивалентных электрических машин § 16.7. Сравнение статической устойчивости асинхронной нагрузки и статической устойчивости генераторной установки РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ Глава 17. Изменение напряжения в ЭСК § 17.1. Характеристики изменения напряжения в установившемся режиме § 17.2. Расчет изменения напряжения синхронного генератора в установившемся режиме § 17.3. Определение падения напряжения в сети § 17.4. Характеристики изменения напряжения в переходном режиме § 17.5. Изменение напряжения синхронного генератора в переходном режиме § 17.6. Обзор некоторых практических методов расчета изменения напряжения § 17.7. Влияние различных факторов на изменение напряжения в переходных режимах Глава 18. Токи короткого замыкания в ЭСК § 18.1. Характер процесса к. з. в системе и задачи расчета § 18.2. Основные величины, характеризующие т. к. з. электрической цепи § 18.3. Использование ЦВМ для расчета т. к. з § 18.4. Метод расчетных кривых § 18.5. Аналитический метод расчета т. к. з § 18.6. Дополнительные методы оценки т. к. з. О погрешностях расчета т. к. з РАЗДЕЛ ПЯТЫЙ. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ЭСК В РАЗЛИЧНЫХ РЕ-ЖИМАХ Глава 19. Функционирование ЭСК в нормальных режимах § 19.1. Устойчивость системы и качество электроэнергии — две взаимосвязанные стороны функционирования ЭСК в нормальных режимах § 19.2. Обеспечение устойчивости и качества электроэнергии при сложных переходах Глава 20. Прогнозирование процессов ЭСК в аварийных режимах § 20.1. Современные возможности оценки функционирования системы в аварийных режимах § 20.2. Синтез системы по условию обеспечения качества переходного процесса § 20.3. Общая оценка переходных процессов в ЭСК и рекомендации по их расчету Приложение 1. Матрицы сопротивлений преобразованных уравнений Приложение 2. Выражения элементов матриц Y и I в уравнениях связи Литература