Устройство для нагрузки источника переменного тока

 

()658650

Союз Советских

Сециалиетичеених

Реенубпин

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТввЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаявлЕно23.03.77 (21) 2466852/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25.04.79.Бюллетень № 15 (51) М. Кл, Н 02 J 3/00

Н 02 P 9/00

Гасударственный комитет

СССР ав делам кзобретвннй и вткрытнй (53) УДК 621. 313. . 322. 001.4 (088.8) Дата опубликования описания 27.04;79 (72) Автори изобретения

Г. F,, Кувшинов, В. Н. Коршунов и В. К. Усольцев

Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В. В. Куйбышева (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРУЗКИ ИСТОЧНИКА

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к области судового энектрооборудования, а точнее к области электрических испытаний источников переменного тока, например, генераторов, и может быть использовано дпя имитации эквивапентной нагрузки при

5 швартовных испытаниях судовых элеКтрических станций.

Известно нагрузочное устройство, содержащее нагрузочные трубчатые эпемен-. ты и дроссепи насьпцения с обмоткой управпения, а также пупы управпения(1).

Недостатком этого устройства явпяется неэкономичность, что обусповпено беспопезным рассеиванием энергии испытуемого источника в нагрузочных элементах и

15 необходимостью водяного охлаждения.

Известно нагрузочное устройство, содержащее синхронный двигатель, который получает питание от испытуемого генера20 тора и приводит во вращение генератор постоянного тока, при этом питание с последнего подается на двигатель постоянного тока, который приводит во вращение синхронный генератор, отдающий энергию в сеть(21.

Недостатком этого устройства является невозможность проведения необходимых испытаний сброса и наброса нагрузки испытуемой эпектрической машины.

Известно также устройство, содержащее статический преобразоватепь частоты,.состоящий из поспедоватепьно соединенных инвертора, ведомого сетью с блоком управпения, сгпаживающего дросселя и выпрямитепя с бпоком управления; причем, ахоп выпрямителя служит дпя попкпючения к источнику переменного тока, а выход инвертора — для подключения к сети, контур стабипизацин величины тока нагрузки, состоящий из датчика тока, вкпюченного последовательно в цепь статического преобразователя, измеритепя рассогпасования, выход которого подкпючен ко входу регупятора тока, выход которого подсоединен на вход бпока управпения инвертором, инверсный вход измеритепя рассогпасования соеди658650 нен с выходом датчика тока, задатчик нагрузки; вход которого является входом устройства, а выход — подключен на неинверсный вход измерителя рассогласования(3).

Последнее устройство наиболее близко по технической сущности к предлагаемому и выбрано в качестве прототипа.

В нем устранены недостатки предыдущих нагрузочных устройств, однако появились новые - в частности, в устройстве имитируется не эквивалентное сопротивление нагрузки, а ток нагрузки, что ведет к неточности моделирования нагрузки, неодинаковыми оказываются динамические процессы, возникающие при изменении нагрузки, создаваемой с помощью статического преобразователя частоты или с помощью реостатов и дроссепей. Так, в случае использования реостатно-дроссельного нагрузочного устройства при увеличении нагрузки в результате "провала" напряжения генератора начальное значение тока генератора меньше установившегося. Если же использовать статический преобразователь частоты с регулятором тока, то на протяжении всего переходного процесса ток, набрасываемый на генератор нагрузки поддерживается постоянным и равным установившемуся значению. При этом возрастают вепичины первоначального и максимального "BpoBBHoB напряжения генератора. Возможны спучаи, когда при набросе нагрузки, осуществляемом с помощью реостатно-дроссельного нагрузочного устройства, величина максимапьного "провала напряжения генератора находится в допустимых соответствующими нормами пределах, а при испопьзовании статического преобразователя частоты с регулятором тока будет выходить за эти пределы, что может привести к неверным выводам о качестве

:работы генератора и его автоматического регупятора напряжения.

Цепью изобретения является достижени полноты подобия процессов протекающих при нагрузке источника на сеть с помощью статического преобразователя частоты, процессам, имеющим место при нагрузке источника с помощью реостатов и дроссепей.

Указанная цепь достигается тем, что и устройство, содержащее управляемый выпрямитель с блоком управления, сгпаживающий gpoccera* и ведомый сетью ин-, вертор с блоком управления, включенные по схеме статического преобразователя частоты со звеном постоянного тока, причем вход выпрямителя служит дпя подключения к источнику переменного тока, а выход инвертора - дпя подкпючения к сети, задатчика нагрузки, вход которого является входом устройства, измеритель рассогпасования, инверсный вход коI

1© торого соединен с выходом датчика тока, а выход — со входом регулятора тока, цричем выход поспеднего подключен ко:: входу бпока управления инвертором, а

33 вход датчика тока включен последователь» но в цепь статического преобразователя частоты, доцопнитепьно введен датчик напряжения источника переменного тока и блок умножения, выход которого подключен к неинверсному входу измерителя рассогласования, первый вход соединен с выходом задатчика нагрузки, а второй вход — с выходом датчика напряжения источника переменного тока.

В качестве блока умножения испоцьзован потенциометрический задатчик, входные зажимы которого соединены с выходом датчика напряжения, цепь питания которого подключена к выходу датЗй:чика напряжения.

Йа чертеже представлена функциональная схема нагрузочного устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные выпрямитепь 1 с бпоком

З управления 2, дроссепь 3, датчик тока 4, инвертор 5 с устройством управления 6.

