Устройство для моделирования мощности нагрузки электроприемников

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ , содержащее п каналов по числу моделируемых процессов изменения мощности нагрузки электроприемников , каящый из которых содержит последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов и многоканальный распределитель импульсов, отличающееся тем, что,с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет учета изменения полной мощности нагрузки , в устройство введены п дополнительных каналов, трансформатор, двухполупериодный диодный мост, в каждый канал дополнительно введены масштабные резисторы, коммутирующие симисторы, развязьшающие оптроны, переключатели, элементы ИЛИ, причем в каящом канале выходы распределителя импульсов через соответствующие переключатели соеди- . нены с входами элементов ИЛИ, выходы которых подключены к первьм вьгоодам цепей излз чателей развязывающих оптронов, вторые вьшоды которых объединены и соединены с общей шиной устройства, первые выводы цепей фотоприемников развязывающих оптронов соединены с управляющими электродами коммзгтирующих симисторов, первые катоды которых объединены и соединены с минусовой выходной S клеммой двухполупериодного диодного (Л моста, первым выводом первичной обмотки трансформатора и первым зажимом источника переменного напряжения, вторые выводы цепей фотоприемников развязывающих оптронов соединены меязду собой и подключены к плюсовой выходной клемме двухполупериодного диодного моста, входные клеммы которого соединены с вторичной обмоткой трансформатора, второй вывод 00 первичной обмотки которого соединены с вторым зажимом источника переменного напряжения и через масштабные резисторы - с вторыми катодами коммутирующих симисторов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1111184 1 У G 06 С 7/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 35 3045 1/18-24 (22) 29.12.82 (46) 30.08.84. Бюл. № 32 (72) В.Ф. Ермаков и А.M. Романов (71) Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 681.325 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР . № 525975, кл. G 06 К 11/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 903911, кл. G 06 G 7/62, 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ, содержащее и каналов по числу моделируемых процессов изменения мощности нагрузки электроприемников, каждый из которых содержит последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов и многоканальный распределитель импульсов, отличающееся тем, что с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет учета изменения полной мощности нагрузки, в устройство введены ч дополнительньтх каналов, трансформатор, двухполупериодный диодный мост, в каждый канап дополнительно введены масштабные резисторы, коммутирующне симисторы, развязывающие оптроны, переключатели, элементы ИЛИ, причем в каждом канале выходы распределителя импульсов через соответствующие переключатели соединены с входами элементов ИПИ, выходы которых подключены. к первым выводам цепей излучателей развязывающих оптронов, вторые выводы которых объединены и соединены с общей шиной ..устройства, первые выводы цепей фотоприемников развязывающих оптронов соединены с управляющими электродами коммутирующих симисторов первые катоды которых объединены и соединены с минусовой выходной клеммой двухполупериодного диодного моста, первым выводом первичной обмотки трансформатора и первым зажимом источника переменного напряжения, вторые выводы цепей фотоприемников развязывающих оптронов соединены между собой и подключены к плюсовой выходной клемме двухполупериодного диодного моста, входные клеммы которого соединены с вторичной обмоткой трансформатора, второй вывод первичной обмотки которого соединены с вторым зажимом источника переменного напряжения и через масштабные резисторы — с вторыми катодами коммутирующих симисторов.

1

1111

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в электроэнергетике для моделирования процессов изменения полной мощности(тока) нагруз5 ки группы электроприемников, имеющих индивидуальные графики мощности (тока) нагрузки ступенчатой формы; электроприводов прокатных станов, некоторых металлорежущнх станков, прессов, машин контактной сварки и других электроприемников, графики нагрузки которых с.достаточной степенью точности могут заменяться ступенчатыми после аппроксимации.

Известно устройство для ввода графической информации, содержащее блоки для фотоэлектрического преобр азования, генераторы пил ообр аз ного напряжения, блок усиления, триггеры, элементы задержки, элемиеты И и ИЛИ(П .

Недостатками устройства являются сложность схемы и громоздкость всего устройства в целом, так как для каждого моделируемого индивидуального графика нагрузки необ1 ходимо использовать отдельный осциллограф и требуется дополнительный высоковольтный усилитель, неудобство использования, обусловлен-ное необходимостью для каждого нового индивидуального графика вырезать из непрозрачного материала маску, которая должна быть тщательно за креплена на экране осциллографа, низкая точность в эксплуатации, прскопьку неточное закрепление маски на экране и смещение луча осциллографа приводят к значительной погрешности устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для моделирования изменения мощности нагрузки электроприем-! ников, содержащее каналов, выход- .

; ной сумматор. и генераторов прямоугольных импульсов, многовходовой элемент И, выход которого соединен с входом установки нуля управляющего

RS -триггера, прямой выход которого подключен ко входам л генераторов прямоугольных импульсов, .вход установки единицы RS -триггера соединен с пусковым входом устройства„каждый канал содержит распределитель импульсов и сумматор 21.

