Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике для злек ричпских испытаний электрообору- дова1:ия.
изобретения - увеличение коэфсициента использования мощности источников испытательного напряжения и увеличения срока службы испытательного оборудования за счет снижения токо$ в испытательном оборудовании.
На фиг,1 приведены кривые токов и напряжений, пояснякяцие способ ис- . пытаний; на фиг.2 - схема устройства, иллюстрирующего предлагаемый способ,
первый вариант;,на фиг.З - то же, второй вариант:, на фиг,4 - то же, третий вариант; на фиг.5 - кривые токов и напряжений на различных участках схемы первого и второго исполне-
ния устройства; на фиг.6 - то же, . третьего исполнения устройства.
На фиг.1 обозначены: кривая первого испытательного напряжения 1, кривая второго испытательного напряжения 2, момент 3 подачи первого испытательного напряжения на испытуемый аппарат, момент 4 подачи второго испытательного напряжения на испытуе- мьй аппарат, момент 5 отключения первого испытательного напряжения, кривая 6 тока в цепи первого испытательного напряжения, кривая 7 тока в цепи второго испытательного напряжения , кривая 8 тока в испытуемом аппарате .
Устройство (фиг.2,3 и 4) содержит трехфазный источник 9 переменно испытательного напряжения, первьй ком- мутирундчий аппарат 10 с входным 11 и выходным 12 выводами, второй коммутирующий аппарат 13 с входным 14 и выходным 15 выводами, двухполюсный пункт 16 подключения с первым 17 и вторым 18 выводами, промежуточньй трансформатор 19 с первичной 20 и вторичной 21 обмотками. При этом фаза А источника 9 соединена с первы вьтодЬм 17 пункта 16 подключения, выходной вьшод коммутирующего аппарата 13 - с вторым выводом 18 пункта 16 подключения. Начало первичной обмотки 20 промежуточного трансформатора 19 соединено с фазой А источника 9 и первым вьшодом 17 пункта 16 подклю ения. Конец первичной обмотки
20соединен с выходным выводом 12 первого коммутируклцего аппарата 10. Испытуемый аппарат 22 подсоединен к выводам 17 и 18 пункта 16 подключения.
В первом варианте устройства (фиг.2) входной вьшод 11 коммутирующего аппарата 10 соединен с фазой В исто.чника 9, начгшо вторичной обмотк
21промежуточного трансформатора 19 соединено с первым выводом 17 пункта 16 подключения, а конец вторичной обмотки 21 соединен с вторым выводом пункта 16 подключения.
Во втором варианте устройства (фиг.3) входной вывод 11 коммутирующего аппарата 10 соединен с фазой А источника 9, начало вторичной обмотк 21 промежуточного трансформатора 19 соединено с первым выводом 17 пункта 16 подключения, конец вторичной об-
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
мотки 21 соединен с вторым выводом пункта 16 подключения.
В третьем варианте устройства (фиг.4) входной вывод 11 коммутирующего аппарата 10 соединен с фазой С источника 9, начало вторичной обмотки 21 промежуточного трансформатора 19 соединено с вторым выводом 18 пункта 16 подключения, а конец вторичной обмотки 21 - с первым выводом 17 пункта 16 подключения.
На фиг.5 и 6 обозначено: момент 23 времени включения первого испытательного напряжения, момент 24 времени подачи второго испытательного напряжения, момент 25 времени отключения первого испытательного напряжения.
На фиг.5 обозначены следукицие кри-, вые токов и напряжений: кривая 26 первого и кривая 27 второго испытательных напряжений; кривая 28 тока в первичной обмотке 20 промежуточного трансформатора 19, в первом коммутирующем аппарате 10 и фазе В источника 9, кривая 29 тока во вторичной обмотке 21 промежуточного трансформатора 19; кривая 30 тока в фазе А источника 9; кривая 31 тока в фазе С источника 9 и во втором коммутирующем аппарате 13; кривая 32 тока в обмотке испытываемого аппарата 22.
Кривая 28 обозначает ток в первичной обмотке 20 промежуточного трансформатора 19, в фазе А источника 9 и в первом коммутирующем аппарате 10, кривая 30 - ток в фазе В источника 9, а кривые 26,27,29.31 и 32 - те же токи и напряжения, что и для первого исполнения устройства.
