Возбуждения и скорости.

Демпфирование, проявляющееся во время относительного движения ротора генератора, может существенно изменить характер переходного процесса, и поэтому важно дополнить проведенный выше анализ учетом этого фактора. Демпфирование при малых изменениях скорости математически отражается членом P_dэs, где P_dэ = К_r - P_d, обычно и P_dэ < 0. При больших сопротивлениях в цепи статора, при малых нагрузках (холостой ход или режимы, близкие к нему) и малых демпферных моментах Pd 0; Pdэ = Кr > 0. Рассмотрим сначала случай Pdэ < 0, причем Кr 0 и Рdэ = - Pd. Согласно выражению, записанному в упрощенном виде, имеем

где при снижении скорости выше синхронное скольжение принимается отрицательным.

Предположим, что движение ротора начинается в соответствии с характеристиками мощности, показанными на рис3, в точке а.

Движение будет происходить под действием избыточного момента DР₀, но точка, характеризующая положение ротора, будет перемещаться не по пунктирной кривой a, k, с, е, f, представляющей значения , а по сплошной кривой , т. е. по кривой а, b, е. Эта кривая будет выше кривой Р₁ при отрицательном (скорость больше синхронной) скольжении, т. е. при росте угла d, и ниже — при скольжении положительном, т. е. при уменьшении угла d. Такое изменение движения под действием дополнительного момента, обусловленного скольжением, приведет к тому, что площадка ускорения уменьшится от значения аа₁са до значения аа₁bа. Площадка торможения, ранее ограниченная кривой cef и прямой ce₁f₁ и уравновешивавшая площадку ускорения aa ₁ca только при весьма больших (d _max2) углах, теперь будет уравновешивать площадку ускорения аа₁bа при угле d _max1, (d _max1 < d _max2) за счёт демпферного момента P_ds; площадка ускорения, следовательно, уменьшилась на величину abca, что и привело к сокращению размаха колебаний до d _max1. Изображение движения на фазовой плоскости имеет вид спирали s = j (d), скручивающейся к точке с, т. е. к точке установившегося режима при Р₁ = Р₀.

Рассмотрим теперь случай, когда Pdэ = Кr > 0, показанный на рис.. При отрицательном скольжении будет появляться дополнительный момент, уменьшающий Р₁. Кривая (показанная на рисунке сплошной линией) будет располагаться ниже кривой Р₁ (пунктир). Площадка ускорения увеличилась на величину ac ₁ba и стала аdс₁са₁а. Это приводит к увеличению размаха колебаний угла до d _max1 < d _max2. Площадка торможения, начинающая второй цикл качаний, будет сс₁bf ₁ec.. Ее должна будет уравновесить площадка ускорения ca ₁d ₁dc. Угол при этом достигнет значения d _max3. Таким образом, если в первом случае (Pdэ = - Pd, рис. 4) демпфирование уменьшало размах колебаний и вызывало их затухание.

(рис.4 а), то во втором случае (Pdэ = + Кr) происходит нарастание колебаний — самораскачивание (рис.4б).

Регуляторы скорости турбин, а иногда регуляторы возбуждения реагируют на изменение скольжения и обычно оказывают действие, успокаивающее колебания, но иногда, напротив, стимулирующее раскачивание. С учетом этого эффекта регулирования выражение можно записать в виде:

Если при отрицательном Pdэ значение Ррег будет положительно, то при Ррег > Рdэ будет наступать явление самораскачивания (аналогично рассмотренному выше второму случаю, рис.5 а, б).

Возможен случай, когда, имея разные знаки, Ррег и Рdэ будут равны по абсолютной величине. В этом частном случае наступает так называемый предельный цикл (рис. 5б) — появляются незатухающие качания ротора.

Физически это означает компенсацию эффекта демпфирования действием регулятора, неправильно реагирующего на величину скольжения. Желательно, чтобы действие регуляторов способствовало не поддержанию колебаний, а возможно более быстрому их затуханию, улучшая качество переходного процесса.