Теория режимов и автоматизация корабельных электроэнергетических систем. Часть I

Учебное пособие «Теория режимов и автоматизация КЭС», ч. 1 соответствует программе учебной дисциплины ДСП-04.
В нем рассмотрены общие сведения об отечественных и зарубежных корабельных электроэнергетических системах (КЭС), основные параметры, характеристики и структуры современных КЭС. Требования к КЭС, перспективы и тенденции развития, а также проблемные вопросы исследования, проектирования и эксплуатации. Изложены основы математической теории режимов, моделирование и исследование ЭС с помощью различных средств моделирования. Особое внимание уделено цифровому моделированию установившихся и динамических режимов КЭС. Рассмотрены математические модели различных элементов. Дано математическое описание новых элементов КЭС: синхронная машина с постоянными магнитами, индукторный двигатель, аккумуляторная батарея. Переходные процессы исследуются в данной работе, как в фазных, так и в преобразованных осях. Рассмотрены уравнения связи как связующего звена моделей всех элементов автономных ЭС.
Даны принципы эквивалентирования генераторов, нагрузки и сети.
Работа предназначена для слушателей Военно-морской академии, может быть использована адъюнктами, аспирантами и соискателями, инженерами-электриками, работающими в области проектирования, создания, наблюдения и эксплуатации корабельных электроэнергетических систем, а также в учебном процессе ВМИИ.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие
Введение
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОРАБЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕ-ТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННЫХ КЭС
1.1. Корабельные электроэнергетические системы. Основные термины. Определения и понятия
1.2. Электроэнерговооруженность современных кораблей и судов
1.3. Требования к КЭС
1.4. Общая характеристика потребителей
1.5. Характеристика первичных двигателей корабельных генераторов
1.6. Шкалы напряжений и частот в КЭС, особенности применения повышенных напряжений и частот
1.6.1. Номинальные напряжения КЭС
1.6.2. Частота переменного тока КЭС
1.7. Сравнение систем и элементов постоянного и переменного тока
1.8. Структуры первичной сети отечественных и зарубежных корабельных электроэнергетических систем
1.9. Проблемные вопросы современных КЭС
1.10. Перспективы и тенденции развития КЭС
Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ РЕЖИМОВ КЭС
2.1. Общие замечания
2.2. Уравнения синхронной машины в фазных координатах
2.3. Основные положения преобразования координат
2.4. Уравнения синхронной машины в преобразованной системе координат
2.5. Системы базисных единиц
2.6. Уравнения синхронной машины в относительных единицах
2.7. Уравнения асинхронной машины в физических и относительных единицах
2.8. Уравнения электрических машин с учетом насыщения
2.9. Уравнения статической нагрузки и соединительной линии
2.10. Преобразование уравнений элементов электроэнергетической системы к фазным координатам
2.11. Уравнения выпрямительной нагрузки в фазных и преобразованных осях
2.12. Математическое описание элементов подсистем постоянного тока
2.13. Уравнения синхронной машины с постоянными магнитами
2.13.1. Общие положения. Постановка задачи
2.13.2. Моделирование синхронной машины с постоянными магнитами в фазных координатах
2.13.3. Математическое моделирование синхронных машин с постоянными магнитами в преобразованных координатах
2.14. Вентильный индукторный двигатель
2.15. Уравнения регулирования частоты вращения первичных двигателей генераторных агрегатов
2.16. Уравнения регуляторов возбуждения синхронной машины
2.17. Распределение активной и реактивной мощностей в КЭС при параллельной работе генераторных агрегатов
Глава 3. УРАВНЕНИЕ СВЯЗИ. АНАЛИЗ СИСТЕМЫ УРАВНЕНИЙ
3.1. Общие положения
3.2. Учет структуры сети
3.3. Согласование систем координатных осей различных элементов
3.4. Определение напряжений в узловых точках
3.4.1. Определение напряжения на активном сопротивлении нагрузки
3.4.2. Метод, основанный на пренебрежении переходными электро-магнитными процессами в одном из элементов схемы
3.4.3. Определение напряжений в узлах итерационным методом
3.4.4. Метод определения напряжений, основанный на обращении расширенной матрицы индуктивных сопротивлений (Xs)
3.4.5. Общий метод определения напряжений в узлах на основании закона Кирхгофа в дифференциальной форме
3.5. Общая система уравнений
3.6. Линеаризованные уравнения системы
3.7. Некоторые вопросы исследования уравнений Горева—Парка
3.8. Общие уравнения Горева—Парка
Глава 4. УСТАНОВИВШИЙСЯ РЕЖИМ КЭС
4.1. Общие положения
4.2. Уравнения элементов КЭС
4.3. Синхронная машина в установившемся режиме
4.4. Асинхронная машина в установившемся режиме
4.5. Параллельная работа генераторов на нагрузку соизмеримой мощности
4.6. Расчет координат установившегося режима с учетом насыщения
машин
4.7. Зависимость координат системы от угла ?₁₂
4.7.1. Характеристики мощности неявнополюсных машин
4.7.2. Токи и напряжения в функции угла ?₁₂
4.7.3. Характеристики мощности явнополюсных машин
4.8. Расчет параметров установившегося режима в КЭС
4.8.1. Общие положения. Принятые допущения
4.8.2. Определение параметров режима элементов КЭС
4.9. Определение токов в ветвях и напряжений в узлах
4.10. Расчет параметров УР в КЭС произвольной структуры при наличии силовых трансформаторов
Глава 5. ЭКВИВАЛЕНТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КЭС
5.1. Общие принципы эквивалентирования
5.2. Эквивалентирование генераторов
5.2.1. Эквивалентирование генераторов при решении задач электромеханических переходных процессов
5.2.2. Эквивалентирование генераторов при решении задач расчета электромагнитных переходных процессов
5.2.3. Метод средневзвешенных параметров
5.2.4. Метод эквивалентных контуров
5.3. Эквивалентирование нагрузки
5.4. Эквивалентирование сети
5.5. Эквивалентирование статических и выпрямительных нагрузок
Глава 6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ В КЭС
6.1. Общие положения. Виды моделирования
6.2. Физическое моделирование
6.3. Аналоговое моделирование
6.4. Цифровое моделирование
6.5. Общие принципы и частные подходы алгоритмизации процессов в КЭС
6.6. Особенности алгоритмизации установившихся режимов КЭС
6.7. Особенности алгоритмизации процессов при малом возмущении
6.8. Особенности алгоритмизации переходных процессов при резких возмущениях в системе. Частные принципы алгоритмизации
6.9. Особенности цифрового моделирования современных электромеханотронных систем
6.10. Алгоритм расчета режимов при наличии емкости в системе
6.10.1. Общие положения
6.10.2. Общая форма записи уравнений элементов и ее содержание для базовых элементов
6.10.3. Вычисление напряжений индуктивных ветвей
6.10.4. Вычисление токов емкостных ветвей
6.10.5. Общая система уравнений связи
6.11. Специфика использования численных методов при решении задач электроэнергетики
6.12. Методы прогноза и коррекции
6.13. Некоторые обобщения опыта и результатов цифрового моделирования
Литература