"Устройство для моделирования системы "двигатель-насос" Советский патент 1993 года по МПК G05B17/02 G06G7/48 

Изобретение относится к области моделирования и может быть использовано при электродинамическом моделировании ком- плекса взаимосвязанных динамических режимов работы насосов систем машинного орошения (водоподъемные насосные установки). . Известны разработки и выполнены ряд схем физического моделирования первичных двигателей - гидравлических турбин энергосистем, где для построения моделей - аналогов турбин используют различные системы электропривода, причем, чаще всего двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, момент которого регулируется путем воздействия на возбуждение питающего двигатель-генератора или вольтодобавочной машины.

Основным недостатком этих моделей является невозможность получения нелинейной, в частности, квадратичной зависимости изменения момента от скорости вращения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа электрическая схема автоматической системы регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока. Электродвигатель независимого возбуждения управляется тири- сторным преобразователем, собранным по трехфазной мостовой схеме. На валу двигателя находится тахогенератор. Задающее напряжение подается на управляющую обмотку суммирующего магнитного усилителя.

Сигнал с выходной обмотки магнитного усилителя поступает на фазоимпульсный преобразователь. Фаза его выходных импульсов пропорциональна напряжению на входе. Выходные импульсы поступают на управляющие электроды тиристоров, осу(Л

С

iO

XJ

§

ел

ществляя их открытие в требуемые моменты времени.

В схеме выполнены обратные связи по току якоря, напряжению на якоре (внутренние обратные связи) и частоте вращения двигателя (главная обратная связь). Сигналы обратной связи по току, напряжению и скорости подаются в остальные обмотки магнитного усилителя. :

Основным недостатком прототипа является значительные энергозатраты.

Целью изобретения является сокращение энергозатрат,

Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования системы двигатель-насос, содержащее приводной двигатель, тахогенератор, установленный на валу приводного двигателя, первый регулировочный резистор, подключенный к первой клемме тахогенератора, выпрямитель, усилитель, второй регулировочный резистор, тиристорный преобразователь, блок управления тиристррным преобразователем, выход которого подключен к входу управляющих электродов тиристорного преобразователя, согласно изобретению, введены питающий трансформатор, подключенный входом к выходу тиристорного преобразователя, а выходом - к питающей сети/блок нелинейно-степенного преобразователя, выходом подключенный ко входу блока управления тиристорным преобразователем, а входом - соответственно к выхо- .ду первого регулировочного резистора и второй клемме тахогенератора, ко входу выпрямителя, генератор постоянного тока независимого возбуждения с обмоткой независимого возбуждения, установленный на валу приводного двигателя и подключенный положительным и отрицательным выходами обмотки якоря соответственно к входам анодов и катодов тиристорного преобразователя, причем усилитель выполнен в виде электромашинного усилителя, обмотка якоря которого через второй регулировочный резистор подключена к обмотке независимого возбуждения генератора, а обмотка управления электромашинного усилителя подключена к выходу выпрямителя/ : . -..-... ; :

. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое изобретение отличается наличием тиристорного преобразователя с блоком управления тиристорным преобразователем, состоящий из блока нелинейно-степенного преобразования и фазовращающего устройства, выполненного на вертикальном принципе управления с пилообразным напряжением. На фиг. 1 показана схема модели.

Устройство для моделирования системы двигатель-насос (фиг. 1) содержит приводной двигатель 1, жестко связанный с генератором постоянного тока независимого возбуждения 2 и тахогенератором 3, выход которого через первый регулировочный резистор 4 и выпрямитель 5 связан с обмоткой управления 6 электромашинного усилителя 7, выход усилителя 7 связан с обмоткой независимого возбуждения 8 через второй регулировочный резистор 9.

Тиристорный преобразователь 10, подключен в цепь обмотки якоря генератора постоянного тока 2 с питающим трансформатором (реактором) 11, причем, положительный выход обмотки якоря генератора постоянного тока 2 подключен в анодную цепь тиристорного преобразователя 10, а его катодная цепь, подключена к отрицательному выходу обмотки якоря генератора постоянного тока 2.

