Синхрон генератор ва синхрон компенсаторларнинг қЎЗҒатиш системасининг тавсифи ва тенгламалари

Статик турғунлик – системада содир бўладиган кичик турткилар таъсиридан сунг системанинг режими ўз – ўзидан ўзининг олдинги ва унга яқин ҳолатига қайтиб келиш хусусияти тушинилади.
Динамик турғунлик – системада содир бўлган катта турткилардан сунг система режимининг ўз – ўзидан ўзининг олдинги ва унга яқин ҳолатига қайтиш хусусияти тушинилади.
Статик турғунлик коэффициенти – сонли коэффициент бўлиб у системанинг статик турғунлик захирасини билдиради.
Статик турғунлик мезони- системанинг турун ишлаш сохасини аниқлайди.
Кучланиш кучкиси – системада ишлаб чиқарилаётган ва истеъмол қилинаётган реактив қувватлар мувозонатининг бузилишидан пайдо бўладиган ҳолат.
Частота кучкиси - системада ишлаб чиқарилаётган ва истеъмол қилинаётган актив қувватлар мувозонатининг бузилишидан пайдо бўладиган ҳолат.
Асосий тушинчалар ва ҳолатлар.
Электр система – электр энергетик системанинг электрик қисми бўлиб, электр энергиясини ишлаб чиқарувчи (генераторлар), ўзгартирувчи (трансформаторлар), узатувчи (кабель ва аво электр узатиш линиялари) ва истеъмол қилувчи элементлар мажмуасидир:
1. Электр юритувчи куч манбаи: генераторлар, синхрон компенсаторларва синхрон маторлар киради.
2. Энергияни ўзида жамловчи элементлар (индуктивлик ва сиим).
3. Электр энергияни истеъмол қилувчи – схеманинг актив ўтказувчанлиги, актив юклама, индуктив юклама ва комплекс юкламалар.
Электр системада электр энергияни ишлаб чиқаришда, ўзгартиришда ва истеъмол қилишда қатнашаётган элементларни, ҳамда бу элементларнинг ишлаш режимини бошқарувчи, назорат қилувчи ва ростловчи элементларни шартли равишда икки гурухга: асосий ва бошқарув элементларига булиш мумкин.
Системанинг ҳар қандай ҳолатда ишлашида бу икки гурух элементлари электр энергияни ишлаб чиқариш, ўзгартириш, узатиш ва истеъмол қилиш ҳамда ҳолат ўзгаришидаги ўткинчи жараёнларида бир – бири билан ўзаро узвий боланган.
Электр энергияни ишлаб чиқариш, узатиш ва истеъмол қилишни ўрганишда фақат электрик жараёнлар қаралмасдан, балки у билан болиқ бўлган механик жараёнлар ҳам қаралади.
Асосий элементларга: гидро ва иссиқлиқ турбиналари, генераторлар, ьрансформатор, автотрансформатор,Асосий элементларга: Гидро ва иссиšлик турбиналари, генераторлар, трансформаторларлар, автотрансформаторлар, кабель ва ҳаво электр узатиш линиялари, компенсацияловчи қурилмалар (реактив қувват қувватнинг статик манбаи (РҚСМ) ва синхрон компенсаторлар СК) ва истеъмолчилар киради.
Гидравлик турбиналарда новдан тушаётган сув оқимининг потенциал энергияси ишчи илдиракнинг кинетик энергиясига айлантирилади

Иссиқлик турбиналарида тўйинтирилган сув бўининг кинетик энергияси ишчи илдиракнинг кинетик энергиясига айлантирилади

Генераторлар қуйидагиларга булинади:
а) ўзгарувчан ток генераторлари;
б) ўзгармас ток генераторлари.
Ўзгарувчан ток генераторлари ўз навбатида:
- синхрон генераторлар;
- асинхрон генераторларга булинади.
Ўзгармас ток генераторларининг қулланиш сохаси чегараланган, чунки айниқса замоновий электрон ва микроэлектрон ўзгартиргичларнинг кенг қулланиши бу генераторларга булган эхтиёжни диярли йўқ қилди.
Ҳозирги вақтда системада ишлаб чиқарилаётган электр энергиянинг асосий манбаи синхрон генераторлар хисобланади:
Синхрон генераторларни ўз навбатида булишимиз мумкин:
- Иссиқлиқ ва атом электр станцияларида ўрнатилган нофён қутбли турбогенераторларга;
- Гидравлик станцияларда ўрнатиладиган аён қутбли гидрогенераторларга.
Бошқарув элементларига асосий элементларнинг ишлаш режимини назорат қилишга, бошқаришга ва ростлашга мулжалланган элементлар киради:

• 
  турбиналар тезлигини автоматик ростлагич (ТТАР);
  
• 
  генераторлар қўзатиш токини автоматик ростлагич (ҚАР);
  
• 
  реле химоя элементлари;
  
• 
  аварияга қарши автоматиикаси;
  
• 
  тизим автоматикаси киради.
  

Системанинг режими системада кечаётган жараёнлар йииндиси бўлиб унинг ишлаш шароитини хохлаган ихтиётий вақтда ёки маълум вакт оралиида аниқлайди ва характерлайди. Системанинг режими, унинг элементларининг уланиш схемасига болиқ.
Ўткинчи жараёнлар дейилганда системанинг бир режимдан иккинчи режимга ўтишида кечадиган барча жараёнлар тушинилади. Электр системанинг бир режимдан иккинчи режимга ўтишида электрик ёки электр механик занжир билан боланган энергиянинг сон жихатдан ўзгариши кузатилади. Бу ходиса, ўзининг табиати бўйича бирликда бўлсада, лекин уни бир неча жараёнлар ва ҳолатлардан ташкил топади деб қаралади. Холатларнинг ўтишидан: Нормал (эксплуатация) режими, шикастланиш (авария) режими ва шикастланишдан кейинги режимларга булинади. Бу режимлар маълум ўтиш жараёнлар мажмуасини ўз ичига олади.
Электр система таркибида индуктивлик ва сиимнинг мавжудлигидан электр узатиш линияларида ток ва кучланиш оний равишда ўзгара олмайди. Шу сабабдан режим ўзгариши пайтида системада ток ва кучланишнинг шикастланишгача ва ундан кейинги қийматларининг эркин тебраниши пайдо бўлади. Кучланиш ва токининг эркин тебранувчан ташкил этувчиси янги турунлашган режим қиймати қўшилишидан ўтиш жараёни хосил бўлади. Эркин тебранишнинг асосий манбаи режимлардаги энергияларнинг фарқи ҳисобланади.
- Нормаль барқарорлашган иш режими - электр системасининг барча элементлари шу режимда ишлашга мўлжалланиб лойихаланади ва у бўйича системанинг техник - иқтисодий кўрсаткичи аниқланади. Истемада аниқ белгиланган нормаль турунлашган режим мавжуд эмас, чунки унда доимо ишлаб чиқарилаётган ва истеъмол қилинаётган электр энергия учун шартли мувозанат мавжуддир. Чунки хар бир маълум вақтда бир қисм истеъмолчилар уланиб ва учирилиб турилади.
- Нормаль ўткинчи режими – электр системада маълум вақт оралиида бир иш режимидан иккинчи иш режимига ўтади. Бу ўтиш жараёнлари эксплуатация операцияларида содир бўлади. Бу режим системада истеъмол қилинаётган актив ва реактив қувватларнинг ўзгаришига ростловчи қурилмаларнинг таъсири билан болиқ.
- Турунлашган ва ўткинчи шикастланиш режимлари- бу режимларда шикастланишни бартараф этиш учун зарур бўлган техник характеристикалар аниқланилади ва системанинг кейинчалик ишлаш шароитлари ойдинлаштирилади.
- Шикастланишдан кейинги режим- умумий ҳолда электр системанинг нормаль схемасининг ўзгаришига олиб келади. Бу режимда система нормаль ишлашидагига қараганда анча ёмонлашган техник-иқтисодий кўрсаткичлар билан ишлаши мумкин.
Электр системанинг ишлаш шароитини сон ва сифат жихатдан характерлайдиган кўрсаткичларга – режим параметрлари дейилади. Бу кўрсаткичларга системада ишлаб чиқарилаётган ва истеъмол қилинаётган актив ва реактив қувват (Р,Қ), тугунлардаги кучланиш (у), кучланишнинг ўзгариш частотаси (ф), синхрон генераторларнинг сирпаниш коэффициенти (С), генераторларнинг юкланиш бурчаги (б), параллел ишлаётган генераторлар электр юритувчи кучлари (ЭЮК) орасидаги бурчак (б_иж) синхрон генераторларнинг статор ва ротор чуламларидан оқаётган токлар (И_е,И_ф) киради.