На фиг.6 обозначены следующие кривые токов и напряжений: кривая 33 первого и кривая 34 второго испытательного напряжений; кривая 35 тока в первичной обмотке 20 промежуточного трансформатора 19 и в первом коммутирующем аппарате 10; кривая 36 тока во вторичной обмотке 21 промежуточного трансформатора 19; кривая 37 тока в фазах А и С источника 9; кривая 38 тока во втором коммутирующем аппарате 13; кривая 39 тока в обмотке испытуемого аппарата 22.
Способ испытаний индукционных аппаратов на злектродинамическую стойкость при коротком замыкании заключа ется в следукицем.
В заданный момент 3 времени (фиг.1) на одну из обмоток испытуьмогр
ное
1),
тел
вая
в мЬмент
испытательное напряжение (кривая В силовой цепи первого испыта- ного напряжения возникает ток (кри- 6) . Затем через заданньй промежуток
4 времени на эту же обмотку исп 1туемого аппарата подают второе :менное испытательное напряже- 2, сдвинутое относительно первого оазе, и в силовой цепи этого испы- напряжения также возникает (кривая 7). Затем в момент време- первого перехода через ноль кри 1608595
аппарата подают первое переменперкие
по
татфльного
ток
ни
вой
НОГ(
тат льное
аппс
жутс к
OTKJ ючают
ряже ние
апп
когс
в цепи
тел1 ных
отключения
же ни и
ваекого В
при
этап|а
подачи
же НИР
исп;
ный
апп
ого
торЬм
торого
о
ыта
роцесс
ервого
апр ржений,
ент
ельного
торе го
ерез;однь1й
ТВИЕ М
ени
спытуемого
тапг
начением
том
на
ем
ючейие
ения
) ещ
10
испытательного
аппа эата
6 тока в цепи первого испытатель- 15 напряжения 1 отключают это испынапряжение от испытуемого рата. Затем через заданньй проме- времени от испытуемого аппарата
и второе испытательное нап- 20 Ток в обмотке испытуемого рата на всех этапах опыта корот- замыкания является суммой токов первого 1 и второго 2 испыта- напряжений (кривая 8). После 25
обоих испытательньпс напря- контролируют состояние испытыаппарата.
есь процесс короткого замыкания испытаниях можно разбить на три 30 На первом этапе (от момента 3 первого испытательного напря- 1 до момента 4 подачи второго
напряжения 2) переход- процесс в обмотке испытуемого
определяется действием пер- испытательного напряжения 1. На этапе (от момента .4 подачи
испытательного напряжения 2 м эмента 5 отключения первого ис- ельного напряжения 1) переходный определяется общим действием 1 и второго 2 испытательных
На третьем этапе (от мо- 5 отключения первого испыта- напряжения 1 до отключения испытательного напряжения 2) процесс определяется дей- второго испытательного напря- 2. Значение тока 8 в обмотке 50
аппарата в конце первого (в момент 4) является начальным
тока на втором этапе. При апериодическая составляющая тока втором этапе становится больше, 55 периодическая составляющая. Откпервого испытательного напря- в конце второго этапа (момент е больше увеличивает апериоди35
40
45
к
к т ни за ис
на те де те оп ис от на ро ра де но
10
15
20 25
30
0
5
0
5
ческую составляющую тока на третьем этапе. Тем самым достигается увеличение ударной мощности на обмотке испытуемого аппарата, т.е. увеличение коэффициента использования мощности источника испытательного напряжения. Кроме того, отключение первого испытательного напряжения позволяет существенно ограничить токи в цепях первого и второго испытательных напряжений.
Устройство работает следующим образом.
