Автоматическими регуляторами возбуждения (АРВ)

При неизменной ЭДС рост выдаваемой генератором мощности и увеличение угла обуславливает снижение напряжения на его зажимах. Если выдаваемая мощность возрастает достаточно медленно, АРВ регулирует ток возбуждения и изменяет ЭДС таким образом, чтобы поддержать постоянство напряжения на зажимах генератора . Предел мощности при этом резко возрастает. Векторная диаграмма (рис. 3.9, б) для схемы замещения, изображенной на рис. 3.9, а (схема "генератор-шины"), показывает, как изменяется ЭДС при возрастании нагрузки генераторов с АРВ. Вектор напряжения делит вектор полного падения напряжения на два отрезка в отношении величин сопротивлений и . Величина ЭДС генератора в этих условиях будет возрастать с увеличением нагрузки и угла .

Рис. 3.9. Электрическая система с АРВ:

а) схема замещения; б) векторная диаграмма; в) характеристики мощности

По данным векторной диаграммы (рис. 3.9, б) можно построить характеристику с учетом изменения . Для различных значений ЭДС строят статические характеристики (рис. 3.9, в), откладывают по оси значения углов, вытекающие из векторной диаграммы ( ), и находят точки внешней характеристики (0, 1, 2, 3, ...), отвечающие условию .

Характеристика построена в предположении точного следования ЭДС за изменением режима генератора, что возможно при идеальном регулировании. В действительности АРВ генераторов могут иметь нечувствительность и запаздывание. Регуляторы с зоной нечувствительности не реагируют на изменение режима до тех пор, пока оно не достигнет некоторой достаточно большой величины. При нечувствительности АРВ ротор "задерживается" на стационарных (статических) характеристиках. В области углов это несовершенство регулирования не приводит к неустойчивости, а при углах режим переходит на падающие ветви синусоид мощности и система при регуляторах с зоной нечувствительности становится неустойчивой. Поэтому предельное значение мощности, так называемый внутренний предел мощности , достигается на вершине статической характеристики (рис. 3.9, в) , через которую проходит внешняя характеристика (точка 2 внешней характеристики):

. (3.22)

При идеальном регулировании напряжения, то есть поддержании его постоянным при увеличении нагрузки, предел мощности электропередачи, так называемый идеальный внутренний предел , может быть определен по выражению:

. (3.23)

Часто называют пределом мощности по линии.

Генераторы с АРВ сильного действия могут работать при в зоне так называемой искусственной устойчивости (рис. 3.9, в), то есть на спадающих частях внутренних характеристик мощности при соответствующих ЭДС . Характерной особенностью работы генератора в области искусственной устойчивости при недостаточно совершенных регуляторах являются непрерывные колебания угла , а, следовательно, мощности, напряжения и тока генератора.

Практически АРВ имеют ограниченную интенсивность регулирования и напряжение с ростом нагрузки снижается. Это будет происходить, когда ток возбуждения и соответственно ЭДС достигли некоторых "потолочных" значений. Внешняя характеристика является условной. При выполнении упрощенных расчетов статической устойчивости электропередачи с АРВ генераторы могут быть замещены некоторой ЭДС , приложенной за сопротивлением (рис. 3.9, а). Эти величины зависят от интенсивности АРВ. Генераторы без АРВ замещаются ЭДС , приложенной за сопротивлением . При обычных регуляторах с пропорциональным регулированием без зоны нечувствительности генератор может быть замещен переходным реактивным сопротивлением и ЭДС . При сильном регулировании величина , а (рис. 3.9, а).