Цедостатком устройства являются узкие функциональные возможности,а именно возможность моделирования

184

2 только процессов изменения активной или реактивной составляющих полной мощности (тока) нагрузки.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем учета измЕнения полной мощности (тока) нагрузки. указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования мощности нагрузки электроприемников, содержащее rl каналов по числу моделируемых процессов изменения мощности нагрузки электроприемников, каждый из которых содержит последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов и многоканальный распределитель импульсов, введены д дополнительных каналов, трансформатор, двухполупериодный днодный мост, в каждый канал дополнительно введены масштабные резисторы, коммутирующие симисторы, развязывающие оптроны, переключатели, элемен,ты ИЛИ, причем в каждом канале выхбды распределителя импульсов через соответствующие переключатели соединены с входами элементов ИЛИ, выходы

,которых подключены к первым выводам цепей излучателей развязывающих оптронов, вторые выводы которых объединены и соединены с общей шиной устройства, первые выводы цепей фотоприемников развязывающих оптронов соединены с управляющими электродами коммутирующих симисторов, первые катоды которых объединены и соединены с минусовой выходной клеммой двухполупериодного диодного моста, первым выводом первичной обмотки трансформатора и первым зажимом источника переменного напряжения, вторые выводы цепей фотоприемников развязывающих оптронов соединены между собой и подключены к плюсовой выходной клемме двухполупериодного диодного моста, входные клеммы которого соединены с вторичной, обмоткой трансформатора, второй вывод первичной обмотки которого соединен с вторым зажимом источника переменного напряжения и через масштабные резисторы — с вторыми катодами коммутирующих симисторов.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства, на фиг.2 — графики активной Р, реактивной Ц и полной мощности 3 (тока 3 ) нагрузки, поясняющие работу устройства,< на фиг. 3 — схемы двух первых канаt111184

ЩФ

»-4 Я л

3 лов устройстве, иллюстрирующие вариант подготовки к работе их коммутационных полей выключателей.

Устройство содержит 2 в каналов

1, предназначенных для моделирова5 ния активной и реактивной составляющих процессов изменения мощности нагрузки индивидуальных электроприемников, трансформатор 2,двух, полупериодный диодный мост 3, каж- 1в дый канал устройства содержит генератор 4 прямоугольных импульсов, распределитель .5 импульсов, переключатели 6, элементы ИЛИ 7, развязывакяцие оптроны 8, коммутирующие симисторы 9, масштабные резисторы 10 °

Значения моделируемых токов нагрузки задаются резисторами 10, которые в каждом канале 1 устройства имеют следующее соотношение:

1: 1/2: 1/4 1/8 и т.д. В частности, в изображенном на фиг. 1 примере (а .также при дальнейшем рассмотрении алгоритма работы устройства) моделируемые токи нагрузки задаются в каждом канале тремя резис, торами 10, значения которых соотносятся, как 1: 1/2: 1/4 . Число резис1торов 10 в каждом канале 1 может .быть большим и выбирается из сооб.ражений допустимой погрешности моделирования процессов изменения тоха (мощности) нагрузки, которая определяется формулой

Подготовка устройства к работе заключается в следующем. Выбирается необходимое количество каналов 1 устройства, равное 2 h где n - число моделируемых процессов изменения (тока) нагрузки индивидуальных электроприемников. На фиг. 2 и 3 приведен пример моделирования процесса изменения мощности нагрузки одного электроприемника (95 = t)> следовательно, необходимо выбрать два канала 1, которые в дальнейшем . обозначены как элементы 1-1 и 1-2 устройства. Канал t-1-предназначен для моделирования активной составляющей мощности нагрузки, канал 1-2— реактивной, в данном случае индуктивной, составляющей.

Частоты генераторов 4 определяются по следующим формулам. В частном случае при одинаковых длительностях ступеней нагрузки индивидуальных графиков где пч — количество ступеней нагрузки модепируемого индивидуального графика, — период индивидуального графика, ю = — - масштаб .по времени

+м ( — реальное время, 1м - машинное время). где Р - число резисторов 10 в хаж. дом канале 1 устройства. 40

Значения токов нагрузки при моде;.лироваиии, удобно представлять в двоичном исчислении числами, количество разрядов которых равняется p, 45

Для моделирования активной составляющей полного тока (мощности) нагрузки индивидуального электропри» емннка в одном канале 1 устройства. щ используются активные сопротивления (резисторы), для моделирования реактивной составляющей тока нагрузки того же электроприемника в другом

: канале 1 устройства используются 55 реактивные сопротивления (конденсаторн или дроссели - в зависимости от . характера моделируемой нагрузки).

В общем случае при разных. длитель-. ностях ступеней нагрузки индивидуальных графиков:

: 4= +, (г) где и - максимальный единичный интервал времени, кото-, рый укладывается целое число раз по время протекания каждой ступени L-го моделируемого индивидуального графика.

B примере на фиг.2,3 К» f<< и генераторы 4-1 и 4-2 (см.фйг.2)

; должны быть синхронизированы (хотя

: в общем случае это может и не потре боваться).