В заданньй момент 23 включается первый коммутирующий аппарат 10 и через промежуточный трансформатор 19 и пункт 16 подключения на одну из об- мототс испытываемого аппарата 22 подается первое испытательное напряжение. В заданньй момент 24 включается второй коммутирующий аппарат 13 и на обмотку испытуемого аппарата 22 подается второе испытательное напряжение. В момент 25 перехода через ноль кривой тока в первом коммутирующем аппарате 10 этот аппарат отключается. Тем самым, от испытуемого аппарата 22 отключается первое испытательное напряжение. Второе испытательное напряжение отключается от испытуемого аппарата 22 по завершению опыта короткого замыкания путем отключения второго коммутирующего аппарата 13. На первом этапе опыта короткого замыкания с момента 23 подачи первого испытательного напряжения до момента
24подачи второго испытательного напряжения в испытуемом аппарате протекает ток, обусловленньй действием только первого испытательного напряжения. На втором этапе опыта короткого замыкания с момента 24 подачи второго испытательного напряжения до момента
25отключения первого испытательного напряжения в испытуемом аппарате протекает ток, обусловленньй совместным действием первого и второго испытательных напряжений. На третьем этапе опыта с момента 25 отключения первого испытательного напряжения до момента отключения второго испытательного напряжения, т.е. до конца опыта короткого замыкания, в испытуемом аппарате 22 протекает ток, обусловленньй действием только второго испытательного напряжения.
В первом варианте устройства (фиг,2 и 5) второе испытательное нап
716
ряжение (кривая 34) отстает от первого испытательного напряжения (кривая 33) по фазе на 60, На первом этапе опыта короткого замыкания ток в фазе А источника 9 (кривая 30) и ток в первичной обмотке 20 промежуточного трансформатора 19 (кривая 28) равны между собой. Ток во вторичной обмотке 21 промежуточного трансформатора 19 (кривая 29) равен току в обмотке испытуемого аппарата 22 (кривая 32), К концу первого этапа опыта токи достигают некоторого значения, с которого начинается переходный процесс на следующем этапе опыта. На втором этапе опыта короткого замьжания ток в фазе В источника 9 и в первичной обмотке 20 промежуточного трансформатора 19 (кривая 28) достигает некоторого наибольшего значения, а затем к моменту 25 падает до нуля, В момент 25 первый коммутирующий аппарат 10 отключается и ток в обмотках промежуточного трансформатора 19 прерывается (кривые 28 и 29). Ток в фазе А источника 9 (кривая 30) на втором этапе опыта возрастает с некоторого начального значения до некоторого конечного значения, а ток в фазе С (кривая 31) возрастает от нуля до того же самого конечного значения, С этого конечного значения начинается переходный процесс на следующем этапе опыта. На третьем этапе опыта токи в фазе А (кривая 30), в фазе С (кривая 31) и в обмотке испытуемого аппарата 22 (крива я 32) совпадают. Ток содержит периодическую и апериодическую составляющие, причем апериодическая сое тавляющая в начальный момент 25 заметно превосходит амплитуду периодической составляющей. Ток в испытуемом аппарате 22 (кривая 32) на любом этапе опыта является суммой токов во вторичной обмотке 21 промежуточного трансформатора 19 (кривая 29) и в фазе С источника 9 (кривая 31).
Второй вариант устройства (фиг,3 и 5) работает в том же порядке, что и первой, с той разницей, что фазы А и В источника 9 в этих исполнениях устройства меняются местами. Поэтому во втором исполнении устройства второе испытательное напряжение (кривая 27) отстает от первого испытательного напряжения (кривая 26) по фазе на 120, кривая 28 обозначает ток в фазе
8
0
5
0
5 д
0
35
45
50
55
А источника 9, а кривая 30 - ток в фазе В источника 9.
В третьем варианте устройства (фиг.А и 6) второе испытательное напряжение (кривая 34) смещено по фазе относительно первого испытательного напряжения (кривая 33) на 180, В этом исполнении устройства фаза В источника 9 не используется. На первом этапе опыта короткого замыкания тока в первичной обмотке 20 промежуточного трансформатора 19 (кривая 35) и в фазах А и С источника 9 (кривая 37) совпадают. Ток во вторичной обмотке 21 промежуточного трансформатора 19 (кривая 36) совпадает с током в испытываемом аппарате 22 (кривая 39), К концу первого этапа опыта токи достигают некоторого значения, с которого начинается переходньй процесс на следующем этапе опыта,На втором этапе опыта фазы А и С источника 9 оказываются замкнутыми коммутирующими аппаратами 10 и 13.через обмотки промежуточного трансформатора 19, который на этом этапе опыта работает в режиме короткого замыкания. Таким же образом оказывается замкнутой и обмотка испытуемого аппарата 22. Токи в обмотках промежуточного трансформатора (кривые 35 и-36) снижаются до нуля к моменту 25. В этот момент времени производится отключение первого коммутационного аппарата 10 и ток в обмотках промежуточного трансформатора прекращается. Ток во втором коммутирующем аппарате 13 (кривая 38) на втором этапе опыта возрастает от нуля до некоторого значения. Ток в фазах А и С источника 9 (кривая 37) на втором этапе опыта изменяет знак на противоположный и достигает к моменту 25 некоторого значения. Ток в испытуемом аппарате 22 при этом снижается по экспоненциальному закону до некоторого значения, С этого значения начинается переходный процесс на следующем этапе опыта короткого замыкания. На третьем этапе опыта обмотка испытуемого аппарата 22 напрямую подключена к фазам А и С источника 9. Поэтому ток в фазах А и С источника 9 (кривая 37) совпадает с током в обмотке испытываемого аппарата 22 (кривая 39) по величине, но имеет противоположное направление. Этот ток содержит периодическую и апериодическую составляющиещая
нащ
ОПТР
причем апериодическая составля в начальный момент 25 заметно
амплитуду периодической
Ток в испытуемом аппа 22 (кривая 39) на любом этапе
короткого замыкания может быт делен как сумма токов в первичн тке 20 и вторичной обмотке 21 трансформатора 19 35 и 36) за вычетом тока в А источника 9 (кривая 37). , Наибольшее значение ударной мощ- и на испытуемом аппарате достиг при вьшолненни следующих усло- первое испытательное напряжени подается в момент в перехода
этого напряжения через нуль (время отсчитывается именно от момента); второе испытательное
превосходит
сосгавляющей,
рат2
опы|га
опр
обм
промежуточного
(кривые
фаз(
нос
BTCi . ВИЙ
Ui
кривой 0,( этого
1мапьный момент времени 92 опт отношение К сопротивлений испытывае- аштарата (2дрп) и фазы силовой устройства (ZUCT) равно некотомогсцеш рому /Z
ст-Нпт
|яжение U подается в определенны
оптимальному значению
-Кл
мени
Зяачение оптимального момента вреподачи второго испытательного ЗО напртаения определяется рледующим
образом: для первого варианта устройства (фиг.2) - по формуле
90
.arctgf Xlll - Р()
(1)
где К
У1
т Un
10
Z
АПП
15
,ст
0
5
О
отношение первого и второго испытательных напряжений на холостом ходу (коэффициент трансформации промежуточного трансформатора 19); отношение сопротивлений испытуемого аппарата (нагрузки) и фазы силовой цепи предлагаемого уст- ), ройства,
для второго варианта устройства
(фиг.З) - по формуле
о Г(2Кч-1)К 1 . Угопг 90 +arctg, (2)
45()
для третьего варианта устройства (фиг.4)
020ПГ 180°.
Оптимальное значение отношения сопротивлений определяется следующим образом: для первого варианта устройства - как положительный действительный корень уравнения
Изобретение относится к электроэнергетике. Цель изобретения - увеличение коэффициента использования мощности источников испытательного напряжения и увеличение срока службы испытательного оборудования достигается путем снижения токов в испытательном оборудовании. В заданный момент времени с помощью коммутирующего аппарата 10 подают на испытываемый аппарат первое испытательное напряжение. Затем через заданный промежуток времени с помощью коммутирующего аппарата 13 подают второе испытательное напряжение, сдвинутое по фазе относительно первого. В момент времени первого перехода через ноль кривой тока в цепи первого испытательного напряжения отключают этот источник. Затем через заданный промежуток времени отключают второе испытательное напряжение. За счет отключения испытательного напряжения при переходе через ноль испытательного тока снижаются токи в источниках, а в испытываемом аппарате с учетом фазового сдвига двух испытательных напряжений обеспечивается увеличение кратности ударных испытательных токов. 6 ил.
