有关电气自动控制的一些计算
电气自动化中无功补偿技术的应用分析
73M achining and Application机械加工与应用电气自动化中无功补偿技术的应用分析朱 根（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司能源动力厂，山东 济南 271104）摘 要：电气自动化技术的日渐纯熟促进了我国工业生产总值的可持续增长，尤其在进入二十一世纪后，工业生产领域电气设备数量不断增长，在满足正常生产需求的同时，电力能源消耗也呈现出逐年递增态势。
在这种形势之下，无功补偿技术逐步在电气自动化生产当中得到普遍推广和应用，该技术不仅能够提升供电效率，降低线路损耗，同时，能够节省大量的电力能源，进而为工业生产企业创造更多的经济效益。
因此，本文将围绕无功补偿技术的基本原理，以及在电气自动化中的应用优势与效果展开全面论述。
关键词：电气自动化；无功补偿技术；基本原理；具体应用中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）24-0073-2 收稿日期：2020-12作者简介：朱根，男，生于1989年，汉族，山东平阴人，本科，中级工程师，从事电气设备技术与管理工作。
电力供电系统作为各种自动化电气设备的能源供应装置，为工业生产企业的自动化生产提供了源源不断的动力能源。
但是，受到电力供电系统功率因数的影响，系统在提供电力能源的同时，极易出现供电变压器与输送线路损耗，进而影响电网的供电质量，导致自动化电气设备无法正常运转。
而无功补偿技术的出现，能够提高电网的功率因数，有效改善供电环境，并且在保持稳定供电电压的前提下，能够节省大量的电力能源。
1 无功补偿技术基本原理无功补偿又称之为无功功率补偿，是电力供电系统当中调节和改善供电环境，提升电网功率因数的重要装置。
近年来，由于我国工业生产过程中使用的自动化电气设备越来越多，导致设备功率消耗量巨大，无形当中就增加了企业的经济负担。
而无功补偿技术的出现恰恰解决了这一难题，尤其在电气自动化生产过程中的应用，使得电网供电质量得到可靠保障，进而电网的电力能源损耗量也显著降低，因此，无功补偿装置始终在电力供电系统中扮演着不可或缺的角色。
继电保护定值计算
继电保护定值计算随着电力工业迅速发展，继电保护及自动装置也加快了更新换代的步伐，大量的电磁式继电保护装置被微机保护所取代。
针对多种形式、不同厂家各异的继电保护及自动装置能否正确动作，直接关系到电力系统的安全稳定运行。
有数据表明：电力系统因继电保护引起的电力事故占较大比重，由于定值计算与管理失误造成继电保护“三误”事故也时有发生。
因此，探索新模式下的继电保护定值计算与管理工作显得十分重要。
1 定值计算的前期工作1.1定值计算需要大量前期资料定值计算应具备准确无误的计算资料，这是进行定值计算的前提。
它包括：一、二次图纸；所带变压器、电容器、消弧线圈、电抗器等铭牌数据和厂家说明书；电压互感器、电流互感器变比和试验报告；实测线路参数或理论计算参数；保护装置技术说明书、现场保护装置打印清单等等。
1.2在实际计算中遇到的问题图纸或资料与现场实际不符；比如TA变比与实际不符、线路长度与实际不符、变压器短路阻抗与实际不符、应该实测的参数没有实测值、图纸错误等等。
定值计算所需资料不全：未提供电容器内部接线形式；没有现场保护装置打印清单等。
提供资料标注不清：架空线没有分段标注长度和型号；电缆线路在方案中没有写清所带用户或标注双电缆。
1.3TA变比与实际不符使定值计算错误例：某变电站10kV出线，带两台容量SN为1000kVA变压器，短路阻抗UK为6％，资料提供TA变比N为600/5，实际变比N为1000/1。
保护定值计算：TA变比N取600/5，过流保护按躲过最大负荷电流整定：I≥1.5×2SN×3 1/2UeN=1.37A则一般定值最小可选：600/5，2A。
而实际情况：TA变比N取1000/1，代入I≥0.16A可选择：1000/1 1A。
速断按躲过变压器低压侧短路整定：短路阻抗标么值：（取基准容量SB=100MVA，基准电压UB=10.5kV，基准电流IB=5500A）当UB=UN时X*=UK%×SB/(100×SN)=6I≥1.3×5500/(X*×N)=9.93A（N取600/5）一般最小可取：600/5，10A。
电气传动自动控制系统模拟题
电气传动自动控制系统模拟试卷1：一、填空（共10分，每题2分）1. 常用的可控直流电源有旋转变流机组、、直流斩波器三种类型。
