Устройство для моделированияАСиНХРОННОгО дВигАТЕля Советский патент 1981 года по МПК G06G7/62 

1

Изобретение относится к моделированию электрических систем и может быть использовано в аналоговых и цифроаналоговых системах для энергети и.

Известно устройство для моделирования асинхронного двигателя, содержащее источник ЭДС, фильтры, резисторы и модели роторных обмоток .

Однако это известное устройство имеет недостаточное быстродействие.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для моделирования асинхронного двигателя, содержащее блок регулирования напряжениями мощности, подключенный через первый блок задания электрических потерь с блоком задания реактивной составлякацей мощности и со входом второго блока электрических потерь, выход которого через третий блок задания электрических потерь подключен к четвертому блоку задания электрических потерь, переключатели, автотрансформатор 2

Однако это устройство, являясь основной частью нагрузочных узлов моделируемых энергосистем, также обладает низким быстродействием и точностью, вследствие чего использование подобных устройств в цифроаналоговых специализированных системах приводит к значительному снижению производительности и точности таких систем.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования

0 асинхронного двигателя, содержащее блок регулирования напряжения и мощности , выход которого через первый блок задания электрических потерь подключен ко входам блоков задания

5 реактивной и активной составляющей мощности и ко входу второго блока задания электрических потерь, выход которого через третий блок задания электрических потерь подключен к четвертому блокузадания электрических потерь, введены развязывающий и инвертирующий усилители, источник опорного напряжения, выпрямитель, фильтр, генератор знакопеременного напряже5ния, компаратор, инвертор, электронные ключи, управляемый делитель напряжения, неинвертирующий усилитель, интегратор и делитель напряжения, подключенный одним выводом к выходу

0 интегратора, а другим выводом - к выходу второго блока задания электрических потерь и ко входам неинвертирующего и развязьгаающего усилите,лей, выход развязывающего усилителя |соединен с первым входом выпрямителя и входом инвертирующего усилителя, выход которого подключен ко второму входу выпрямителя, выход которо го через фильтр соединен с первым входом компаратора, второй и третий входы которого соединены соответстве но с выходами генератора знакопеременного напряжения и источника опорного напряжения, выход компаратора соединен со входом инвертора и первым входом первого электронного ключа, второй вход которого соединен с выходом развязывающего усилителя, выход инвертора подключен к первому входу второго электронного ключа, второй вход которого соединен с выходом инвертирующего усилителя, выхо ды электронных ключей подключены к информационному входу управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с первым входом интегратор второй вход которого подключен к вы ду неинвертирующего усилителя , управляющий вход управляемого делителя напряжения соединен со входом генератора знакопеременного напряже ния. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для моделирования асин хронного двигателя; на фиг. 2 - номинальные значения тока намагничивания и напряжения. Устройство содержит блок 1 регули рования напряжения и мощности, первый 2, второй 3, третий 4 и четвертый 5 блоки задания электрических по терь, блоки I задания реактивной б и активной 7 составляквдей мощности, развязывакядий 8 и инвертирующий 9 усилители, выпрямитель 10, фильтр 1 компаратор 12, генератор 13 знакопеременного напряжения, источник 14 опорного напряжения, инвертор 15, электронные ключи 16 и 17, управляе мый делитель 18 напряжения, неинвер тирующий усилитель 19, интегратор 20, делитель 21 напряжения. Неинвер тирующий усилитель 19 включает в себя резисторы 22, 23, 24. Интегратор 20 содержит резистор 25 и конде сатор 26, Блок 1 регулирования напряжения и мсадности предназначен для поддерж ния напряжения на входе схемы замещения потребителей электроэнергии (точка 27, фиг. 1), номинал ному при установке заданных мощностей в нормальном режиме. Первый бло 2 задания электрических потерь, пред ставляющий собой дроссель с отпайка ми, воспроизводит сопротивление распределительных сетей и понижающи трансформаторов от сети, высокого напряжения потребителям электроэнер гии. Второй блок 3 задания электрических потерь, представляющий собой дроссель с отпайками, воспроизводит индуктивное сопротивление рассеяния, статорной обмотки асинхронного двигателя. Третий блок 4 задания электрических потерь, представляющий собой дроссель без отпаек, воспроизводит индуктивное сопротивление рассеяния роторной обмотки асинхронного двигателя. Четвертый блок 5 задания электрических потерь, представляющий собой переменное сопротивление, воспроизводит активное сопротивление роторной обмотки асинхронного .двигателя. Блок 6 задания реактивной составляющей мощности представляет собой набор конденсаторов различной емкости, которые воспроизводят статические конденсаторы в реальной системе, устанавливаемые в сетях низкого напряжения для повышения COS f . Блок 7 задания, активной составляющей мощности представляет собой набор резисторов С различным номиналом сопротивлений, которые воспроизводят постоянную активную нагрузку в реальной системе (печи сопротивления, электронагревательные приборы, лампы накаливания и др.). Развязывающий усилитель 8 служит для развязки цепей, инвертирующий усилитель 9 необходим для осуществления операции инверсии сигнала, выпрямитель 10 с фильтром 11 производят преобразование переменного напряжения в постоянное. Компаратор 12 служит для сравнения напряжений, поступающих от фильтра 11 и источника 14 опорного напряжения, с треугольным знакопеременным напряжением высокой частоты от генератора 13. Электронные ключи 16 и 17, управляемые от компаратора 12 и инвертора 15, служат для прерывания аналоговых сигналов, поступающих от развязывающего 8 и инвертирующего 9 усилителей через управляемый делитель 18 напряжения на вход интегратора 20. С помощью управляемого далителя 1В напряжения по команде от ЦВМ (на чертеже не .показана) задается закон изменения индуктивного сопротивления намагничивания асинхронного двигателя. Неинвертирующйй усилитель 19, интегратор 20 и делитель 21 напряжения воспроизводят индуктивное сопротивление намагничивания асинхронного двигателя. Устройство работает следующим образом. Входное напряжение поступает на вход блока 1 регулирования напряжения и мощности. От входного зажима отбирается ток, определяемый уставками на блоках 2-5 задания электрических потерь, блоках задания реактивной 6 и активной 7 составляющих мощности и управляемом делителе 18 напряжения, В точке соединения блоков 3, 4 задания электрических потерь действует напряжение Ujj(p). На выходе усилителя 8, имеющего коэффициент передачи К 1, присутствует то же напряжение Uiu(p). Это напряжение инвертируется с помощью инвертирующего усилителя 9, имеющего коэффициент передачи Кг -1. Выпрямител 10 с фильтром 11 производят преобразование переменного напряжения Uju(p) в постоянное . На выходе электронных ключей 16 и 17 напряжение равно: -,i п где Р - оператор Лапласа, напряжение, подаваемое на вход компаратора 12 от источ ника 14 опорного напряжения (Uon ). Lluj- номинальное постоянное нап ряжение на выходе фильтра 11 соответствующее номинальному значению Ui амплитудное значение напряжения от генератора 13. На выходе неинвертирующего усилителя 19 напряжение равно: .(P)-u,(. (2) Напряжение на выходе интегратора 20 равно: U . ) 1..с где Hjg - значение сопротивления управляемого делителя 18 нап ряжения. Ток 1 (р) , протекающий через делитель 21 напряжения, равен: u.p)-UiCp). ь(р) ;. -п Подставляя в выражение С) выражения (3), (2) и (1), получим: 3 , -ь М() JMM т тг ti г п |Г-в -рг 2 5 2ГабР Ток In (р), протекающий че зистор 24, равен: , U,j(p)-U,(P) Uj,tp) 2(Р «ii ЧА Приняв в выражении (5) .. 1 Т) и с 1 1 i 26 г (3 L и L, индуктивности, определяющие индуктивное сопротивление намагничивания асинхронного двигателя, получим:П,.(Р),УР) (,(р) SP U,L,p Ток Г (р)( соответствующий току ви намагничивания асинхронного гателя, равен я(р))(р). Ток . I (р) введен в выражение (8) компенсации активной составляютока Ij(р). Приняв в выражениях (5) и (6) ; - Rct и подставляя их в жения (7) и (8), получим: 3 (Цоп-им)) я(Р)-и,р - з выражения (9) видно, что ток (Р) имеет индуктивный характер. ависимость изменения тока намагвания от напряжения где п 2, 3,4,5, номинальные значения тока намагничивания и напряжения, представлена на фиг. 2. Степень п определяется соотношением мелких и крупных асинхронных двигателей, входящих в состав нагрузки. Задание нужной зависимости тока намагничивания производится по второму входу устройства от ЦВМ. Например, для п 2 величина сопротивления управляемого делителя 18 напряжения должна быть: а напряжение U от генератора 13 должно быть равным: Up Uo, -ид, При этом получаем квадратичную зависимость тока намагничивания от напряжения. Получение 3-, 4-, 5- и 6-степенных зависимостей тока намагничивания производится приближенно. Для получения зависимости: 2,f( Дм -.л/ UM 1Ин JMH /

напряжение U 0,k Ugp , a уставка величины сопротивления делителя 18 определяется исходной точкой аппрок симации кривой П 3 (фиг. 2)

.,, 0,9. В диапазоне 0,

Ян

1,4 аппроксимация осуществляется кривой линией, а в диапазоне 0 Uu/Ui4H

50,6 - прямой линией. Существенное влияние тока намагничивания на общий ток, потребляемый нагрузкой, проявляется в диапазоне 1. / Т. О, 3, поэтому аппроксимация нижней части кривых (фиг. 2) для прямыми линиями является допустимой. Рабочий диапазон изменения: Up/UUH 0,7 f 1,1.

Аппроксимация кривых п 3 осуществляется аналогично кривой п 3, но уставки значений 0 и сопротивления управляемого делителя 18 напряжения берутся уже другими.

Использование новых элементов в устройстве для моделирования асинхронного двигателя существенно повышает его быстродействие и точность по сравнениюс известным. В связи с этим возможно его использование в аналоговых и цифроаналоговых системах энергетики, работающих в натуральном и ускоренном масштабах времени.

Формула изобретения

Уг-тройство для моделирования асинхронного двигателя, содержащее блок регулирования напряжения и мощности, выход которого через первый блок задания электрических потерь подключен ко входам блоков задания реактивной и активной составляющей мощности и ко входу второго блока задания электрических потерь, выход которого через третий блок задания электрических потерь подключен к четвертому блоку задания электрических потерь, отличающееся тем.

что, с целью повышения быстродействия и точности, в устройство введены развязывающий и инвертирующий усилители, источник опорного напряжения, выпрямитель, фильтр, генератор знакопеременного напряжения, компаратор, инвертор, э 1ектронные ключи, управляемый делитель напряжевия,неинвертирующий усилитель, интегратор- и делитель напряжения, подключенный одним выводом к выходу интегратора, а другим выводом - к выходу второго блока задания электрических потерь и ко входам неинвертирующего и развязывающего усилителей, выход развязывающего усилителя соединен с первым входом выпрямителя и входом инвертирующего усилителя, выход которого подключен ко второму входу выпрямителя, выход которого через фильтр соединен с перBfciM входом компаратора, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам генератора знакопеременного напряжения и источника опорного напряжения, выход компаратора соединен со входом инвертора и первым входом первого электронного ключа, второй вход которого соединен с выходом развязывающего усилителя, выход инвертора подключен к первому входу второго электронного ключа, второй вход которого соединен с выходом инвертирующего усилителя, выходы электронных ключей подключены к информационному входу управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с первым входом интегратора, второй вход которого подключен к выходу неинвертирующего усилителя, управляющий вход управляемого делителя напряжения соединен со входом генератора знакопеременного напряжения.

Источники информации,

принятые во внимание, при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 324635, кл. G Об G 7/62, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР № 467369, кл. G Об G 7/62, 1972 (прототип).