(
1 +Кг) К - () К2 +6К2. (К2 -2 ) К-124+ ()К4-2(К -КЗ -К2-к +1)КЗ-ЗК2()2К2+б4(кг.-3)-12К
-А|()К2+ЗК+К+ЗК
для как
второго варианта устройства - Положительный действительный ко(1 -t-K) КЗ - (2КЗ-К2+2Кт.-ь2 )+2К () К-4КЧ
()(4+K3 -K;+IV + 1)-3K2()2K2+6K K()-12K
I. Q
-UlfZj.V J.1 MrZ - JirZ Vj ЛлЧ ь()К2-ЗК К+ЗК К
АЛЯ третьего исполнения устройства - по ф зрмуле
опт
1+Кг+ К +14К2 + Г
(5)
О
Ношение К наибольшей ударной мощнфсти на испытуемом аппарата при
Г()()К2+ЗК+К+3 1, К..,2К| -----т-Г---------- I . /i:N
IТк+2Т(К+2Крj ,(6)
0,(3)
рень уравнения
(А)
использовании предлагаемого способа и устройства при оптимальных значения параметров 0г ionr и К Копт- к наибольшей ударной мощности и при использовании известного способа определяется по формулам:
1) для первого варианта устройства
к 2К
W
2) для второго варианта устройства
i I
-(UK)() K - 3K K-f3Kq, (K+2)(K+2KV)
3) для третьего варианта устройтва
K.3K,. ()
Для сравнения наибольших значений токов в фазах источника 9 в испытуемом аппарате 22 при использовании предложенных способа и устройства и известных способов и устройств целесообразно использовать кратность К, этих значений токов по отношению к наибольшему значению тока двухфазно2К,()К43К +(К+2К)л|()К«ОК(К+1)-(К-.-К)4()К -1-ЗК К+ЗК
к,-б- Чр к к ТТкПкГ Тк кЦ
Кратность К, тока в фазах В и С источника 9 и в испытуемом аппарате 22 для второго варианта устройства
при и 9г 9гопт определяетс по формуле
К
1 ЛПП
... ,11
(нк)()к2 +зк2кч-зк5: ...-..... .
Кратность К, тока в фазе А источника 9 для второго исполнения устрой 2К(К«+К,ч-1)К+ЗК , + (К+2К«)л|(П4К, + 1).(К+1)-(К-К,)-(К +К,1)К«+ЗК| С ЗК К..К,-|2TKFJ ; 3KnTK;2K T ;
(12)
Кратность тока К, в фазах А и С сточника 9 и в испытуемом аппарате 22 для третьего варианта устройства при и Oj 02 опт определяется по формуле
2Кт(1+Кг)К (.jy
Ann (к+2Т()
Формулы (1) - (13) выведены при допущении, что активная составляющая сопротивлений испытуемого аппарата и Фазы источника испытательного напряжения равна нулю. Формулы, учитывающие влияние этих сопротивлений имеют более громоздкий вид. Расчеты, выполненные по формулам, учитывающим
5(7)
го короткого замыкания источника переменного испытательного напряжения. Кратность К, наибольшего значения тока в фазах А и С источника 9 и в испытуемом аппарате 22 в первом варианте устройства при и 9 9гопт
определяется по формуле
(1-|-К)()К ЗК2К+ЗК
К; АС ипп (К+2)ТК+2К т ( д)
КратностьК;, тока в фазе В в первом вариантеустройства определяется по формуле
(10)
.
при и 9г 9гопт определяется по формуле
ства определяется по формуле
0
активное сопротивление, показьшают, 5 что значение ударной мощности и тока в испытуемом аппарате снижаются на 5-10% по сравнению с результатами расчета по формулам (1)-(13), Но практически на такую же величину снижаются токи и мощности при использовании известных способов. Поэтому значения отношений мощностей Kg и кратности токов К, при учете активных сопротивлений практически не из- 5 меняются. Мало изменяются и значения
оптимальных параметров Кд„ иЭгопт Значения оптимальных параметров
К
опт
и9
г опт
отношения ударных
13
рат ств вес эфф ствр
s ния
соединения
ная
воз
мощ1остей Kg и кратности наибольших удаэных токов К, при , nQ 0, д„ для различных значений отношения испытательных напряжений К датя первого варианта устройства приведены в табл.1, для второго варианта устройства - в табл.2 и для третьего варианта устройства - в табл.3.
Как видно из табл.1, в первом варианте устройства при ,0 (другим словами при отсутствии промежуточног трансформатора) отношение ,78.
