Устройство для моделирования синхронной машины

 

. т..

Я

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 25.1.1971 (№ 1614947/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 08.11.1973. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 21.IV.1973

М. Кл. G 06go 7, 62

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.333(088.8) Автор изобретения

Д. И. Азарьев

Всесоюзный Государственный проектно-изыскательский и научноисследовательский институт «Энергосетьпроект»

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.

В известных устройствах для моделирования синхронных машин воспроизведение режимов работ синхронной машины осуществляется без учета постоянной времени в поперечной оси машины, хотя эта постоянная значительна и может существенно влиять на результаты расчетов. Известны схемы моделирования синхронных машин путем воспроизведения контуров в продольной и поперечной осях, 1!!ашины хотя и учитывают постоянную времени в обеих осях, но приводят к сложным решениям и кроме того, не дают возможности останавливать переходной процесс.

Предложенное устройство позволяет учесть постоянную времени в поперечной оси машины иным путем, позволяющим останавливать переходной процесс для записи режима и продолжить его без искажения результатов.

В известном устройстве уравнение движения ротора синхронной машины воспроизводится с помощью двух индукционных систем, причем на ротор одной из них действуют два противоположно направленных вращающих момента, создающих вредное боковое давление на ось, увеличивающее трение и уменьшающее чувствительность. Кроме того, в известных устройствах уменьшена чувствительность и неравномерность нагрева диска магнитным полем. В результате необходимо дополнительно применять ферродинамические приборы специального изготовления.

В предложенном устройстве вместо сложных

5 ферродинамических приборов специального изготовления могут быть использованы обычные индукционные системы с вращающимся полем, роторы которых объединяются общей осью. В качестве таких систем могут быть ис10 пользованы, например, тахогенераторы серийного изготовления.

Предлагаемое устройство имеет большое быстродействие воспроизведения переходных электромеханических процессов, повышенную

15 чувствительность, большую простоту изготовления и учитывает постоянную времени в поперечной оси синхронной машины.

Предлагаемое устройство отличается тем, что содержит электромеханпческие интеграто20 ры, каждый из которых выполнен в виде двух индукционных блоков. Ротор первого электромеханического интегратора механически связан с ползунком первого потенциометра. Обмотки первого электромеханического интегра25 тора соединены с выходом устройства и с источником питания. Первый потенциометр через первый усилитель подключен к обмотке второго электромеханического интегратора, ротор которого механически связан с ротором

ЗО фазовращателя, соединенного через второй

369585

15

З0 где Р,.„ =Р„

Рзид Рт

К> Кь Кз

3 усилппгсль и второй и третий потенциометры с;....тителем мощности, выход которого соедиItc>: с кятуL|êoé ипдуктпвпости. Параллельно второму потенпиометру включена фазосдвигающая цепочка кз конденсатора и резистора, к общей точке которых подключен четвертый потенциометр, ползунок которого механически связан с индукицонным блоком, одна из обмоток которого соединена с выходом второго усилителя, другая — с выходом третьего усилителя.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из двух последовательно включенных электромеханических интеграторов 1 и 2, которые управляют вращением фазовращателя 8, в качестве которого может быть использован, например, сельсин, статор которого обтекается трехфазным током, Интегратор 1, который одновременно является сумматором двух вращающих моментов, состоит из двух индукционных блоков, роторы которых имеют ось, механически связанную с потенциометром 4 с помощью редуктора. К одному из индукционных блоков— задающему подается напряжение от независимого источника тока и, таким образом, создается врящающий момент, пропорциональный мo öt:.ooòè развиваемой турбиной, а к другому -- следующему подается напряжение и ток выходпоп цепи модели и создается вращающий момент, направленный навстречу первому и .рспорциопяльпый мощности, отдаваемой гс - ряторс.",.

При вози.:.кновении небаляпса вращающих моментов щетки потепциометра 4, механически связанные с осью роторов индукционной системы, отклоняется от нейтрального положения, и в цепи од. ой из обмоток интегратора 2, аналог",ш"ого интегратору 1, возникает ток, и ротор этого интегратора начнет вращаться, увлекая за собой ротор фазовращателя 8, с которым он связан механически.

Очевидно, что при возникновении небаланса моментов напряжение 1Л, снимаемое с потенциометра 4, будет определяться уравнением

U, = К, I (Р„„— Р„,) dt, а фаза ротора сельсина изменяется в соответствии с уравнением

6 — К2 JU, dt — К2 j) (слел Р22л)dt мощность, отдаваемая генератором; мощность, создаваемая турбиной; время; коэффициенты пропорциональности.

После дифференцирования этих уравнений и приравнивая результирующего коэффициента пропорциональности К е2 инерции агрегата

Т, получается уравнение движения ротора синхронной машины:

d"

? : Ру — Фг — - XP.

У . 2

Для того, чтобы переход цый процесс, воспроизводимый моделью, был затухающий в цепь задающей системы интегратора 1 включена вторичная обмотка трансформатора 5, а его перви шая обмотка вкл|очена на выход усилителя б, напряжение которого пропорционально относительной скорости ротора моделируемой синхронной машины, т. е.