Электр система элементларининг физик хосасини сон жихатдан характерлайдиган ва уларонинг уланиш ҳамда алмаштириш схемаси билан аниқланиладиган кўрсаткичларга система параметрлари дейилади. Ва уларга элементларнинг тўлиқ, актив ва реактив қаршилиқлари (З, Х, р), сиим ўтказувчанлиги (Й, г, б), трансформаторларнинг трансформациялаш коэффициенти (Кт), агрегатларнинг механик инерция доимийси (Тж), электр машиналар статор ва ротор чуламларининг вақт доимийси (Та, Тд, Те, Т¹д, Т²д) киради. Система параметрларининг ўзгариши ночизиқдир, лекин системада кечаётган электр механик ўткинчи жараёнларни ўрганишда бу параметрларни ўзгармас деб қабул қиламиз.
Режим параметрлари ўзаро система параметрларини ўз ичига олган математик мунособатлар орқали боланган.
Электр системада кечадиган ўткинчи жараёнларни учта гурухга булиш мумкин:
- тшлқин уткинчи жараёни;
- электр магнит ўткинчи жараёни;
- электр механик ўткинчи жараёни.
Ўткинчи жараёнининг биринчи турига системада содир бўладиган ички (коммутация) ва атмосфера ўтакучланиши пайтида кечадиган жараёнлар кирада. Бунда система ўзининг тўлқин параметри билан характерланади. Кучланиш ва ток тўлқинлари тарқалишида генераторлар роторининг ҳолати ўзгариши бу жараёнга таъсир қилмайди қаралади. Генераторлар ва моторлар айланиш тезлигининг ўзгаришидаги механик жараённинг таъсири эътиборга олинмайди.
Электр магнит ўтиш жараёнини ўрганишда ҳам у кечаётган занжирларнинг механик ҳолатининг таъсири эътиборга олинмайди. Электр магнит ўтиш жараёнининг кечиш тезлиги 50 - 600 Гцгача бўлиши мумкин. Бу жараённинг кечиши асосан қиска туташувларда ва бўйлама ва кўндаланг носимметрик ҳолатларда кузатилади. Электромагнит ўткинчи жараённи ўрганишда ҳам генераторларнинг айланиш тезлиги ўзгармас деб қаралади.
Электр механик ўткинчи жараёнида электр машиналари ва статик элементларда кечаётган электр магнит, ҳамда генераторлар, турбиналар ва маторларнинг тезлигининг ўзгаришидаги механик жараёнларнинг ўзаро таъсири биргаликда эътибога олиб ўрганилади. Чунки электр механик ўткинчи жараённинг кечиш вақти физик катталикларнинг (кучланиш ва токнинг) фазода тарқалиш тезлигидан анча катта бўлганлигидан, улар ўзгараётган занжирнинг параметрларини доимий ўзгармас деб олинади.
Электр механик ўтиш жараёнини ўрганишда ҳолат параметраларининг оний ўзгаришини ҳисобга олмасдан соддалаштириш мумкин. Чунки электр системада кечаётган электр механик ўтиш жараёнида генераторлар ротори тезлигининг ва чуламларда жамланган электр магнит энергия миқдорининг ўзгариш тезлигини солиштириш мумкин.
Турун ишлаш ҳолати устида фикр юритилганда биз доимо электр системада мавжуд бўлган режимнинг кичик туркилар таъсирида барқарорлигини назарда тутамиз. Электр системада содир бўладиган кичик турткилар дейилганда – кам қувватли юкламаларни қушиш ва ўчириш, салт ишлаётган трансформаторларни қушиш ва ажратиш, генераторларнинг актив ва реактив қувватларини ростлаш, берк электр узатиш линияларини улаш ва узишлар, ҳамда режали амалга ошириладиган тадбирлар тушинилади.
Электр системада содир бўладиган кичик турекилар система элементлари режимининг: Синхрон генератор, синхрон компенсатор ва синхрон маторларнинг синхронизмда ишлашининг бузилишига, кучланишнинг ўсиб ёки пасайиб кетишига ва бир сўз билан айтганда, системанинг нормал ишлаш режимининг бузилишига олиб келмаслиги, яъни статик турун бўлиши керак. Режим параметрларининг кичик турткилар таъсирида ўзгариши маълум бир шартли равишда қабул қилинган мувозанат қиймати атрофида содир бўлади.