Вход выпрямителя 1 подключен к клеммам испытуемого источника переменного тока 7, а выход инвертора 5 к сети. сф

Выход датчика тока 4 подключен к инверсному входу измерителя рассогласования З, а выход последнего соединен со входом регулятора тока 9, выход которо- го связан со входом блока управления

4$ инвертором 6. Вход датчика напряжения 10 подключен к клеммам испытуемого источника 7 переменного тое ка, а выход †на первый .вход блока,умножения 11. Ha . второй его вход подключен выход задатчика нагрузки 1 2, вход которого является входом устройства. Выход блока умножения 11 соединен с неинверсным входом измерителя рассогласования 8. Регулирование коэффициента мощности источника 7 осуществляется путем изменения угла управления выпрямителя 1 путем воздействия на блок управпения 2. где Ц 2 „ - напряжение датчика;

К вЂ” коэффициент

ДН жения;

Хд т — коэффициент на выходе задатчика напрядатчика тока.

В предлагаемом устройстве ропь нагрузки источника переменного тока выпопняет статический преобразователь частоты (элементы 1, 3, 5). Регулирование коэффициента МОЕВНосТН источника 7 осуществляется путем изменения угла управления выпрямителя 1 воздействием на блок управления 2. Регулирование вепичины на рузки источника 7 осуществпяется изменением сигнала на входе за- EÎ датчика нагрузки 12. При изменении ве- личины напряжения источника 7 переменного тока или сигнала на входе задатчи ка нагрузки 1 2, ипи .того и другого одновременно, соответственно изменяется сигнал на выходе блока умножения 11.

Этот сигнап поступает на вход измеритепя рассогпасования 8, где сравнивается с сигналом датчика тока 4 и поступает

20 через регулятор тока 9 на блок упраапения 6 инвертором 5. При этом противо

FLIC инвертора 5 изменяется таким образом, чтобы ток, протекающий через датчик тока 4 и определяемый напря25 жением источника 7, противо BQC инвертора 5 и эквивалентным проходящим сопротивлением статического преобразова- те пя частоты { эпе менты 1, 3,6 ), бы п .пропорционапен сигналу на выходе блока перемножения 11. Математически ток через датчик тока можно выразить уравпением.

ыГБ v Лье-У ХЬ ()

Й Изкв с где UE. — напряжение источника;

Цд — напряжение сети;

С» -угon управления выпрямитепя; — угоп управпения инвертора;

ЦСОф — противо ЭДС инвертора 5;

Р— эквивалентное проходное сожв противпение статического преобразователя частоты;

К - коэффициент выпрямпения вы1 прямитепя.

Согпасно описанному. принципу работы схемы, ток источника определяется выражением:

Сопротивление нагрузки источника переменного тока, опредепенное из выражения (2) как: — (з) дт г дн 2вых обратно пропорционально выходному напряжению задатчика нагрузки. То есть предлагаемое устройство обеспечивает точное моделирование эквивалентного сопротивления нагрузки.

Точное моделирование эквивалентного сопротивления нагрузки дает возможность проводить испытания источников в.условиях, более попно соответствующих реапьным.

Существующие да сих пор тирпсторные нагрузочные устройства не дают этой возможности и могут привести к неверным выводам о качестве работы испытуемого источника и его автоматического регулятора напряжения.

Формула изобретения

1. Устройство дпя нагрузки источника переменного тока, содержащее управляемый выпрямитель с бпоком управпения, сглаживающий дроссепь и ведомый сетью пнвертор с бпоком управления, включенные по схеме статического преобразователя частоты со звеном постоянного тока, причем вход выпрямителя спужит для подключения к источнику переменного тока, а выход инвертора— для подключения к сети, задатчик нагрузки, вход которого является входом устройства, измеритель рассогпасования, инверсный вход которого соединен с выходом датчика тока,, а выход — со входом регулятора тока, выход последнего подключен ко входу бпока управления инверт ором, датчик тока включен пос пе довательно в цепь статического преобразователя частоты, о т л и ч а ю щ е.е с я тем, что, с целью достижения попноты подобия процессов, протекающих в нагруз-ке источника на сеть с HoMonlEEO статического преобразоватепя частоты, процессам, имеющим место при нагрузке источника с помощью реостатов и дроссепей, устройство снабжено датчиком напряжения источника переменного тока и бпоком умножения, выход которого подкпючен к неинверсному входу измеритеня рассогпасованкя, первый вход соединен с выходом задатчика нагрузки, а второй вход — с выходом датчика напряжения источника переменного тока. (-) 58650

Составитель К. Фотина Редактор Д. Мепуришвипи Техред С. Мигай Корректор А. Гриценко

Заказ 2069/49 Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, ° г. Ужгород, уп, Поектная, 4

2. Устройство по и. 1, о т и и ч а ющ е е . с я тем, что в качестве бпока умножения использован потенциометричес кий задатчик, цепь питания котсрого подключена к выходу датчика напряжения,, 3

Источники информации, принятые во внимание, при экспертизе

1. Давидович Ф. С. Испытания судовых электрических систем Л., Судостроение", 1975, с. 184-189. 1Î

2. Жерве Г. К. Промышленные испытания электрических машин. Л., "Энергия .

1968, с. 348.

3. Калиновская Л. A. Исследование и разработка динамического эквивалента нагрузок автономных эпектростанций.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, 1973. (llBHLI AH СССР. Институт автоматики и процессов управления