БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (АВ)
Необходимость АРН вызывается переменными режимами работы потребителей и источников электроэнергии. Так, с увеличением нагрузок возрастает сила тока в сети, а следовательно, и потери напряжения в различных её участках, вследствие чего напряжения у потребителей могут выходить за допустимые пределы. В связи с этим на шинах электростанций и на шинах вторичного напряжения районных подстанций осуществляется, как правило, встречное (согласное) регулирование, при котором с увеличением нагрузок напряжение держится выше номинального, а при снижении нагрузок — понижается. Это уменьшает размах отклонений напряжений у потребителей. Однако в общем случае такое регулирование не исключает необходимости АРН у каждого потребителя.
АРН на электростанциях осуществляется регулированием возбуждения синхронных генераторов (см. Автоматическое регулирование возбуждения). На подстанциях АРН осуществляется регулированием возбуждения синхронных компенсаторов, если они установлены на этих подстанциях, или автоматическим изменением под нагрузкой коэффициента трансформации трансформаторов, а также регулированием мощности батарей статических конденсаторов. У потребителей электроэнергии АРН осуществляется регулированием возбуждения мощных синхронных двигателей и регулированием мощности батарей статических конденсаторов. Вопрос о конкретном выборе регулирующих устройств решается на основе технико-экономического анализа.
Лит.: Глазунов А. А. и Глазунов А. А., Электрические сети и системы, 4 изд., М. — Л., 1960; Барзам А. Б., Системная автоматика, 2 изд., М. — Л., 1964; Мельников Н. А., Солдаткина Л. А., Регулирование напряжения в электрических сетях, М., 1968.
В. П. Васин, В. А. Строев.
Автоматическое регулирование частоты
Автомати'ческое регули'рование частоты' (АРЧ), процесс поддержания частоты переменного тока в энергосистеме в пределах, допустимых техническими требованиями и условиями экономичности её работы (см. Энергосистема). Нормальное функционирование значительной части потребителей электроэнергии зависит от частоты питающего тока. У некоторых производственных агрегатов, например бумагоделательных, текстильных машин, существенные отклонения частоты приводят к браку продукции, а иногда и к аварии. При снижении частоты сильно уменьшается производительность питающих насосов тепловых электростанций, что грозит нарушением работы энергосистемы. В СССР номинальное значение частоты переменного тока в энергосистемах равно 50 гц. Допускается длительное отклонение не более 0,1 гц, т. е. 0,2 %.
Частота переменного тока энергосистемы определяется частотой вращения параллельно работающих синхронных генераторов. При изменении потребляемой мощности происходит ускорение или торможение генераторов, и частота в системе меняется. Для обеспечения нужного уровня частоты необходимо изменять мощность турбин. Это осуществляется регуляторами скорости, которые регулируют впуск энергоносителя (вода, пар, газ) в турбину. АРЧ, осуществляемое регуляторами скорости, называется первичным регулированием. За исключением особых случаев, первичное регулирование недостаточно для поддержания в энергосистеме нормального уровня частоты. Поэтому осуществляется дополнительное, вторичное регулирование частоты. Для этого устанавливаются специальные устройства, которые, воздействуя на регулятор скорости, вызывают добавочное изменение впуска энергоносителя в турбину.
При осуществлении вторичного регулирования частоты на нескольких агрегатах или станциях системы возникает необходимость обеспечения устойчивого распределения нагрузки между ними. Эта задача связана с регулированием активной мощности и оптимальным распределением нагрузок между агрегатами.
Лит.: Соловьев И. И., Автоматизация энергетических систем, 2 изд., М. — Л., 1956; Москалев А. Г., Автоматическое регулирование режима электрической системы по частоте и активной мощности, М. — Л., 1960.
В. П. Васин, В. А. Строев.
