Устройство для изменения установки автоматического регулятора мощности Советский патент 1956 года по МПК H02P9/04 G05F1/66 

Известные устройства для автоматического регулирования частоты и мощности в энергосистемах, в которых одна группа станций несет постоянную нагрузку, поддерживаемую с помоодыо автоматических регуляторов л-шщности (АРМ), а другая - регулирует частоту, не обеспечивают поддержания частоты в заданных пределах при значительггых внеплановых изменениях нагрузки вследствие того, что регулировочные возможности станций, регулирующих частоту, могут оказаться исчерпанными.

С целью создания условий, способствующих более быстрому восстановлению нормального значения частоты, предлагается в устройстве для изменения уставки автоматического регз чятора мощности, поддерживаюплем на электрическом генераторе заданную нагрузку, применить ваттметр без момептной пружины, включенный через усилитель между емкостно-ОМическим четырехполюсником, преобразующим изменение частоты в мощность, и задающим элементом регулятора мощности и механически связанный с конденсатором в схеме указанного четырехполюсника.

На фиг. 1 и 2 представлены принципиальные схемы двух вариантов предлагаемого устройства,

В устройство, доказанное на фиг. 1, входят: измерительный емкостноомический четырехполюсник / (частотный фильтр); усилитель 2 переменного тока; ваттметр 3, шкала которого проградуирована в единицах частоты (гц); включенный в схему четырехполюсника У конденсатор 4 переменной емкости, ротор которого механически связан с подвижной системой ваттметра 3. Таким образом, емкость конденсатора 4 зависит от положения стрелки ваттметра 5.

Последовательно с ваттметром ) включен задающий элемент 5 регулятора мощности.

Сочленение ваттйетра с конденсатором осуществлено так, что переходу стрелки ваттметра из одного крайнего положения в другое соответствует изменение емкости конденсатора от начального до максимального значения.

Параметры четы-рехнолюсника / подобраны так, что при среднем значении частоты /о и среднем положении стрелки ваттметра, т. е. на отметке /о, гармоника напряжения основной частоты Uz на выходе четырехполюсника равна нулю. Возможность такого подбора параметров четырехполюсника известна.

Если частота иесколько отличается от /о, то напряжение основной частоты на выходе четырехполюсника не равно нулю, амплитуда этого иапряжения практически пропорп иональна f/2 f, а по фазе оно сдвинуто относительно входного напряжения f/i практически на угол ±90°, причем знак угла зависит от знака при Af f - /0. Меняя емкость конденсатора 4, можно значительно уменьшить напряжение U « изменить его фазу таким образом, чтобы напряжение /2.с:овпадало по фазе с напряжением . t/j. В иредлагаемом Чстройстве ваттметр 3 не имеет ,ентн9Й установочной пружины и, строго , говоря, представляет собой не ватТ|Метр, а измерительную систему -ваттметрового тиоа с астатической характеристикой (его подвижная система при мондности, равной нулю, занимать любое положение в пределах шкалы).

Если воздействие на регулятор мощности, создаваемое задающим измерительным элементом, пропорционально и I cos (t/i/ + ф), то параметры ваттметра 3 должны быть подобраны так, чтобы момент на его подвижной системе, создаваемый таком и напряжением, также был пропорционален

и I . cos«U,I, + ). Выполнить это условие можно, создав, например, надлежащий внутренний сдвиг фаз в цепи обмотки напряжения ваттметра.

Фаза напряжения, приложенного к обмоткам напряжения ваттметра 3 и задающего элемента 5, подобрана так, чтобы момент на подвижной системе ваттметра, создаваемый током и напряжением, был равен нулю, если напряжение t/2 равно нулю или совпадает по фазе с напряжением f/i на входе четырехполюсника /. При этом знак момента на подвижной системе ваттметра 3 определяется знаком угла сдвига фаз между входным и выходным напряжениями четырехполюсника. Если этот угол не равен нулю, то подвижная система ваттметра перемещается в ту или иную сторону (В зависимости от знака этого угла), и емкость конденсатора 4 соответственно увеличивается или уменьщается.

Направление движения подвижной системы ваттметра при данном

знаке угла между напряжениями Ui и f/2 зависит от того, как включены «начала и «концы обмоток ваттметра. Ваттметр включен так, что перемещение его подвижной системы вызывает уменьщение угла между наирял ениями t/i и Uz за счет соответствующего изменения емкости конденсатора 4.

Если частота в системе равна fo и стрелка ваттметра находится в среднем положении, то момент на оси подвижной системы ваттметра равен нулю. Момент на диске автоматического регулятора мощности от задающето элемента также равен нулю, и регулятор поддерживает значение мощности, равное РО- При некотором изменении частоты возникают дополнительные моменты вращения - на диске регзлятора (от задающего элемента) и на подвижной системе ваттметра 3. Подвижная система ваттметра поворачивается и изменяет емкость конденсатора 4 так, чтобы моменты на ваттметре и на диске регулятора от задающего элемента снова оказались равными нулю. После этого уставка автоматического регулятора мощности остается прежней (равной РО), но подвижная система ваттметра занимает новое положение, соответствующее новому значению частоты. Положение стрелки ваттметра зависит, очевидно, только от частоты (оно определяется емкостью КОИденсатора 4, которая необходима для того, чтобы при данном значении частоты выходное напряжение t/2 четырехполюсника было равно н)лю или совпадало по фазе с напряжением на входе четырехполюсника) . Это свойство позволяет проградуировать щкалу ваттметра в единицах частоты и использовать устройство для регулирования частоты одновременно как чувствительный автокомпенсационный частотомер.

Описанное действие устройства возможно лищь при изменениях частоты в пределах /i - /2, соответствующих крайним точкам Щ|каль ваттметра. Если частота выйдет за указанные пределы, то стрелка ваттметра дойдет до упора, но момент на подвижной системе ваттметра все

же не будет доведен до нуля. При этом подвижная система ваттметра будет (все время, пока частота выходит за пределы /i - /2) находиться под воздействием остаточного .момента, пропорционального разности между действительным значением частоты и соответствующим конечным значением шкалы ваттметра. Момент на диске регулятора мощности, создаваемый задающим элементом, будет пропорционален остаточному моменту на подвижной системе ваттметра. Поэто-му мощность, поддерживаемая автоматическим регулятором мощности, изменится на некоторую величину, пропорциональную разности между конечным значением шкалы ваттметра и действительны.м значением частоты.

Таким образом, пределы регулирования устройства определяются значениями частоты, при которых стрелка ваттметра доходит до одного из упоров. Изменение этих пределов предлагается производить передвижными упорами, с помощью которых изменяются пределы перемещения стрелки ваттметра.

При применении устройства, показанного на фиг. 1, часто бывает затруднительно обеспечить высокую стабильность характеристики регулирования, так как в процессе эксплуатации всегда возможно некоторое изменение напряжения на входе четырехполюсника /, а также изменение коэффициента усиления усилителя 2.

Для повышения стабильности характеристики может быть применено устройство, показанное на фиг. 2. Оно отличается от устройства, показанного на фиг. 1, тем, что имеет второй ваттметр 6 и второй конденсатор переменной емкости 7. Ваттметр , в отличие от ваттметра 3, имеет моментную пружину, стремящуюся установить стрелку в середине щкалы, а ротор конденсатора 7-в среднее положение. В этом устройстве 11ри изменении частоты компенсация осуществляется ваттметром 3 и конденсатором 4, а стрелка ваттметра 6, благодаря моментной пружине, остается в среднем положении. При этом устройство работает как астатическое автокомпенсационное устройство, ничем не отличающееся от устройства по фиг. 1.

Устройство по фиг. 2 можно уподОбить усилителю с отрицательной обратной связью, причем элементами отрицательной обратной связи являются ваттметр 6 и конденсатор 7.

Основываясь на теории усилителей с отрицательной обратной связью, можно утверждать, что при достаточно больщом коэффициенте усиления усилителя 2 изменение напряжения на входе четырехполюсника / и изменение коэффициента усиления усилителя 2 будут мало сказываться на стабильности характеристики, которая определяется в данном случае параметрами достаточно стабильных элементов 5, б и 7 и зависит, в частности, от характеристики пружины ваттметра 6.

Пред м от и 3 о б р е т е и и я

1.Устройство для изменения уставки автоматического регулятора мощности, поддерживающего на электрическом генераторе заданную нагрузку, содержащее емкостноомичеокий четыре.хполюсник, преобразующий изменения частоты в мощность и соединенный через усилитель с задающим элементом автоматического регулятора мощности, отличающееся тем, что, L целью повыщения чувствительности устройства и расширения тем самым пределов изменения электрической нагрузки генератора в зависимости от изменений частоты в энергосистеме, между зоилителем и задающим элементом регулятора мощности последовательно включен ваттметр без моментной пружины, ме ханически связанный с конденсато ром в схеме четырехполюсника.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения стабильности его характеристики, последовательно с задаюншм элементом автоматического регулятора мощности включен снабженный моментной пружиной второй ваттметр, механически связанный с соответствующим конденсатором в схеме четырехполюсника.

/

оч --AA/V-

и,