УСТРОЙСТВО для МОДЕЛИРОВАНИЯ СИНХРОННОГОГЕНЕРАТОРА Советский патент 1969 года по МПК G06G7/63 

Изобретение относится к области моделирования энергетических устройств.

Известны устройства, содержаи;ие генератор с управляемым колебательным контуро.м, усилитель мощности с подключенным на его выходе индуктивным сопротивлением, трансформаторы, фильтр, модулятор и апериодические звенья.

Недостатком известных устройств является наличие существенных погрешностей при модслировани различных режимов и процессов.

Предложенное устройство отличается тем, что в нем входы двух усилителей подключены к генератору с управляемым колебательным контуром и через трансформатор - к независимому источнику питания, а выходные обмотки трансформаторов двух усилителей последовательно соединены со вторичными обмотками трансформаторов, подключенных к независимому источнику питания, и через промежуточный усилитель и фильтр соединены с каскадом регулирования э. д. с. синхронного г-енератора, причем потенциометр последнего подключен к модулятору, соединеному на выходах с блоком произведения через апериодическое звено и с одной из вторичных обмоток трансформатора на выходе фильтра, а другая вторичная обмотка трапсформатора подключена к управляемой сетке лампы усилителя каскада регулирования э. д. с., причем вторая унравляемая сетка подключена к двум апернодическим звеньям, одно из которых соединено со вторым блоком произведения, а второе - с регулятором возбуждения.

Предложенное устройство позволяет исследовать электромеханические переходиые пр.оцессы синхронного генератора.

Схема устройства приведена на чертеже.

Э. д. с. модели синхронной машины создается дву.Я сдвинутыми на 90° синусоидальными напряжениями Ll и Ь-т, иолуч;аел ыми от независимого источника 1 переменного тока, мгновенные значения одного из которых дополнительно изменяются по величине по закону косинуса, а другого - по закону синуса.

В этих целях напряжение U от независимого источника / тока, общего для всех параллельно работающих моделей генераторов, подается через трансформатор 2 на одну из сеток лампы 3, на другую управляющую сетку которой подается напряжение U от генератора 4 с управляемым колебательным контуром.

На сетки ламиы 5 (также )1меющей Две упраБляющ1 е сетки) подаются напрялсения и. и L4, причем эти напрял еиия сдвинуты иа 90° по отнои1епию к нанряжениям Ll и U соответственно.

Если при таком включении иа сетку лампы 3 подавать напряжение IJ- (при котором коэффициент усиления лампы равен нулю), а па сетку лампы о - минимальное напряже1п:е U-, qbasa результирующего напряжения (..,--L,; будет совпадать с напряжением U. Сели ;ке на сетку лампы 3 подают минимальнее 15апряженне Lg, а на ламну 5 - максимальное н ламла 5 закрыта, результирующее напряжение совпадает но фазе с напрял ением 6i, т. е. перемещаетея на 90.

Для того чтобы И3 менять фазу вектора результнрующего напряжения на 360°, носледовательно со вторичными обмотками трансформаторов 6 и 7 включены вторнчные обмотки траиеформаторов 2 и 5. Приче1М . амплитуда каждого напряжения Ll и U трансформаторов 2 н 5 в два раза меньше амплитуды наггряженнй Ls н UQ. При этом суммы нанряженнй Ls-j-fys и напряжений меняются не только по величине, но и но знаку, а фаза вектора суммы /3+L-S+ O+ T может меняться на 360.

Величины нанряженнй LJy и U,i зависят от частоты генератора 4, и для того чтобы напрял :ен11Я не зависели от частоты, последовательно со вторичными обмотками транеформаторов 9 и 10 включены конденсаторы 11 н 12, на которые подаются через выпрямители 13 и 14 и резисторы нанряження вторичных обмоток трансформаторов 9 и 7 и 10 н 6 соответственно.

Прн этом если нанряжение t/з в результате увеличення частоты уменьилится н будет преобладать иапряжение, снимаемое с конденсатора 12, то коэффициент усиления лампы 13 увеличится и напряжение U оетанется не прежнем уровне.

Аналогнчная авторегулнровка применена и на ламнах генератора и промежуточного усилителя 15.

-,,.d S

Ь описанной схеме - , т. е. скорость перемещения вектора суммы напряжений 6з4 относительно, например, вектора нанрял ения Ui общего источника переменного тока пропорциональна частоте / генератора с управляемым колебательным контуром, т. е.

do ,.

Для осуществления относительного движения вектора результирующего напрял ения в соответствии с известным уравнением движения ротора синхронной машины

Т + Р ,

dt

dft

где ГУ-постоянная инерции ротора синхронной машины; б - относительный угол вектора э.д.с.

генератором в данный момент времени;/-вре.мя.

Сум.ма напряжений 6V подается через уснлнтель 15, фильтр 16, трансформатор 17, каскад регулирования э.д.с. 18 и окоиечный усилитель мощности 19 на нндуктивное сонротивление 20, воспроизводящее продольную переходную реактивность X моделируемой синхронной .машины.