2. 晶闸管触发与整流装置的近似传递函数是。
3. 采用比例调节器的直流调速系统，考虑相同理想空载转速的情况，闭环静差率s cl与开环静差率s op的关系是s cl＝。
4. 一般来说，调速系统的动态指标以性能为主，而随动系统的动态指标以跟随性能为主。
5. 对于典型I型系统，开环放大倍数K越大，截止频率就越，系统响应就越，稳定性就越。
二、选择题（共10分，每题2分）1. 晶闸管整流器的失控时间和有关。
（A）整流器内阻（B）晶闸管电流（C）输入电压幅值（D）脉波数2. 试给出PI调节器的传递函数，并绘出用运算放大器的实现电路。
从频域特征上判断一个调速控制系统的性能（A）截止频率高，响应就慢（B）高频衰减快，抗干扰能力不强（C）低频段增益高，稳态精度（D）中频段越窄，稳定性越好3. 电压负反馈的调速系统不能抑制扰动。
（A）电网电压波动（B）调节器放大倍数变化（C）晶闸管内阻变化（D）负载波动4. 直流双闭环调速系统中通过变化就可以调整最大负载电流。
（A）速度给定（B）电网电压（C）电流调节器限幅（D）速度调节器限幅5. 典型I型系统可以无静差地跟踪信号（A）斜坡信号（B）阶跃信号（C）加速度信号（D）锯齿波信号三、简答题（共40分，每题5分）1. 试给出典型I型传递函数，并绘出其Bode图。
2. 在直流双闭环调速系统中，速度调节器有哪些作用？3. 调速系统的精度主要取决于哪些因素？4. 试绘出直流电动机的单闭环调速系统的静态结构图，结合该图说明闭环系统可以抑制哪些扰动。
5. 试绘出直流电机调压调速的机械特性和静特性。
6. 高频段小惯性环节如何近似处理？其近似条件是什么？7. 常见的交流调速方法有哪些？各有何特点？8. 试给出转速电流双闭环直流调速系统在稳态工作时的速度调节器和电流调节器输入和输出值。
电气元件选型及计算
电气元件选型及计算1、已知三相电动机容量，求其额定电流口诀(c):容量除以千伏数，商乘系数点七六。
三相二百二电机，千瓦三点五安培。
常用三百八电机，一个千瓦两安培。
低压六百六电机，千瓦一点二安培。
高压三千伏电机，四个千瓦一安培。
高压六千伏电机，八个千瓦一安培。
容量大一点的减一点.小一点的加一点精确计算电流I=P/UXJ3Xcos©(A)补充:准确的说,还应乘上电机效率.一般为0.9我们常见的三相电机额定电压(U)是380v.功率因数(COS©)—般是0.85,电机铭牌上会有标注10KW的三相电机额定电流的具体算法：I=10000F(380X1.73X0.85X0.9)~19.8A2、测知电力变压器二次侧电流，求算其所载负荷容量口诀：已知配变二次压，测得电流求千瓦。
电压等级四百伏，一安零点六千瓦。
电压等级三千伏，一安四点五千瓦。
电压等级六千伏，一安整数九千瓦。
电压等级十千伏，一安一十五千瓦。
电压等级三万五，一安五十五千瓦。
3、测知白炽灯照明线路电流，求算其负荷容量照明电压二百二，一安二百二十瓦。
不论供电还是配电线路，只要用钳型电流表测得某相线电流值，然后乘以220系数，积数就是该相线所载负荷容量。
测电流求容量数，可帮助电工迅速调整照明干线三相负荷容量不平衡问题，可帮助电工分析配电箱内保护熔体经常熔断的原因，配电导线发热的原因等等。
4、测知无铭牌380V单相焊接变压器的空载电流，求算基额定容量口诀：三百八焊机容量，空载电流乘以五。
变压器的空载电流一般约为额定电流的6%~8%(国家规定空载电流不应大于额定电流的10%)。
这就是口诀和公式的理论依据。
4、已知380V三相电动机容量，求其过载保护热继电器元件额定电流和整定电流口诀：电机过载的保护，热继电器热元件；号流容量两倍半，两倍千瓦数整定。
热元件整定电流按“两倍千瓦数整定”；热元件额定电流按“号流容量两倍半”算选；热继电器的型号规格即其额定电流值应大于等于热元件额定电流值。
自动控制原理课程设计--串联超前—滞后校正装置(2)
课题：串联超前—滞后校正装置（二）专业：电气工程及其自动化班级： 2011级三班姓名：居鼎一（20110073）王松（20110078）翟凯悦（20110072）陈程（20110075）刘帅宏（20110090）邓原野（20110081）指导教师：毛盼娣设计日期：2013年12月2日成绩：重庆大学城市科技学院电气信息学院目录一、设计目的-------------------------------------------------------------1二、设计要求-------------------------------------------------------------1三、实现过程-------------------------------------------------------------33.1系统概述-------------------------------------------------------- 