Моделирующее устройство для исследования колебаний проводов воздушных линий электропередачи

 

Союз Советеюи

Соцмаянстмцеара

Реснубянн (1Ц 571819 (61) Дополнительное к авт. санд-ву(22} Заявлено9.04.74 (21} 2013673/24 с присоединением эаявки №(23) Приоритет(43) Опубликовано 05.00.77.бюллетень № 33 (45} Дата опубликования описания 28.10.77 (51) М. Кл.

606 0 7/62

Гасудврстввинвй ввмитвт бюваров Мввввтрвв СССР вв двлам взвбрвтввав а втврмтв!

Я) ÀK6»»5 (088,8) (72) Автор иэобретения

С. С. Ржевский (71) Заявитель (54) МОДЕЛИРУЮЩДЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

КОЛЕБАНИЙ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНИХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Изобретение относится к аналоговой вы- числительной технике и может быть использовано для исследования и расчетов режимов колебаний проводов воздушных линий електрс передачи без крутильных колебаний.

Известны натурные и лабораторные физи ческие модели и устройства для исследования автоколебаний проводов j 1, 3).

Недостатком таких моделей и устройств является то, что для их реализации необходимы сложные и дорогостоящие аэродинамические трубы, моделирующие поток, ветра, а пди проведении испытаний, в полевых условиях - ветренная погода и гололедные осаждения на проводах. 5

Наиболее близким техническим решением к изобретению является моделирующее устройство, содержащее два синхронных генератора с компенсирующими обмотками и обмоч ками возбуждения на стеторах, усилители яО переменного тока, электродвигатель, вал которого механически соединен с валами синхронных генераторов, интегратор и решающий блок, Вход последнего через развязь ваюший усилитель постоянного тока подклю- д чен к выходу автогенератора электрических колебаний & выход к первому входу сумматора, выходы которого соединены "оответственно со входами автогенератора електричеоких колебаний и решающего блока (3), Недостатком известного устройства также является низкая точность моделирования.

Целью изобретения является повышение точности моделирования колебаний проводов воздушных линий электропередачи.

Поставленная цель достигается тем,, что в предложенном устройстве обмотка возбуждения первого синхронного генератора поа ключена через первый усилитель переменно го тока к выходу развязывающего усилителя постоянного тока, а компенсирующая обмот ка первого синхронного генератора соедине на последовательно с обмоткой ротора, csoбодный вывод которой через второй усилитель переменного тока подсоединен к обмоч ке возбуждения второго синхронного генератора. Компенсирующая обмотка второго синхронного генератора соединена последо» вательно с его обмоткой ротора, свободный вывод которой подключен через цепочку из

5/1819 последовательно соединенных третьего усилителя переменного тока, интегратора и четвертого усилителя переменного тока, под» ключенного выходом ко второму входу сул матора. 5

Такое устройство обеспечивает более высокую точность моделирования.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Моделирующее устройство содержит автогенератор электрических колебаний 1, раэвяэывающий усилитель постоянного тока 2, решающий блок 3, сумматор 4, пер» вый усилитель переменного тока 5, обмотку возбуждения 6, компенсирующую обмот ку 7 и обмотку ротора 8 первого синхронного генератора, второй усилитель перемен ного тока 9, обмотку возбуждения 10„ком пенсирующую обмотку 11 и обмотку ротора

12 второго синхронного генератора, третий

Я усилитель переменного тока 1 3, интегратор

14, четвертый усилитель переменного тока

15 и электродвигатель 1 6.

Эти элементы,.образуют три взаимосвж занных колебательных контура, процессы и которых в соответствии с теорией подобия описывшотся следующим образом.

Колебание провода воздушной линии беэ крутильных колебаний представляет собой развивающийся вдодЬ щ>олета линии.автоко

4Î лебательный процесс вертикальных перемещений провода, возникающий при воздействии на него возбуждающих аэродинамических сил, обусловленных динамической неустой» чивостью профиля обтекания обледенелого йровода. Пренебрегая жесткостью провода

У уравнение колебания в наиболее общем ваде может быть записано как уравнение коле баний абсолютно гибкой струны

Р,,Ф где

35 Уравнение (1) с учетом соотношения (4) после перехода к отсчету амплитуды из равновесного стати" еского положения (пу тем подстановки цг-f (где f стрела провеса провода в тгролете при воздействии О на провод собственного веса mg обледенелого провода, постоянной вертикальной сос» тавляющей аэродинамической силы Рщ - си» лы Р f6). ) запишется так dt i <(® >. Рд «Т + q=() () х - координата точек провода в пролете; й><х н3), 3- длина пролета; - ускорение силы тяжести.

Силу Я Pe,,() как нечетную функцию у ла атаки н. ф возникающего вследствив изменения результирующей скорости ветра, набегающего на профиль, при его вертикаль ных перемещениях> можно представить в вн де рида Маклорена ра Фонйн а 71 m а Sa jo Id> й) Здесь Рр (0) - "нулевая точка на рабочей части кривой силы P, где кинети ° ческая энергия системы равна нулю (верхнее или нижнее положение провода при колебаниях) .