U„=К

Изменяя коэффициент трансформации, можно устанавливать желаемое значение коэффициента К и получить уравнение затухающих колебании:

Для и зменения постоянной инерции Т„ =лужит реостат 7 и выпрямительный мост 8, с помощью которых изменяется напряжение постоянного тока, вводимое в цепь одной из обмоток первого интегратора.

Изменять постоянную инерции можно также с помощью реостата 9, который изменяет величину постоящгого тока, пропускаемого через оомстку индукцио1tt!ÎÉ ct oòeìû, д„ля измене ния скорости вращения ее роторов.

H ряжсние с ротора фазовращателя 8 подается через усилитель 10 па трансформатор

11, имеющий две вторичные обмотки. Одна из обмоток включена ня потенциометр 12, с помощью которого устанавливается напряжение, пропорциональное э.д.м. Е „синхронной машины, а с помощью потенциометра 18, включенного через фазосдвигающую цепочку 14 и 15, и потепциометра 1б, включенного через трансформатор 17, устанавливается напряжение, равное l (х„— х d), сдвинутое на 90 по отношению к э.д.с. Е . Сумма этих двух напряжений, равная Е, подается через усилитель мощности 18 на индуктивное сопротивление 19, воспроизводящее продольную переходную реактивность синхронной машины. Для управления величиной 1 (х — х д) с учетом постоянной времени контура в поперечной оси машины служит индукционный блок 20, с помощью которого перемещаются щетки потенциометра

18. При этом, во-первых, изменяется величина

1„(х„— х ) и, во-вторых, напряжение U<, подаваемое с трансформатора 17 на вход усилителя 21.

Усилитель 21 с помощью фазосдвигающей цепочки на его входе (не показанной на схеме) настраивается таким образом, чтобы при токе 1 =0 и напряжении, снимаемом с потенциометра 18, также равном нулю, вращающий момент индукционного блока 20 равнялся бы также нулю.

369585

В этом случае при воз шкповении в выходной цепи модели тока (т. е. проекции тока 1 на ось q) ротор индукционного блока начнет двигаться, увлекая за -обой щетку потенциометра 18. Это движение будет продолжаться до тех пор, пока напряжение U<., станет равным противоположно направленной слагающей напряжения U„, определяемой током 1 выходной цепи модели синхронной машины.

Напряжение, снимаемое с потенциометра

18 и, следовательно, напряжение 1„ (хч — х a) будет меняться по экспоненте с постоянной времени, которую можно изменять, меняя с помощью реостата 22 ток в цепи блока 20.

Для установки заданной номинальной мощности моделируемой синхронной машины служат сопротивления 28 (для установки) и 24 (для точной установки).

Для изменения коэффициента загрузки синхронной машины служит автотрансформатор

25, коэффициент трансформации которого грубо и точно можно изменять с помощью переключателей.

Остановка процесса осуществлятся с помощью электромагнитов 2б, тормозящих индукционные системы и одновременно прерывающих ток в обмотках индукционных систем с помощью контактов 27.

При нарушении режима новое установившееся состояние наступает после нескольких колебаний ротора синхронной машины. Для того, чтобы ускорить установку режима можно либо увеличить демпфирование качаний путем увеличения напряжения, снимаемого с трансформатора 25, или взаимно переключить обмотки интеграторов с помощью переключателей 28. В последнем случае процесс установки режима будет апериодическим.

Для учета действия регулятора скорости предусмотрены клеммы 29, через которые может вводиться напряжение от модели регулятора скорости. В этом случае контакт 80 раз5 мыкается.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования синхронной

10 машины, содержащее потенциометры, индукционные блоки, фазовращатели, усилители, фазосдвигающую цепочку и источники питания, отличиющееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, а

15 также упрощения его конструкции, оно содержит электромеханические интеграторы, каждый нз которых выполнен в виде двух индукционных блоков, ротор первого электромеханического интегратора механически связан с

20 ползунком первого потенциометра, причем обмотки первого электромеханического интегратора соединены с выходом устройства и с источником питания, а первый потенциометр через первый усилитель подключен к обмотке

25 второго элек ромеханического интегратора, ротор которого механически связан с ротором фазовращателя, соединенного через второй усилитель и второй и третий потенциометры с усилителем мощности, выход которого соеди30 нен с катушкой ппдуктивности, параллельно второму потенциометру включена фазосдвигающая цепочка из конденсатора и резистора, к общей точке которых подключен четвертый потенциометр, ползунок которого механически

35 связан с индукционным блоком, одна из обмоток которого соединена с выходом второго усилителя, другая — с выходом третьего усилителя.

369585

Редактор Е. Семанова

Заказ 1081, 8 Изд. № 1258 Тирана 647 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., и. 4 5

Типография, ир. Сапунова, 2

Составитель Е. Тимохина

Техред А. Камышникова

Корректоры; Е. Сапунова и Н. Прокуратова