Устройство для автоматического регулирования частоты генератора переменного тока Советский патент 1939 года по МПК H02P9/04 H02J3/46 

В авторском свидетельстве № 52288, выданном тому же изобретателю, описано устройство для автоматической регулировки частоты генератора переменного тока с применением управляющего цепью серводвигателя чувствительного прибора в виде ваттметрового диференциального реле, развивающего два усилия разных знаков, из которых одно зависит от частоты, а второе имеет постоянное установленное значение. Согласно изобретению, в качестве ваттметрового реле заявителем было предложено применить двухъэлементный счетчик, у которого токовая обмотка одного элемента включена в колебательный контур, питаемый от трансформатора напряжения, а токовая обмотка другого элемента включена на трансформатор напряжения при помощи потенциометра с целью установления требуемого режима регулирования. Так как при этом первый элемент счетчика получает момент вращения MI, зависящий от изменения вектора тока, а второй элемент получает момент вращения М, процорциональный току, установленному

при помощи изменения величины сопротивления потенциометра, и так как эти моменты направлены в разные стороны, то результирующий момент вращения Жрез. M - УИ,.

В процессе производственных испытаний и лабораторной разработки изобретателем было достигнуто упрощение схемы регулятора, составляющее предмет дополнительного изобретения. Последнее заключается в том, что суммирование М и М производится не механически через диск, а электрически, т. е. применяется один ваттметровый элемент вместо двух.

При этом появляется возможность использования второго ваттметрового элемента для регулирования скорости генератора, мощности его и т. д.

Сущность нового изобретения поясняется чертежом, на котором фиг. 1-6 и 8 изображают электрические схемы предлагаемого устройства в применении к регулированию различвых параметров генератора, а фиг. 7 - диаграмму, поясняющую работу устройства по фиг. 6.

На фиг. 1, поясняющей возможность использования второго элемента, цифрой / обозначен соб-;. ственно регулятор, цифрой //-ко-лебательный контур, в который входит емкость С, индуктивность (трансформатор с воздушным зазором) L, трансформатор Т, ограничительное сопротивление R и трехконтактный реостат Рустрата /7. В собственно регулятор входят ваттметровый элемент /, диск 2, тормозный магнит 5, мотор Варрена 4, шестереночная передача 5, эксцентрик 6, шарнирное звено 7 и каретка корректора 8, На фиг, 1 имеются следующие обозначения: 9 - баланс каретки, f -внешние подвижные контакты, // - втулка крепления внутренних контактов, 12 - спиральная пружина, 13-пружинодержатель, 74 -упор контактной планки, 15 - контактная планка, 16-внутренние контакты, 17 - балансы диска, /5-средний упор контактных планок, 19 - магнитный фиксатор среднего положения диска.

Как уже указывалось в основном авторском свидетельстве № 52288, устройство для автоматического регулирования частоты может быть использовано в качестве регулятора мощности генератора. С целью регулирования мощности генератора, в зависимости от уровня воды верхнего бьефа, движок реостата потенциометра сцепляется с поплавком. Последнее поясняется фиг. 2 чертежа, на которой буквой Г изображен генератор, Р -собственно регулятор, С - стабилизатор напряжения, Т- трансформатор и ПП - поплавок. Как видно из чертежа, регулятор действует, поддерживая мощность генератора, соответственно уставке регулирования, т. е. по водотоку. Управление реостатом уставки может быть как непосредственное механическое, так и дистанционное (электрическое).

Это же устройство может быть использовано в качестве регу.чятора мощности по заданному графику. Для этого, как видно на фиг. 3 чертежа. Движок реостата сцепляется с барабаном /, приводимым во вращение от мотора Варрена 2. Барабан снабжен штифтами, расположенными по -его поверхности в соответствии с графиком и взаимодействующими с рукояткой реостата; тем самым изменяется М. Регулятор действует, поддерживая мощность генератора соответственно графику или заданию, т. е. приводит к равенству М M-I. На чертеже Г-генератор, Р -собственно регулятор. Г-трансформатор.

Предложенное изобретателем устройство для автоматического регулирования частоты генератора может быть также использовано для регулирования частоты несколькими генераторами одной станции. Для этого на каждом ведомом генераторе устанавливается регулятор мощности. Серводвигатели последних управляются импульсами тока от регулятора частоты, установленного на спе.циальном ведущем генераторе. MI создается мощностью одной фазы ведущего генератора, а /И, мощностью той же фазы ведомого генератора. На фиг. 4 изображено предлагаемое устройство, где Р--регулятор мощг ности отдельных генераторов, а PI - регулятор частоты.

Для осуществления регулирования частоты несколькими параллельно работающими станциями необходимо введение в регуляторе частоты некоторого статизма по мощности..

Путем настройки регулятора на определенный статизм можно установить степень участия отдельной станции в регулировании частоты в системе.

Это достигается применением регулятора, изображенного на фиг. I, в котором токовая обмотка свободного ваттметрового элемента включена в цепь трансформаторов тока и напряжения соответствующей ведущей станции.

На фиг. 5, аналогично фиг. 1, С обозначает емкость, R-ограничительное сопротивление,/. - индуктивность (трансформатор с воздушиым зазором). Г -трансформатор, /7- трехконтактный реостат Рустрата. Буквой Г обозначен ведущий генератор. - . . .....

Изменение величины установленной . мощности достигается с помощью промежуточного трансформатора тока 7, имеющего переменный коэфнциент трансформации.

То же устройство может быть использовано также в качестве регулятора скорости. Для осуществления автоматической синхронизации генераторов переменного тока, как известно, необходимо автоматическое выравнивание скорости подключаемого генератора с сетью.

Изображенное на фиг. б чертежа устройство, предназначенное для этой цели, состоит из „собственно регулятора 1 и двух колебательных контуров 2.

„Собственно регулятор имеет две индукционные ваттметровые системы, снабженные общим диском и встроенным внутри приспособлением, устраняющим перерегулирование. В колебательный контур, как указывалось выще, входят ограничительное сопротивление R, емкость С, индуктивность L (трансформатор с воздушным зазором), небольшой трансформатор Т и трехконтактный реостат /7.

Каждый колебательный контур настроен на частоту около 51 герц и включен так, что моменты систем направлены навстречу друг другу. Работа регулятора поясняется графиком на фиг, 7. Допустим, что сеть создает вращающий момент Afj, а подключаемый генератор - вращающий момент М. При частоте сети, равной 50 герц,MI 0.

Если подключенный генератор разворачивается, то с момента подачи напряжения на регулятор до скорости вращения его, близкой к синхронной скорости, Жз будет иметь положительный знак.

Импульсная система „собственно регулятора включена таким образом, что при наличии положительного суммарного момента, т. е. уИ5 + , мотор регулятора турбины увеличивает доступ годы или турбине, подгоняя скорость врап1ения генератора к синхронной скорости, до выравнивания моментов M2 Afi 0.

При числе оборотов подключаемого генератора выше синхронной скорости регулятор будет уменьщать доступ пара или воды к турбине до выравнивания моментов М и MI.

Если частота сети будет больше или меньше номинальной, то в пределах + 2 герца, т. е. от 48 до 52 герц, процесс регулирования скорости будет проходить тем же порядком, что и при номинальной частоте до равенства моментов М М.

В этом случае М. и Жз в сумме дают нуль, но каждый из них не равен нулю.

Точность регулирования синхронной скорости высока и может быть доведена до + 0,01 герца, что практически не вызывается необходимостью.

Устройство для автоматического регулирования частоты генератора, предложенное заявителем, производит регулирование по мгновенному отклонению частоты. Так как процесс регулирования требует некоторого времени, и регулирование происходит с допустимой погрешностью по частоте, то по истечении нескольких часов работы регулятора происходит накапливание ошибки по времени показания электрических часов на + 1 секунду по сравнению с астрономическими часами.

Для осуществления комбинированного регулирования частоты, т. е. исправления накопившейся ошибки по времени, предусматривается изменение уставки астрономическими часами.

.Для этой цели, как это показано на фиг. 6 чертежа, средний подвижной контакт реостата П, создающий Жо, имеет три контактные планки. Средняя контактная планка нормально находится в работе, а две крайние планки закрепляются на определенном расстоянии от нее.

В случае накопления ошибки по времени сверх допустимого предела, порядка нескольких секунд, астрономические интегральные часы (диференциальное реле времени) / через посредство промежуточных реле 2 изменят уставку регулятора

частоты включением нужной контактной планки и отключением средней рабочей планки. Этим самым уставка регулятора изменяется на + несколько сотых герца.

После исправления накопившейся ошибки по времени астрономические часы размыкают свои контакты и, тем самым, приводят регулятор частоты в прежнее положение.

Предмет изобретения.

1.Видоизменение устройства по п. 1 авторского свидетельства № 52288, отличающееся тем, что, с целью использования одного из ваттметровых элементов для регулирования других параметров (скорости, мош,ности и т. д.) генератора, токовая обмотка другого элемента диференциального реле включена на последовательное соединение колебательного контура и трансформатора напряжения.

2.Применение устройства по п, 1 авторского свидетельства № 52288 в качестве регулятора мощности генератора, в зависимости от уровня воды верхнего бьефа, путем сцепления движка реостата потенциометра с указателем уровня.

3.Применение устройства по п. 1 авторского свидетельства № 52288 в качестве регулятора мощности по заданному графику путем сцепления движка реостата с подвижной частью приспособления, воспроизводящего этот график.

4.Применение устройства по п. I авторского свидетельства № 52288 для регулирования частоты нескольких генераторов одной станции путем связывания указанного устройства с ведущим генератором для управления серводвигателями ведомых генераторов, снабженных регуляторами мощности.

5.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью осуществления регулирования частоты в системе несколькими параллельно работающими станциями путем придания этим станциям некоторой степени статизма по мощности, первые ваттметрбвые элементы регулирующих устройств этих станций включены в цепи трансформаторов тока и напряжения.

6.Применение устройства но п. 1 авторского свидетельства № 52288 в качестве регулятора синхронной скорости, для чего колебательный контур введен также и в цепь второй токовой обмотки.

7.Форма выполнения устройства по п. 1 авторского свидетельства № 52288, отличающаяся тем, что, с целью компенсации накапливающейся ошибки по времени, движок потенциометра выполнен в виде трех контактных планок, одной средней - рабочей и двух крайних - вспомогательных для подключения к ним управляемой цени при помощи астрономических интегральных часов.

к авторскому свидетельству П. П. Острого

№ 55293

фиг

А 0г|- Щ Н

гго

точное е

Редерси5нь/и д/ ЗЬигатель pezijMflтора турбинй

к авторскому свидетельству П. П. Острого

фиг

/

Н 55293

фиг.5

/i

о -т-ллДшиу/т- 1-I I - ttl Si I ;r

фиг8

/I s

.и