Таким образом, за счет отключения первого испытательного напряжения пр переходе кривой тока в цепи этого испз1тательного напряжения через нуль ударная мощность на испытуемом аппа- ; в предлагаемом способе и устрой г увеличивается по сравнению с из гным способом на 78%. Наибольшую активность данный способ и устройимеют при ,0. В этом случае 2,0. Таким образом, за счет введе в устройство промежуточного трансформатора с предлагаемой схемой
обмоток наибольшая удар- мощность на испытуемом аппарате застает еще на 12%. В общей сложности наибольшая ударная мощность 1спытуемом аппарате при использо- данного способа и первого вариустройства увеличивается по
с известным способом в два
на
ван|ш
ант а
еразнанию
раза
Как видно из табл.2, второй вари- устройства имеет наибольшую эф- гивность при значениях отношения 1,1-1,4. Отношение наибольших
мощностей на испытуемом аппа ё при этом составляет К 1,79, : iM образом, во втором варианте
гва увеличение наибольшей уда зной мощности по сравнению с из гным способом составляет 79%, 0т- JHHe наибольших ударных мощностей :1спытуемом аппарате во втором ва- .рте устройства при изменении К 2,0 изменяется мало - всего на Кратность наибольшего ударного
в фазах второго исполнения уст- рой|Ьтва при изменении. КтО,1-5,0 превосходит значения К 0,531, образом, эффективность второго
iiTa предлагаемого устройства с Т(Ьчки зрения увеличения наибольшей уда)ной мощности несколько ниже, чем эфф(ктивность первого варианта предлагаемого устройства, зато второе
08595
10
15
14
исполнение позволяет более эффективно ограничить кратность токов в фазах, чем первое исполнение.
Как видно из табл.3, третий вариант устройства имеет наибольшую эффективность при ,0. Увеличение наибольшей ударной мощности на испытуемом аппарате при этом составляет . 69% по отношению к известному способу. По эффективности ограничения тока в фазах источника испытательных напряжений третий вариант предлагаемого устройства примерно эквивалентен второму. При ,0 и ,6,0 кратность наибольшего ударного тока в фазах источников в третьем варианте устройства составляет ,375. Таким
20 образом, третий вариант предлагаемого устройства также обеспечивает достаточно эффективное увеличение коэффициента использования мощности источника испытательных напряжений и эф25 фективное уменьшение наибольшего
ударного тока в фазах источника. Преимуществом третьего варианта устройства по сравнению с первым и вторым является возможность использования
3Q однофазного источника испытательного напряжения, что существенно упрощает испытательную схему.
Поскольку апериодическая составляющая тока на третьем этапе опыта
,, короткого замыкания превосходит амплитуду апериодической составлягадей, форма кривой тока в испытуемом аппарате при использовании данного способа и устройства отличается от формы
д0 кривой тока обычного короткого замыкания. Однако отлкчие первых трех- четырех бросков тока в испытуемом аппарате от аналогичных бросков тока при обычном коротком замыкании не
45 превышает 5%,-что допустимо. Практика испытаний значительного количества трансформатора на стойкость при коротком замыкании показывает, что разрушения обмоток этих трансформаторов
50 обычно происходит на первых двух-трех бросках тока. Поэтому, несмотря на некоторые отличия формы кривой тока, предлагаемый способ и устройство создают в испытуемом аппарате механичес55 кие воздействия, которые по разрушаемой способности эквивалентны воздействиям при обычном коротком замыкании. Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют значительно.
15
увеличить коэффициент использования мощности источника переменного напряжения и снизить токи в фазах этого
источника. Это. в свою очередь, позволяет существенно расширить испытательные возможности стендов по мощности испытываемых аппаратов без увеличения мощности источников напряжения.
Формула изобретения
16
5
0
5
0
5
Таблица 1
ТаблицаЗ
/Ч
9иг.2
Фиг. Ч
Щ 2 25
27/
ч /
29
Фиг. 5
/
23
« 24 25
/
| Сипайлов Г.А | |||
| и др | |||
| Генераторы удар ой мощности | |||
| М.: Энергия, 1979, с | |||
| Деревянный торцевой шкив | 1922 |
|
SU70A1 |
