МОДЕЛЬ СИНХРОННОГО ТУРБОГЕНЕРАТОРА Советский патент 1967 года по МПК G06G7/63 

Известна автоматическая модель синхронного турбогенератора, выполненная на электронных лампах.

Предлагается модель, отличающаяся тем, что для учета дополнительно действия регулятора напряжения в нее введен регулятор напряжения или его модель, управляющая при помощи ламповой схемы напряжением, создаваемым ламповым генератором модели.

На чертеже 1 приведена принципиальная схема предлагаемой модели, а на чертеже 2 - соответствующая векторная диаграмма.

Напряжение синхронного турбогенератора воспроизводит ламповый генератор 1 с управляемым колебательным контуром (R-C или L-C).

От лампового генератора 1 напряжение подается на сетку лампы 2 промежуточного каскада, предназначенного для воспроизведения затухания наведенных в генераторе ЭДС в результате нестационарного режима и для воспроизведения эффекта возбуждения генератора в результате действия регулятора напряжения.

Для этой цели промежуточный каскад имеет две зарядно-разрядных контура 3 и 4, один из которого моделирует цепь возбуждения генератора, а другой - цепь возбуждения возбудителя. На один из контуров подается выпрямленное напряжение 5, а на другой контур подается напряжение от регулятора напряжения.

Проектор состоит из двух приборов 6 и 7. Прибор 6 - это вольтамперметр реактивной мощности. Его сериесная обмотка обтекается током выходной цепи устройства, а шунтовая питается напряжением лампового генератора, предварительно усиленным вспомогательным усилителем. Так как напряжение лампового генератора неизменно, то отклонение подвижной системы прибора 6 будет пропорционально реактивной составляющей тока нагрузки (см. черт. 2).

Подвижная система прибора 6 механически связана с рамкой 8 прибора 7, который возбуждается током от того же лампового генератора. Поэтому ЭДС, наводимая в рамке 8 прибора 7, будет пропорциональна.

,

где А есть величина ЭДС, наводимая в рамке при отсутствии тока в приборе.

Величины А и К мы можем сделать любыми и, в частности, равными

Тогда выражение для ЭДС, наводимой в рамке, мы можем написать в виде

Так как величина (xd-х′d) для разных машин неодинакова, то в целях удобства регулирования включен потенциометр 9, вследствие чего величина воспроизводится напряжением, снимаемым с этого потенциометра.

В результате на зарядно-разрядный контур 3 будет подаваться напряжение пропорциональное.

При коротком замыкании величина тока увеличится и напряжение, подаваемое на зарядно-разрядный контур 4, возрастет. Конденсатор 10 начнет заряжаться с постойнной времени τ=R₁c.

Поскольку напряжение от конденсатора 10 подается на вторую управляемую сетку лампы 11 промежуточного каскада, коэффициент усиления этой лампы начнет уменьшаться и напряжение в ее выходной цепи, пропорциональное Е (d) будет уменьшаться, вопроизводя таким образом эффект затухания наведенных токов в роторе синхронной машины.

К выходным клеммам всего устройства подключается регулятор напряжения 7 или его модель.

При посадке напряжения регулятор напряжения 7 или его модель подает напряжение на второй зарядно-разрядный контур И промежуточного каскада, вследствие чего начнет заряжаться конденсатор 12 с постоянной времени τ=Rc. Поскольку выпрямительная лампа ЛЛЗ включена таким образом, что напряжение на конденсаторе 12 направлено навстречу напряжению конденсатора 10, то напряжение на второй сетка лампы 2 промежуточного каскада будет уменьшаться, а ее коэфициент усиления увеличиваться, воспроизводя тем самым аффект возбуждения генератора.

Напряжение, полученное с анодной цепи промежуточного каскада 6, складывается с напряжением проектора 14 и подается на сетку лампы 11 и далее - в усилитель мощности 15.

Проектор 14 состоит из ваттметра 16 и прибора 17. Сериесная цепь ваттметра 16 обтекается током выходной цепи устройства, а шунтовая - питается от лампового генератора. Поэтому отклонение подвижной системы ваттметра пропорционально току .

Рамка прибора 17 жестко связана с подвижной системой ваттметра и, так как прибор 17 возбуждается током от лампового генератора, то ЭДС наводимая в рамке, будет также пропорциональна .

Включив потенциометр 18, мы можем снять с него напряжение, пропорциональное и, усилив лампой 19, подать это напряжение на сетку лампы 11 усилителя мощности 15.

Таким образом, на выходе усилителя мощности мы будем иметь геометрическую сумму двух напряжений.

,

то-есть будем иметь величину Е¹ (см. черт. 2).

Для компенсации потерь напряжения в усилителе мощности 15 в схему добавлен корректор 20 по току и напряжению.

Для воспроизведения электромеханических процессов служат приборы 21, 22, 28. Приборы 21 и 22 это динамометр, одна из систем которого - следящая - развивает момент, пропорциональный мощности, протекающей в выходной цепи устройства, а вторая - задающая - создает момент, пропорциональный вращающему моменту турбины. При коротком замыкании момент следящей системы уменьшится, вызывая увеличе емкости конденсатора 24, установленного на приборе 23, что приведет к увеличению частоты колебательного контура и увеличению скорости изменения вектора E′d.

Если короткое замыкание было удаленным и напряжение на выходных клеммах снизится лишь немного, то генератор, по мере увеличения угла вектора E′d по отношению к напряжению на его шинах, будет увеличивать отдаваемую мощность и наступит положение, когда момент, развиваемый следящей системой, будет больше момента задающей системы. При этом пластина конденсатора 24 начнет выходить из неподвижных пластин прибора 23 и скорость изменения вектора E′d начнет уменьшаться.

После ряда затухающих колебаний установится новый режим генераторе. Изменяя ток демпфирующего электромагнита, можно влиять на скорость колебаний и, таким образом, воспроизводить то или иное значение постоянной инерции агрегата.

Вышеописанное устройство может моделировать не только турбогенератор, т.е. синхронную машину с гладким ротором, но и машину с выступающими полюсами. В последнем случае на сетку лампы 19 надо подать напряжение, пропорциональное не , а , для чего надо передвинуть ползунок потенциометра 18.

Устройство позволяет также моделировать синхронный компенсатор. В этом случае момент, развиваемый задающей системой, должен быть близок к нулю, что можно сделать с помощью потенциометра 25.

Помимо автоматического воспроизведения режима работы генераторов предлагаемое устройство можно использовать и для неавтоматического моделирования работы синхронной машины.

Для этой цели в устройство введен особый фазорегулятор 26 и потенциометр 27.

Фазорегулятор 26 выполнен в виде кругового потенциометра, к которому подводится трехфазное напряжение.

Сопротивление потенциометре наматывается на фигурную плату с такой конфигурацией, чтобы при повороте ручки потенциометра напряжение, снимаемое с одной фазы потенциометра, изменялось бы по закону

а снимаемое с другой - по закону

При этом напряжение, снимаемое с потенциометра, будет изменяться лишь по фазе, оставаясь неизменным по величине.

Модель синхронного турбогенератора, отличающаяся тем, что, с целью учета действия регулятора напряжения, в нее установлен регулятор напряжения или его модель, управляющая при помощи ламповой схемы напряжением, создаваемым ламповым генератором модели.