Необходимое количество выходов кажпого распределителя определяет ся по формуле 1 = 1 в частном случае (см.фиг.2) .. а в общем случае

1 1 1 1 184 (6) 25 (7) (8) S (при разных длительностях ступеней нагрузки) Определяются масштабы по напря5 жению,vol„; току п1- и мощности .в, U П1и ц (4)

Д1 с — — а

3 3à 3, 1 v„30„= 7 (S) 1О

«9 Р В..

Фз= — ъ — = 1 м 1 м где индексом H отмечены соответствующие физические (машинные) величины, получаемые на модели, а без 15 индекса — имеющие место в реальной системе электроснабжения.

С учетом выбранных масштабов для каждой ступени моделируемых графиков определяются значения токов бац 20 и Д м которые записываются в двоpÌэ ичном коде (см.фиг.2) с точностью до, трех разрядов (в рассматриваемом примере): где 4 .-,3p,Р;, Я1 — значения то30 ков и мощностей нагрузки ,1 -й ступени

i-ro моделируемого инди-35 видуального графика, 0 1 — номинальное напряжение (реальное) 40 сети, к которой подключен электр оприемник

Эатем выполняется подготовка к работе коммутационных полей переключателей 6 каналов 1 устройства.

При этом (см.фиг.3) контакты переключателей б приводятся в положения,которые определяются: значениями раз- 50 рядов двоичных чисел, соответствующих токам ступеней графика нагрузки модели 4„„ и ф м „, единице разряда соответствует замкнутое положение контактов переключателей 6, 55 нулю — разомкнутое.

Устройство работает следующим ,образом.

Генераторы 4 устройства работают с частотами, соответствующими формуле (2), приводя в действие распределители 5 импульсов. На первых выходах всех распределителей 5 импульсов появляется единичное напряжение, в то время как на всех других выходах распределителей 5 импульсов присутствует нулевое напряжение.

Появляющееся на первом выходе распределителя 5-1 импульсов напряжение (фиг.3) прикладывается к первым входам элементов ИЛИ 7-1, которые через оптроны 8-1 управляют соответствующими симисторами 9-1 и, открывая их, подключают к источнику напряжения резисторы 10-1 с номиналами 1 и 1/2 При этом первый канал 1 устройства начинает потреблять от источника сетевого напряжения ток дм„„,модуль которого равен (в двоичном коде) 011.

Появляющееся на первым выходе распределителя 5-2 напряжение через замкнутые контакты переключателей

6-2, элемент ИЛИ 7-2 и оптрон 8-2 поступает на управляющий электрод . симистора 9-2, который подключает к источнику напряжения трансформатор, имеющий индуктивное сопротивление 1/4 При этом второй канал

1 устройства потребляет от источника напряжения ток 3pq«, модуль которого равен 100.

В течение первого периода напряжения генераторов 4-1 и 4-2 двумя первыми каналами 1 от источника напряжения потребляются суммарный

« ток g 4 i Д + )pe и мощность „,,, „, .ц„,гропорциональные соответственно полному току J u мощности 5,1 моделируемого йндивидуального графика нагрузки.

При появлении на выходах генераторов 4-1 и 4-2 (которые работают синхронно) следующих импульсов напряжения распределители 5-1 и 5-2 переходят в состояние "2", при котором единичное напряжение исчезает на их первых выходах и появляется на вторых В результате в. первом канале 1 коммутируются цепи резисторов 11 и 1/4 R а во втором — индуктивного сопротивления 1/2 g .При этом первый и второй каналы 1 устройства потребляют от сети токи J®„„,и 3, полный

7. ток З 1, = «1с, „д „полную

МОЩНОСТЬ Ьм gg u T .д, Аналогичным образом работают остальные пары каналов 1 устройства, каждая из которых моделирует токи . P+>> Qp> и мощность S индивидуального электроприемника.

От источника напряжения устройством потребляются моделируемые полный ток группы электроприемников

И

ДЩ Е (Здй1+ УМ 1

1 4 (9) и их полная мощность (10) ЗМа-Е м(1л

Для любой ступени реального группового графика могут быть опреде11184 8 лены полный ток и мощность нагрузки по следующим формулам (11)

dz =my-Эма.

833=ms 8 а1 (12)

Устройство применимо для моделирования процессов изменения полной мощности (тока) нагрузки, имитации

10 неснмметричныя резымов треифазнык сетей, поверки приборов для контроля качества электроэнергии. При ис- пользовании совместно с моделью . энергосистемы переменного тока с

15 его помощью могут рещаться задачи регулирования напряжения, компенсации реактивной мощности, а также исследоваться регрессионные и корреляционные зависимости между физи20 .ческими величинами узлов и ветвей реальной системы.

1111184

Составитель С. Назаров

Техред Ж.Кастелевич Корректор M

Редактор О. Колесникова

Тираж 698 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Закаs б312/40

Филиал НПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4