33.1.1设计原理------------------------------------------------- 33.1.2设计步骤------------------------------------------------- 43.2设计与分析----------------------------------------------------- 53.2.1校正前参数确定--------------------------------------- 53.2.2确定校正网络的传递函数--------------------------- 53.2.3 理论系统校正后系统的传递函数和BODE 图-- 73.2.4系统软件仿真------------------------------------------ 8四、总结------------------------------------------------------------------15五、参考文献-------------------------------------------------------------16自动控制原理课程设计报告一、设计目的（1）掌握控制系统设计与校正的步骤和方法。
电气工程及其自动化控制中PLC技术的应用
电气工程及其自动化控制中PLC技术的应用摘要：PLC又被称为可编程逻辑控制器，在系统中可以作为储存器，也具有编程的相关功能，是信息化技术发展的代表，具有显著优势。
在电气工程自动化领域，PLC技术改变了传统的技术应用框架，显著增强了自动化控制功能，产生深远影响。
因此，为更好地顺应电气工程项目的发展要求，应掌握PLC技术的应用要点，充分发挥该技术的功能。
关键词：电气工程；自动化控制；PLC技术；应用1概述PLC技术1.1PLC技术概念PLC技术又被称之为可编程逻辑控制器，是专门为工业环境下设计出的数字运算操作电子系统[1]。
PLC控制器内部设置了可编程储存装置，用于储存逻辑运算、顺序控制、定时、算术运算等操作指令。
可编程逻辑控制器内部具有的微处理器主要被应用于自动化控制数学运算控制器中，可以将控制指令随时载入并执行。
可编程逻辑控制器内部包括CPU、指令及数据内存、电源、数字模拟转换等功能模块，可满足逻辑控制、时序控制、模拟控制等要求。
1.2PLC技术应用原理在将PLC技术应用在电力工程自动化控制内，需要经过输入采样、程序执行、系统输出三大流程。
在输入采样过程中，可编程逻辑控制器使用数据扫描方式，全方位采集电气设备运行期间的各类数据信息。
在数据输入完成后，执行相关的输出刷新操作指令。
输出刷新期间，可编程逻辑控制器内的CPU会将映像状态及上一次输入数据进行综合处理，将数据存储在电路内部，对外设驱动操作。
与其他控制系统相比，可编程逻辑控制器可以对电力工程自动化控制的开关、顺序及闭环进行全方位管控，确保电气设备自动化控制系统能够更加适用于复杂环境。
1.3PLC技术特点PLC作为一种数字运算操作的电子系统主要被应用于工业环境下。
在PLC系统运行期间还借助了可编程储存器，用于内部储存执行逻辑运算、定时、算术运算等操作指令，借助数字式、模拟式的输出及输入控制各类生产机械设备运行全过程。
PLC系统需要使用顺序扫描、不断循环的方式运行。
供配电微机常用保护整定计算
供配电微机常用保护整定计算潘飞(大连西太平洋石油化工有限公司116600)摘要本文根据对供配电微机综合保护控制装置的实验摸索和理论研究，结合目前国内外常用微机综合保护控制装置的特点，简化了供配电设备微机常用保护的整定计算方法，给出了实用的计算数据。
关键词供配电，微机保护，综合保护，整定计算1引言随着微计算机技术的发展，微机综合保护控制装置（以下简称微机保护）将在供配电系统保护中获得广泛的应用。
如何将微机保护设置的恰到好处是摆在每个微机保护应用人员的重要任务。
微机保护装置的各种保护功能通常具有4~6段，每段保护既可选定时限也可为反时限，如将定时限动作时间设为0即成为速断保护，而且还可以通过编程自定义您所需要的各种保护和控制的新功能组合，再将多种保护和控制功能组成保护控制功能组，多组保护控制功能组之间可根据输入状态自动转换。