В "нулевой точке силу Рр при весьма малых углах атаки можно записать так

Для больших углов атаки> когда влияние второго и последующих членов разложения (2) значительно, силу Р можно предста вить в следующем виде: р 9jl Ö уб (q), где m плотность массы обледенелого провода в пролете; 45 у - амплитуда колебаний, отсчитывае. мая из беспровесного положения провода;

t - время (oat Г )

1 - период вертикальных колебаний провода; 50 уф! - коэффициент затухания; Ffa)- вертикальная составляющая аэродинамической силы динамически неустойчи вого профиля обтекании обледенелого про вода; 55

Т-оюМ - натяЖение йровода, принимаемое постоянным при небольших амплитудах качаний гирлянд изоляторов или небольших амйлитудах колебаний при жестком закрев ленин провода в опорных точках; 6О, к ц j -т — и-0>в)

d г 1 а-ЮЧ1 сй dР ск V ) et<

При стационарных колебаниях уравнение (8) не феновой ппоскосен перененныкфп,н образует замкнутый на себя предельный цикл Пуанкаре. Интегрируя уравнение (6) вдоль этого цикла по выбранной на цикле постоянной мере интегрирования, можно рао сматривать полученную сумму как проиэве дение некоторого среднего вдоль цикла

Пуанкаре уравнении колебания на постож» ную меру цикла. Полагая далее, что в усте новившемся режиме колебания его амплиту да "медленно меняется" в течение периода т. е. колебания близки к синусоидальным

571819

5 для коэффициентов g(t) и Я(Ц, линейно зе висящих от амплитуды, среднее уравнение колебаний можно записать как уравнение для средних" на цикле Пуанкаре величин др л и средней амплитуды Г z кол( баний + q, — -Tdк=0

4Р P at 0х

В предложенном устройстве процесс кол баний нровоцов возцушных пиний Описывается . (1 одинаковыми по форме уравнениями, а от -. личие заключается лишь В размерности переменных и коэффициентов.

Порядок работы на моделирующем уст ройстве определяется задачей исследования 1О процесса колебаний. В режимах исследова ния переходных неустойчивых процессов этот порядок должен, как правило, начинаться с операций установки на нуль и задания исходных начальных и граничных 20 условий задачи. И стационарных режимах автоколебания не зависят от начальных условий, но связаны с формами собственных колебаний провода в пролете и граничными условиями, их определяющими. Начальные ус> ловия задачи на моделирующем устройстве могут быть заданы, например, принудитель ной подзарядкой конденсаторов на чертеже не показаны) автогенератора 1 и блока 3 до расчетного уровня. Граничные условия Ж определяются сдвигом фаэ между напряжениями на выходах усилителей 5, 9, 13 и

15, который задается с помощью известных приемов частотно-фазОВОЙ KoppBKtssrB ВыхОдных сигналов этих усилителей.

Зб

Работоспособность моделирующего устройства была проверена на опытном образце, изготовленном в лабораторных условиях, Практической проверкой опытного образца служили расчеты числа полуВОлн и ar1илиту ды колебаний по данным известных из лите ратуры опытов и набйюдений на действующих воздушных линиях при отсутствии значитель ных крутильных колебаний провода, Зти раачеты показали удовлетворительное соответ ствие результатов вычислений на моделирук щем устройстве с экспериментальными йзмерениями, что подтверждает пригодность мо делирующего устройства для исследования н расчетов режимов колебаний.

Формула изобретения

Моделирующее устройство для исследова ния колебаний проводов воздушных линий электропередачи, содержащее два синхронных генератора с компенсирующими Обмотками и обмотками возбуждения на статорах, уса» лители переменного тэка, электродвигатель, вал которого механически соединен с Eràлами синхронных генераторов, интегратор и polUQrorrrHÉ oaoê, B -.Îä которого через раз" вяэывающий jсил!, r ИОстояннОГО тока подкхпочен к Выходу автогенератора электрических колебаний,. а выход — к первому входу сумматора, выходы которого соедине ны соответственно со входами автогенератора ж1ектрическллх колебаний и решающего блока, отличающееся тем,что, с целью повышения точности моделировании в нем обмотка возбуждения первого син» хронного генепатора п1одыпочена через пер» вый усилитель переменного тока к выходу развчзываюшего усилителя п1остоя1гного тока, а коклпенсируюшая об1:.1отка aapaoi o синхро ного генератора соединена последовательно с обмоткой ротора, свободный Вывод которОй через второй yc,rëïèтель переменного тока подсоединен к Обмотке возбуждения второго синхронного генератора; компенсирующая обмотка второго синхронного генератора сое» динена последовательно с его обмоткой ро» тора, свободный вывод которой поцкгпочен через цепочку из посгедовательно соединен ных третьего усили1 еляу переме1щого токаэ интегратора и четвертого усилителя перемеи

НОГО YOKB.; 00Г.".-ЛЮ Чвh v Ot O < ВЫХОДОМ КО Вт(М рому входу сумматора.

1 1С1 ОЧНИКИ И1,:фОPr tапчн П 1ИНЯТЫЕ ВO Виялэ мание при экспертизе

1,8.Ь.ТО1-"л и з,С,Ввйе „ьаЫОфпд Оопа1ис(ОГз arid 0 тийМ Ь studrttrsr theн" Д БЕТлм. vof

88, 1947, р. 1154-1164.

2. Авторское свидетельство СССР

Ра 3783371 МКтЩ бо М 1/OOФ 16.О6,73, 3. Коган Б. Й: Электронные моделирую щие устройства и их применение для иссле дования систем автоматического регулиро вания. М., Физматгиз, 1959, стр. 17-24.

571819

Составитель А. Маслов

Редактор Л. Утехина Техред, O. Луговж Корректор С. Патрушева

Заказ 3034/34 Тираж 818 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4