Электр системанинг статик турунлиги дейилганда унинг ишлаш ҳолати кичик турткилар содир бўлганда ўз-ўзидан, ўзининг олдинги ёки унга яқин бўлган ишлаш режимига қайтиб келиш ҳусусиятига айтилади.
Динамик турғунлик - системада катта турткилар содир бўлганда, унинг ўз-ўзидан олдинги ва яқин бўлган режимга қайтиб келиш ҳусусияти тушунилади.
Электр система режимининг ҳар бир шўгаришида, унда бир нечта ўзаро боланган жараёнлар кечиши мумкин. Масалан қисқа туташув токи ўтказгичларнинг қизишига ва улар орасида электр динамик кучларнинг пайдо бўлишига олиб келади.
Биз режимини шрганаётган системани ночизиқ деб қараймиз. Ночизиқлик иккита сабабга болиқ:
Биринчи сабаб – Ночизиқликнинг биринчи сабаби система параметрларининг режим параметрларига болиқлигидир.
Иккинчи сабаб – режим параметрлари орасидаги мураккаб боланишга болиқ. Масалан қувват билан кучланиш квадратик, ҳамда ток ва кучланиш векторлари орасидаги бурчак билан синусоидал боланишда. Шу сабабдан системада кечаётган ўткинчи жараённи ўрганишга чизиқлиликни ёки ночизиқлиликни хисобга олган ҳолда ёндашиш мумкин.
Замоновий механика ва тебранишлар нуқтаи назаридан ўрганилаётган электромеханик системани купинча позицион система деб қарашимиз мумкин, яъни шундай системаки унинг режими элементларининг нисбий холатиига болиқ, лекин бу элементларнинг у ёки бу холатига келиш тезлигига болиқ эмас. Электр системанинг статик турўнлигини ўрганишда системанинг электрик қисми позицион система деб қаралиб, унда генератор бераётган ва истъемолчилар истъемол қилаётган қувватлар уларнинг ЭЮК орасида бурчак силжишига болиқ.
Системанинг механик тебранишларини ўрганишда уни консерватив система деб қарашимиз мумкин, яъни унда энергия сочилмайди, ҳар қандай лахзада кенитик ва потенциал энергияларнинг йииндиси (тўлиқ энергия) унинг элементларининг нисбатан харакатида ҳам ўзгармас қолади.
Хар хил механик, электрик ва электромеханик системаларнинг жараёнларини текширишда умулашган координаталар ва эркинлик даражасининг сони каби тушинчаларнинг ўрнатилиши мухим хисобланади. Умумлашган координаталар – бу режим параметрлари бўлиб у унинг ўзгаришида кечадиган ўткинчи жараёнларни характерлайди. Системанинг эркинлик даражаси – бу қўйилган масала нуқтаи назаридан ўткинчи жараёнларни ёзишда болиқ бўлмаган ўзгарувчилар сони.
Мураккаб электромеханик занжирларда ўткинчи жараёнларни текширишда генераторлар роторларининг фазода ўзаро холатининг ўзгариши хисобга олинса, электромагнит ўткинчи жараёнларни соддалаштириб, яъни параметрларнинг апериодик ташкил этувчиси хисобга олинмайди. Электр системада содир бўлган шикастланишдан кейин келадиган режимнинг амалда мавжуд бўлиши учун унда актив ва реактив қувватлар мувозанати мавжуд бўлиши керак, яъни

бу ерда - генераторлар ишлаб чиқараётган актив қувват,
- юкламаларнинг истъемол қилаётган қуввати,
- система элементларидаги қувват исрофи.

- генераторлар ишлаб чиқараётган реактив қувват,
- юкламаларнинг истъемол қилаётган қуввати,
- система элементларидаги қувват исрофи.
Система актив ва реактив қуввати қуйидагича боланган: