Устройство для моделирования системы возбуждения синхронной машины большой мощности Советский патент 1990 года по МПК G06G7/63 

Изобретение относится к электротехнике и автоматике, в частности к области аналогового моделирования систем возбуждения синхронных машин, применяемых в энергетике и на промышленных предприятиях.

Целью изобретения является повышение точности и расши рение функциональных возможностей за счет устранения зависимости возбуждения от степени компенсации.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит преобразователь 1 напряжения, замыкаюш,ий 2 и размыкающий 3 контакты переключателя 4 возбуждения, разрядный резистор 5, управляющий элемент 6 переключателя 4 возбуждения, ручной переключатель 7, обмотку 8 возбуждения синхронной мащины 9 малой мощности, в статорной цепи которой установлены трехфазные измерительные трансформаторы тока 10 и напряжения 11, датчик 12-тока возбуждения. Устройство содержит также узел 13 управления возбуждением, состоящий из первого 14 и второго 15 повторителей напряжения, имеющих высокоомные входы, первого делителя 16 напряжения, усилителя 17 компенсации, последоват&тьно соединенных блока 18 моделирования автоматического регулятора возбуждения (АРВ), согласующего усилителя 19 и суммирующего усилителя 20. При этом подвижный контакт второго делителя 21 напряжения соединен механической связью 22 с подел

QD 4 01

оо ю

вижным контактом первого делителя напряжения.

Узел 23 формирования включает преобразователь 1, переключатеть 4 возбуждения с контактами 2 и 3, резистор 5, управляющий элемент 6, ручной переключатель 7, синхронную машину 9 с обмоткой 8 возбуждения, трансформаторы тока 10 и напряжения 11 и датчик 12 тока возбуждения. Кроме того, устройство содержит резисторы 24 усилителей 17 и 19, резисторы 25 и конденсатор (сглаживающий фильтр) 26 усилителя 20.

В устройстве в зависимости от положения ручного переключателя 7 обеспечи159453216

выходе образуется напряжение, содержащее две составляющие, одна из которых определяется основным управляющим сигналом АРВ, а другая - сигналом ПОС по току 5 возбуждения. Поскольку для обеспечения режима А ручной переключатель 7 включен, то, соответственно, контакты 2 переключателя 4 возбуждения замкнуты, и напряжение преобразователя 1 поступает на обмотку 8 возбуждения. Благодаря наличию в напряжении преобразовате пя 1 составляющей ПОС по току возбуждения, в цепи обмотки 8 возбуждения обеспечивается необходимая по условиям моделирования компенсация активного сопротивления обмотки воз10

ваются два режима возбуждения, адекват- - буждения, задаваемая положением подвижных режимам, имеющим место в оригинале. При включенном положении переключателя 7 на управляющий элемент 6 переключателя 4 возбуждения подается питание, вследствие чего он срабатывает и замыкает контакты 2. При этом цепь обмотки 8 возбуждения замыкается на преобразователь (режим А). При отключении ручного переключателя 7 снимается питание с управляющего эле.мента 6 переключателя 4 возбужного контакта делителя 16 напряжения. Напряжение преобразователя 1, а также напряжение, сформированное на выходе усилителя 17 в функции тока возбуждения и прошедщее через второй делитель 21 напряжения, поступает также на вход суммирующего усилителя 20 с сглаживающим фильтром. На выходе усилителя 20 формируется напряжение, эквивалентное в масштабе напряжению на кольцах ротора синхронной

дения, вследствие чего его контакты 2 раз- 25 машины оригинала, отфильтрованное от выс- мыкаются, отсоединяя преобразователь от обмотки возбуждения, а контакты 3 замыкают цепь обмотки 8 возбуждения п.: разрядный резистоо 5 (режим Б).

ших гармоник, которое может использоваться для измерения и осциЛ.лографиро- вания, а также в качестве параметра регулирования.

В режиме возбуждения Б устройство ра- При проведении на модели исследований ЗО ботает следуюш.им образом.

Как правило, при проведении исследований на модели режим возбуждения .4. предшествует режиму возбуждения Б. Для перехода в режим Б ручной переключатель 7

установившихся и переходных электромагнитных машин оригинала, как правило, ста- торная цепь синхронной машины 9 соединяется с энергосистемой, а ручной переключатель 7 устанавливается в положение.

переводится в отключенное положение, в ресоответствую щее требуемому по характеру 35 зультате контакты переключателя 4 возбужисследований режиму возбуждения.

При исследовании синхронных режимов используется, как правило, режим возбуждения А, а при исследованиях асинхронных режимов - как режим А, так и режим Б в зависимости от характера предполагаемых исследований.

В режиме возбуждения А устройство работает следующим образом.

В функции напряжения и тока статора машины 9. блок 18 моделирования формирует управляющий сигнал, который усиливается с по.мощью согласующего усилителя 19. Сигнал, образуемый на выходе последнего, и сигнал положительной обратной связи (ПОС) по току возбуждения, формируемый с помощью датчика 12 тока возбуждения и усилителя 17 компенсации, суммируются Не. первом делителе 16 напряжения с коэффициентами деления, определяемыми положением подвижного контакта. Результирующий сигнал, образуемый на поддения размыкаются, разрывая связь обмотки 8 возбуждения с преобразователем 1, а контакты 3 замыкают цепь обмотки 8 возбуждения на разряди-ый резистор 5, вслед4() ствие чего происходит гашение поля возбуждения синхронной машины 9. Исчезновение напряжения от преобразователя 1, питающего обмотку 8 возбуждения, и гаше- пие поля возбуждения вызывают переход нагруженной синхронной машины 9 из пред45 шествующего синхронного режима или асинхронного режима с возбуждением в асинхронный режим без возбуждения.

В обоих случаях в процессе гашения патя а также под действием токов, протекающих 50 в статорных цепях синхронной машины 9 в возникшем асинхронном режиме без возбуждения, в цепи обмотки 8 возбуждения протекает ток ротора, замыкающийся через разрядный резистор 5. При выборе значения сопротиЕ)ления резистора 5 обеспечивается

вижном контакте первого делителя 16 на- 55 подобие параметров цепи возбуждения

пряжения, через первый повторитель 14 напряжения поступает на управляющий вход преобразователя 1, в результате чего на его

оригиналом для аналогичного режима возбуждения, что обеспечивает подобие электромагнитных процессов в системе возбуж

4532

выходе образуется напряжение, содержащее две составляющие, одна из которых определяется основным управляющим сигналом АРВ, а другая - сигналом ПОС по току 5 возбуждения. Поскольку для обеспечения режима А ручной переключатель 7 включен, то, соответственно, контакты 2 переключателя 4 возбуждения замкнуты, и напряжение преобразователя 1 поступает на обмотку 8 возбуждения. Благодаря наличию в напряжении преобразовате пя 1 составляющей ПОС по току возбуждения, в цепи обмотки 8 возбуждения обеспечивается необходимая по условиям моделирования компенсация активного сопротивления обмотки воз10

- буждения, задаваемая положением подвижного контакта делителя 16 напряжения. Напряжение преобразователя 1, а также напряжение, сформированное на выходе усилителя 17 в функции тока возбуждения и прошедщее через второй делитель 21 напряжения, поступает также на вход суммирующего усилителя 20 с сглаживающим фильтром. На выходе усилителя 20 формируется напряжение, эквивалентное в масштабе напряжению на кольцах ротора синхронной

машины оригинала, отфильтрованное от выс-

переводится в отключенное положение, в результате контакты переключателя 4 возбуждения размыкаются, разрывая связь обмотки 8 возбуждения с преобразователем 1, а контакты 3 замыкают цепь обмотки 8 возбуждения на разряди-ый резистор 5, вслед4() ствие чего происходит гашение поля возбуждения синхронной машины 9. Исчезновение напряжения от преобразователя 1, питающего обмотку 8 возбуждения, и гаше- пие поля возбуждения вызывают переход нагруженной синхронной машины 9 из пред45 шествующего синхронного режима или асинхронного режима с возбуждением в асинхронный режим без возбуждения.

В обоих случаях в процессе гашения патя а также под действием токов, протекающих 50 в статорных цепях синхронной машины 9 в возникшем асинхронном режиме без возбуждения, в цепи обмотки 8 возбуждения протекает ток ротора, замыкающийся через разрядный резистор 5. При выборе значения сопротиЕ)ления резистора 5 обеспечивается

55 подобие параметров цепи возбуждения

оригиналом для аналогичного режима возбуждения, что обеспечивает подобие электромагнитных процессов в системе возбуждения модели и оригинала. При гашении поля и последующем асинхронном режиме при протекании тока через разрядный резистор 5 на нем формируется напряжение, которое подается на вход суммирующего усилителя 20, на другой вход которого подается напряжение, сформированное на выходе усилителя компенсации в функции тока возбуждения и прощедщее через второй делитель 21 напряжения. В результате на выходе усилителя 20 формируется напряжение, эквивалентное напряжению на кольцах ротора синхронной мащины оригинала, в том же масштабе, что и в режиме А.

Формула изобретения

Устройство для моделирования системы возбуждения синхронной/ машины бо.льшой мощности, содержащее узел управления возбуждением, включающий последовательно соединенные блок модатирования автоматического регулятора возбуждения и согласующий усилите.;ть, а также усилитель компенсации и узел формирования возбуждения, состоящий из синхронной мащины малой мощности, в статорной цепи которой установлены трехфазные измерительные трансформаторы тока и напряжения, а в цепи возбуждения - последовате ньно соединенные датчик тока и преобразователь напряжения, один выход которого через последовательно соединенные замыкающий и размыкающий контакты переключате пя возбуждения узла формирования возбуждения соединен с первым выходом разрядного резистора, второй выход которого подключен к другому выходу преобразователя напряжения, выход датчика тока соединен с вхо0

5

0

5

0

дом усилите«тя компенсации узла управления возбужденир / ,ый м второй входы блока моделировании автоматического регулятора возбуждения узла управления возбуждением подключены к выходам трехфазных измерительных трансформаторов тока и напряжения соответственно, первый выход узла управления возбуждением соединен с управляющим входом преобразават&тя напряжения узла формирования возбуждения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет устранения зависимости возбуждения от степени компенсации, узел управления возбуждением дополнительно содержит суммирующий усилитель, выпатненный на oneoaniiOHHOM усилителе, в обратную связь котор01Ч) подключен сг ; - живающий фильтр, первый и второй понто- напряжения, первый г, второй делители напряжения, подвижные контакты которых связаны между собой механическ, первый и второй выводы первого делителя напряжения включены между выходлли усилителя компенсации и согласующего си- лителя, подвижный контакт iiepBoro делителя напряжения соединен с входом первого повторителя напряжения, выход которого является первым выходом узла управления возбуждением, первый и второй выводы второго делителя напряжения включены между выходом усилителя компенсации . нулевого потенциала, подвижный контакт второго делителя напряжения через вгорой .повторитель напряжения соединен е nepBi.iM входом суммирующего усилителя,- второй и третий входы которого подключены к по л юсам обмотки возбуждения еипхронной машины малой мощности.

Изобретение относится к электротехнике, автоматики и, в частности, к аналоговому моделированию системы возбуждения синхронных машин, применяемых в электроэнергетике и на промышленных предприятиях. Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет устранения зависимости возбуждения от степени компенсации. Для достижения этой цели в устройство введены суммирующий усилитель, в обратную цепь которого подключен сглаживающий фильтр, два повторителя напряжения, два делителя напряжения. Напряжение на выходе суммирующего усилителя со сглаживающим фильтром соответствует напряжению, эквивалентному напряжению на кольцах ротора синхронной машины оригинала, кроме того, оно отфильтровано от высших гармоник. 1 ил.