Автоматическое управление
Автомати'ческое управле'ние в технике, совокупность действий, направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта без непосредственного участия человека в соответствии с заданной целью управления. А. у. широко применяется во многих технических и биотехнических системах для выполнения операций, не осуществимых человеком в связи с необходимостью переработки большого количества информации в ограниченное время, для повышения производительности труда, качества и точности регулирования, освобождения человека от управления системами, функционирующими в условиях относительной недоступности или опасных для здоровья (см. Автоматизация производства, Автоматизация управленческих работ, Большая система). Цель управления тем или иным образом связывается с изменением во времени регулируемой (управляемой) величины — выходной величины управляемого объекта. Для осуществления цели управления, с учётом особенностей управляемых объектов различной природы и специфики отдельных классов систем, организуется воздействие на управляющие органы объекта — управляющее воздействие. Оно предназначено также для компенсации эффекта внешних возмущающих воздействий, стремящихся нарушить требуемое поведение регулируемой величины. Управляющее воздействие вырабатывается устройством управления (УУ). Совокупность взаимодействующих управляющего устройства и управляемого объекта образует систему автоматического управления.
Система автоматического управления (САУ) поддерживает или улучшает функционирование управляемого объекта. В ряде случаев вспомогательные для САУ операции (пуск, остановка, контроль, наладка и т. д.) также могут быть автоматизированы. САУ функционирует в основном в составе производственного или какого-либо другого комплекса.
История техники насчитывает много ранних примеров конструкций, обладающих всеми отличительными чертами САУ (регулирование потока зерна на мельнице с т. н. «потряском», уровня воды в паровом котле машины Ползунова, 1765, и т. д.). Первой замкнутой САУ, получившей широкое техническое применение, была система автоматического регулирования с центробежным регулятором в паровой машине Уатта (1784). По мере совершенствования паровых машин, турбин и двигателей внутреннего сгорания всё более широко использовались различные механические регулирующие системы и устройства, достигшие значительного развития в конце 19 — начале 20 вв. Новый этап в А. у. характеризуется внедрением в системы регулирования и управления электронных элементов и устройств автоматики и телемеханики. Это обусловило появление высокоточных систем слежения и наведения, телеуправления и телеизмерения, системы автоматического контроля и коррекции. 50-е гг. 20 в. ознаменовались появлением сложных систем управления производственными процессами и промышленными комплексами на базе электронных управляющих вычислительных машин.
САУ классифицируются в основном по цели управления, типу контура управления и способу передачи сигналов. Первоначально перед САУ ставились задачи поддержания определённых законов изменения во времени управляемых величин. В этом классе систем различают системы автоматического регулирования (CAP), в задачу которых входит сохранение постоянными значения управляемой величины; системы программного управления, где управляемая величина изменяется по заданной программе; следящие системы, для которых программа управления заранее неизвестна. В дальнейшем цель управления стала связываться непосредственно с определёнными комплексными показателями качества, характеризующими систему (её производительность, точность воспроизведения и т. п.); к показателю качества могут предъявляться требования достижения им предельных (наибольших или наименьших) значений, для чего были разработаны адаптивные, или самоприспосабливающиеся системы. Последние различаются по способу управления: в самонастраивающихся системах меняются параметры устройства управления, пока не будут достигнуты оптимальные или близкие к оптимальным значения управляемых величин; в самоорганизующихся системах с той же целью может меняться и её структура. Наиболее широки, в принципе, возможности самообучающихся систем, улучшающих алгоритмы своего функционирования на основе анализа опыта управления. Отыскание оптимального режима в адаптивных САУ может осуществляться как с помощью автоматического поиска, так и беспоисковым образом.
Способ компенсации возмущений связан с типом контура управления системы. В разомкнутых САУ на УУ не поступают сигналы, несущие информацию о текущем состоянии управляемого объекта, либо в них измеряются и компенсируются главные из возмущений, либо управление ведётся по жёсткой программе, без анализа каких-либо факторов в процессе работы. Основной тип САУ — замкнутые, в которых осуществляется регулирование по отклонению, а цепь прохождения сигналов образует замкнутый контур, включающий объект управления и УУ; отклонения управляемой величины от желаемых значений компенсируются воздействием через обратную связь, вне зависимости от причин, вызвавших эти отклонения. Объединение принципов управления по отклонению и по возмущению приводит к комбинированным системам. Часто, помимо основного контура управления, замыкаемого главной обратной связью, в САУ имеются вспомогательные контуры (многоконтурные системы) для стабилизации и коррекции динамических свойств. Одновременное управление несколькими величинами, влияющими друг на друга, осуществляется в системах многосвязного управления или регулирования.