Вход блока управления тиристорным преобразователем 12 через блок нелинейно-степенного преобразования 13 подклюцен к выходу тахогенератора 3, параллельно к выпрямителю 5, а ее выход подключен к вентилям тиристорного преобразователя 10 (на фигуре эти связи отсутствуют). .

Устройство для моделирования системы двигатель-насос работает следующим образом. Приводной двигатель постоянного Или переменного тока 1 приводит во вращение генератор постоянного тока независимого возбуждения 2 и тахогенератора 3.

Генератор постбянноготока 2 возбуждается от электромашинного усилителя 7, который в свою очередь, управляется обмоткой управления б, включенное в цепь обратной связи по скорости, электромашинного усилителя 7. - : / ; :.: ; .: . . -

Одновременно от выхода тахогенератора 3 сигнал, пропорциональный числу обо ротов приводного двигателя 1 (насоса) параллельно к выпрямителю, поступает на

вход блока нелинейно-степенного преобразования 13 блока управления тиристорным преобразователем 12.

На фиг. 2 приведена схема блока нелинейно-стёпенного преобразования 13 и «го

выходные характеристики в зависимости .от

частоты вращения приводного двигателя 1

(насоса); :

Как видно из фиг.2, блока нелинейно- степенного преобразования построен на статических элементах RLC, который обеспечивает на выходе нелинейно-степенную характеристику в функции частоты вращения приводного двигателя 1 (насоса).

Напряжение на выходе блока нелинейно-степенного преобразования определяется по следующему уравнению

U

вых

V- - г

R2((QLf 2UBX VR2+()2

(УС

. С выхода блока нелинейно-степенного преобразования 13 сигнал, поступает на фа- зовращающее устройство блока управления тиристорным преобразователем 12. Фазовращающее устройство построено на вертикальном принципе управления с пилообразным напряжением, где формируются импульсы управления, меняющиеся по нелинейно-степенному закону.

При помощи первого регулировочного резистора 4 подбирается ток управления электромашинного усилителя 6.

Второй регулировочный резистор 9 слу- жйт для первоначального установления тока в обмотке возбуждения 8 генератора постоянного тока 2 и его значение определяется напряжением и потоком возбуждения генератора в пределах его номинального значе- ния.

Заявляемое устройство для моделирования системы (двигатель-насос по сравнению с прототипом позволило передать рассеиваемую мощность генератора постоянного тока независимого возбуждения в питающую сеть, через тиристорный преобразователь.

Формула изобретения Устройство для моделирования системы двигатель-насос, содержащее приводкой двигатель, тахогенератор, установленный на валу прй&одного двигателя, первый регулировочный резистор, подключенный к первой клемме тэхогенератора, выпрямитель, усилитель, второй регулировочный ре- истор, тиристорный преобразователь, блок управления тиристорным лрёобразовате- JieM, выход .которого подключен к входу управляющих электродов тйристорного преобразователя, о т л и ч а ю ще е с я тем, что, с целью уменьшения энергозатрат, введены питающий трансформатор; подключенный входом к выходу тйристорного преобразователя а выходом - к питающей сети, блок нелинейно-степенного преобра- зования, выходом подключенный к входу

блока управления тиристорным преобразователем, а входом - соответственно к выходу первого регулировочного резистора и второй клемме тахогёнератора, к входу выпрямителя, генератор постоянного тока независимого возбуждения с обмоткой независимого возбуждения, установленный на валу приводного двигателя и подключенный положительным и отрицательным выхо- дами обмоток якоря соответственно к входам анодов и катодов тиристорного преобразователя, причем усилитель выполнен в видеэлектромашйнного усилителя, обмотка якоря которого, через второй регулировочный резистор подключена к обмотке независимого возбуждения генератора, а обмотка управления электромашинного усилителя подключена к выходу выпрямителя. .

ю to so и &s./4,

Фие.2