考虑经济和安装等问题而不必装设的机电式保护功能在微机保护中已变的非常容易实现。
2微机保护整定计算基础由于互感器、断路器等测量和执行元件及微机保护自身性能的提高，以及利用微计算机对多个供配电所或大型供配电系统的全部微机保护进行整定计算的需要，用于机电式保护继电器的部分整定计算方法已不能适应其要求，应给予修正。
2.1互感器变比在微机保护整定计算中，为了适应互感器二次数值的不同，不是采用互感器变比参与计算，用物理量作为整定值，而是用互感器的一次值作为计算参数，采用标幺值作为整定数据。
2.2接线系数由于机电式继电器的电流输入可为单相也可为两相差接，因此在整定计算时必须采用接线系数加以区分，而微机保护装置是同时输入三相数据，如仅有两相输入源也可由这两相输入源之和取反的方式作为第三相输入源，据此，在微机保护整定计算时已不需考虑接线系数。
2.3返回系数微机保护不必因接点压力问题考虑返回系数，通常过量动作返回系数K re大于0.95，欠量动作K re小于1.05，一些微机保护甚至达到0.98或1.02。
电气自动控制原理与系统(第三版)
比例环节的波德图
（2）对数相频特性 由于υ（ω）=0，因此其对数相 频特性曲线是一条与横轴重合的水平线。
图4-3 比例环节 的Bode图
积分环节的波德图
1．传递函数
2．频率特性
1 G ( s) is
G( j )
1 j i
j
1
i
1
i
e
j
π 2
(4-10) (4-11) (4-12)
• 对比积分环节对数频率特性公式可知，它们之间仅 差一个负号，因此它们的Bode图对称于横轴。即对 数幅频特性L（ω ）为一条斜率为20dB/dec的直线。 当τ d=1时（理想微分环节），该直线通过横轴 ω =1处。 • 当τ d≠1时，该直线通过横轴ω =1/τ d处。由于对 数相频特性φ （ω ）=π /2，因此对数相频特性曲 线是一条通过纵轴φ （ω ）=π /2处、与横轴平行 的直线。
惯性环节的波德图
惯性环节相移计算表
ωτ 0.1 0.25 -14.1 0.4 0.5 1.0 -45 2.0 2.5 4.0 10.0 -84.3 相移/（°） -5.7 -21.8 -26.6 -63.4 -68.2 -75.9
第四章自动控制系统的频域分析法
主要内容
• • • • • • • 第一节 频率特性的基本概念 第二节 典型环节的博德图 第三节 控制系统开环博德图的绘制 第四节 对数频率稳定判据与稳定裕量 第五节 典型系统的开环博德图与频域指标 第六节 开环频率特性与阶跃响应之间的关系 本章小结
电气自动控制原理与系统 第3版
惯性环节的波德图
惯性环节对数幅频特性误差修正表
τω 误差/dB 0.1 -0.04 0.25 -0.32 0.4 -0.65 0.5 -1.0 1.0 -3.0 2.0 -1.0 2.5 -0.65 4.0 -0.32 10.0 -0.04
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+ -
10 s(s 1)
1 Ks
(b)
习题
(3)比较两系统性能 系统（a）：
系统（b）：
增加速度负反馈后，系统的最大超调量减小，调节 时间减小，即提高了系统的稳定性和快速性。
习题
3.10 系统输入信号分别为单位阶跃信号、单位斜坡信号和 单位抛物线信号，分别计算系统的稳态误差。 解: 开环传递函数
习题
1.5 如图是水位自动控制系统的原理图。在运行中，希望 维持水面高度H不变。试分析它的工作原理，画出该系统的 方框图并指出控制对象、给定量、被控量、扰动量是什么？
习题
工作原理： 当电位器电刷处于电位器零电压位置时，电机不动，
控制阀门L1维持一定的开度不变，使水箱中的流入水量 和流出水量相等，从而水面保持在希望的高度H。
特征方程： s3 (10K f 1)s2 10s 10 0
劳斯表：
系统稳定的 充要条件是：
即当
时系统是稳定的。
习题
3.5 如图为仿型机床位置随动系统结构图，试求：
（1） 、n ；（2）单位阶跃响应的 p% 、tr 、t p 、ts 。
+ -
Kp 9
1 s(s 1)
解: 闭环传递函数：
与标准形式相比：
H2
+
G1
+-
-
H1
G2 + -
G3 H3
解：首先通过移动综合点和引出点消除交错。
+
G1
-
H1
H2 G1G3
G2 + -
G3 H3
习题
+
G1
-
H1
H2 G1G3
G2 + -
G3 H3
H2 G1G3
+
G1 1 G1 H1
G2
G3 1 G3 H3
习题
+
G1
1 G1 H1