С сопротивлення 21 через трансформатор 22 напрялченне, нропорциональное току выходной ценн модели генератора, нодастся на блок произведения 23, а другое иапрял ;еиие Uf подается с выходных клемм 24 модели синхронного генератора.

Напряжение L,j, иропорциональное активной мощностн, выдаваемой моделью еинхронной машнны, складывается носледовательно с напряжением ю, пропорциональным моменту, создаваемому турбнной, и снимаемым с иотеициометра 25. К этой сумме прибавляется напрял ение Uu, снимаемое с потепцнометра 26, которое пропорционально току выходной цени интегратора 27. В этом случае напрялченне и., на выходе интегратора 27 определяется уравнением

12 Л:1 j (L/i,-Llo-LlO. Разность напряжений (yg-f/n, AP, a напрялсенне в том случае когда частота / колебательного контура нропорщюнальна току в подмагничивающей обмотке, включенной непосредственно на выходное напрялчение интегратора 27, пропорциональна dj тт

b этом же случае напрялсение Оц

do dt

нронорционально

следовательно, можно наниеать, что

rfo

/. 1J (9 - ,0 - п) dt

dfj

к,.

dt.

V .

Дифференцируя это вырал ение,

jf If , D или

u(23d ,

ЧТО аналогично ранее наннсанному уравнению двилсения ротора синхронной машины. Но частота колебательного контура

s.vTc

т. е. обратно пропорциональна корню квадратному из произведения емкости на коэффициент самоиндукции, а последний зависит от магнитной нроницаемоети, которая может лищь в частном случае изменяться обратно

Поэтому подмагничивание дросселя 28 в общем случае .может быть осуществлено от интегратора 27 не непосредственно, а через блок нелинейпостн 29. В качестве блока нелнненности может быть нснользован любой известный блок, напр1 Д;ер основанный на измененнн анодного тока ламны при изменении напряжения Иа ее сетке. .

Учет регуляторов скорости турбины в предлагае.мом устройстве может быть введен, например, с помощью цепочки 30, питающейся от напряжения бо. В этом случае дополнительное подмагничивапие дросселя 28 осуществляется через усилитель 31, включенный также через блок нелинейности 32.

Для того чтобы воспроизвести внутренний угол машины и нере.ходную э. д. с., добавляются потенциометр 33, блок произведения 34 и модулятор 35.

На вход блока произведсння 34 подаются два напряжения, одно из которых совнадает по фазе с Е и подается от трансформатора 17, а другое, пропорциональное току модели генератора, подается через трансформатор 22.

Ток с выхода .модулятора 35 сдвинут на 90° по отношению к напряжению, снимае.мому с трансформатора 36 и пропорционален поперечной составляющей тока модели генератора. Поэтому если на потенциометре оЗ установнть сопротивление иронорииональиое - , с пего будет сниматься нанряжение, пропорциональное /,, (, -Arf) и на вход уснлителя 37 будет подаваться напряжен 1е

+ iI,,(X,-X,),

где Еу-напряжение сни.масмое с трансформатора 36.

Для воспроизведения постоянной времени /J по поперечной осн .машнны служит цепочка из резистора 38 и коиденсатора 39.

Для воспроизведения действия реакции ценей ротора и регулятора возбуждения служит лампа 37, на одну из сеток которой подается

напряжение, П1)онорционалы1ос ,j, снимаемое с трансфОл1ратора 17, а )а другую через цепочку -iO, -U подается сумма двух нанряжен1П1. Одно из напряжений сннмается с выхода блока нро 1зводения 42 н трансформатора 17, а другое, ; роиорцио11альиос току возспждеи:; генератора, нодаегс.п от модели рсгул.ятора .дсння 43 на конденсатор 44 через 45.

П р е д м с т и 3 о б р е т е н и я

Устройство для моделирования сипхрониого генератора, содержащее генератор е уиравляемы.м колебательиы.м контуром, усжтитель мощности с нодКсИОченныл на его выходе нндуктнБным сопротпв,1ением, трансформаторы, фильтр, модулягор и апериодичеекие звенья, отличающееся те.м, что, с целью исследования электромеханических нереходных ироцессов cin-L poHi bix генераторов, в не.м Бходы двух усилителе подключены к генераlopy е управляе.мы.Л колебательны.м контуром и через трансформатор - к 11езавнси.мо.му

источнику питания, а выходные обмоткн трансфор.маторов двух усилителей последовательно соединены со вторичными об.мотка.ми трансфор.маторов, нодключеиных к }1езависи.мо.му исгочн1 ку питания, и через нро.межуточшоИ усилитель и фильтр соединены с icacKaao.M рогулирокания э.д. с. синхронного енсратора, причем потенциометр носледнего подключен к .модулятору, соединенному на выходах с блоком нроизведення через анериодическое звено и с одной из );ых об.моток трансфор: 1атора на выходе фильтра, а другая вторичная обм отка граисформатора иодключеиа к управляемой сетке ламны усил);теля каскада рс1-улирования э.д. с., ирнчем

вторая уиравляемая сетка нодключепа к дву.м аперподическим звеньям, одно нз которых соединено со вторым блоко.м ироизведепия, а jiTopoe -- с регулятором возбуждения.