传递函数:
H2 G1G3
习题
若水位上升，浮子位置也相应上升，带动杠杆使电 位器电刷从电位器零电压位置下移，从而给电动机一定 的控制电压，驱动电动机通过减速器减小L1阀门开度， 使进入水箱的流量减少，水箱水位下降，浮子位置相应 下降，电位器电刷上移直到电位器零电压位置时，系统 重新处于平衡状态，水面恢复到给定高度。
习题
控制对象： 水箱 被控量： 水面高度 扰动量： 出水流量Q2
这是一个Ⅰ型系统。
G2
G3 1 G3 H3
习题
2.13 试求图示系统在给定和扰动两种输入作用下的总输
出。
G3
N (s)
++
G1
++
G2
--
+-
H
解:(1)在给定输入R(s)单独作用下,令N(s)=0
习题
G3
++
G1
++
G2
--
H
N (s)
+-
(2)在扰动输入N(s)单独作用下,令R(s)=0
2个前向通道：
2个回环：
习题
给定量： 电位器零电压位置h r
方框图：
hr +
电位器 ∆u 放大器
给定量 -
电刷位置
反馈量
电动机 减速器 浮子、连杆
阀门
Q 2 扰动量 水箱 h
被控量
习题
给定量： 希望水位H r
方框图：
Hr+
浮子
给 - 杠杆 定 量
反馈量
电位器 ∆u 放大器
电动机
减速器
阀门
Q 2 扰动量 水箱 h
被控量
习题
执行环节：电动机、减速器、可变电阻器，产 生控制信号if（发电机励磁电流）
控制对象：发电机
反馈环节：反馈电位器，将发电机电压变换成反 馈电压uf反馈到输入端
习题
2. 控制对象：电动机 主扰动量：负载的变化
给定量： 给定电压u r 被控量： 发电机电压
方框图：
给定
ur +
∆u 放大器
电位器
-
ufBiblioteka 电动机 减速器 反馈电位器
1.6 如图是直流发电机电压自动控制系统原理图。试问： 1.该系统由哪些环节组成？各起什么作用？ 2.画出该系统的方框图，并指出控制对象、给定量、被
控量、主扰动量是什么？ 3.当负载电流变化时，系统如何保持发电机的电压恒定？
解：1. 给定环节：给定电位器，产生给定电压 比较环节：通过线路连接将给定电压与反馈电压 进行比较 放大环节：放大器，将偏差电压放大
习题
2.14 试用梅逊公式求图示系统的传递函数。
解: 2个前向通道： 5个回环：
5个回环均相互接触，特征式 与所有回环都接触，
习题
3.2 已知系统的动态结构图如图所示，试用劳斯判据确定 使系统稳定的 K f 值的范围。
+ -
1 1 s
10
-
s(s 1)
Kf s
解: 闭环传递函数：
特征方程：
习题
可变电阻 发电机 u
习题
3. 负载电流增大时，发电机电压减小，反馈电 压减小，偏差电压∆u增大， ∆u > 0，电动机通过 减速器带动可变电阻触头下移，励磁电流增大， 发电机电压增大，直至重新达到期望值。
i↑
u↓
uf↓
△u↑
if↑
u↑
习题
2.10 化简系统结构图，求传递函数 C(s) / R(s) 。
则：
习题
超调量 上升时间 峰值时间 调节时间
习题
3.6
一单位反馈系统的开环传递函数为
G(s)
K
s(s 1)
，
其单位阶跃响应曲线如图所示，试确定系统参数 K 及 。
c(t)
解: 闭环传递函数：
1.25 1
0 1.5
则：
t /s
由响应曲线得：
习题
由响应曲线得：
c(t)
1.25 1
0 1.5
t /s
2个回环相互接触，特征式
与 不接触，
；与
均接触，
习题
G3
++
G1
++
G2
--
H
N (s)
+-
(3) 给定输入R(s)与扰动输入N(s)共同作用下
习题
2.14 试用梅逊公式求图示系统的传递函数。
G4
++
G1
+
G2
--
-
H1
G3 + +
H2
解: 2个前向通道： 5个回环：
5个回环均相互接触，特征式 与所有回环都接触，
习题
3.8 原系统如图(a)所示，具有速度反馈系统如图(b)所示，
试求:(1)原系统的 和 n ；(2)为使系统b的 0.5 ，试确 定 K 和 n 的值；(3)比较两系统的性能。
+ -
10 s(s 1)
+ -
10 s(s 1)
(a) 解: (1)原系统
1 Ks
(b)
习题
(2)增加速度反馈后
当流出水量发生变化时，水箱水位便相应地发生变 化。
习题
若水位下降，浮子位置也相应下降，带动连杆使电 位器电刷从电位器零电压位置上移，从而给电动机一定 的控制电压，驱动电动机通过减速器加大L1阀门开度， 使进入水箱的流量增加，水箱水位上升，浮子位置相应 上升，电位器电刷下移直到电位器零电压位置时，系统 重新处于平衡状态，水面恢复到给定高度。