SU106349A1 - Автоматическа модель синхронного генератора - Google Patents

Description

Предметом изобретени   вл етс  автоматическа  модель синхронного генератора, воопроизвод ща  стационарные и нестационарные режимы этого генератора, предназначенна  дл  изучени  работы электроэнергетических систем., Моделирование сложных электроэнергетических систем осуществл етс  с помощью моделей (расчетных столов), в которых синхронные,-генераторы системы воспроизвод тс  с помощью различного типа фазо- и потенциалрегул торов, с ручной регулировкой .

Известны также модели, построенные по принципу физического подоби .

Недостатком первого типа моделей (расчетных столов)  вл етс  необходимость расчета и установки вручную величин и фаз э. д. с. синхронных мапши дл  каждого момента времени нестапионаоного процесса, а недостатком других-непрерывность воспр01изведен1и  нестационарных процессов И1 невозможность задержать этот процесс на то или иное врем .

Предлагаема  модель синхронного генератора, состо ща  из нескольких динамометров, фазорегул тора, ламповых. усилителей, потенциомет 1ов и вспомогательных деталей, позвол ет осуществить новый тип установки дл  моделировани  сложных электроэнергетических систем, отличающейс  всего тем, что воспроизводимый нестационарный процесс может быть остановлен на любой промежуток времени и затем вновь продолжен с того же момента, на котором он был остановлен.

С этой целью (см. фиг. 1) синхронна  мащина моделируетс  продольной переходной реактивностью .id и двум  напр жени ми, одно из которыхпропорционально

Iq(xd-xd) и непрерывно следует изменению поперечного тока синхронной машины, а другое, сдвинутое на 90° по отнощению к первому, пропорционально продольной переходной э. д. с. - Ed. При этом э. д. с. - Ed с поМощью динамометров автоматически измен етс  по фазе - при изменении активной нагрузки или воздействии регул тора частоты, а по величине - при изменении реактивной нагрузки или воздействии регул тора напр жени . - Схема изменени  э. д. с. -.Ed выполнена таким образом, что.при торможении подвижной системы динамометров или при отключении св зи подвижной системы динамометров с управл емыми ими ПОЛзункЗлМи потенциометров изменение Ed прекращаетс  и сохра-н етс  режим, соответствующий данному моменту. При сн тии торможени  или включении св зи динамометров с потенциометрами нестаиционарный Процесс продолжаетс  с того же момента, на котором он был остановлен.

Как показано на фиг. 2 (схема предлагаемой модели), напр жение, пропорциональное Ed, снимаетс  с потенциометра /, а напр жение, пропорциональное Iq(xd-xd), - с потенциометра 2, на который подаетс  напр жение от проектора 3, 4, воспроизвод щего проекцию вектора тока генератора на э. д. с. - Ed.

В качестве проектора может быть использована схема, показанна  на фиг. 2, состо ща  из индуктора 3 и ваттметра 4, либо люба  из известных схем со статистическими или механическими преобразовател ми.

К рамке ваттметра 4 подаетс  напр жение от трансформатора 5 через усилитель 6 мощности. Рамка находитс  в магнитном поле катущек, обтекаемых током от усилител  7 тока . Фаза тока в рамке ваттметра с помощью сопротивлени  8 подбираетс  такой, чтобы момент, развиваемый рамкой, был пропорционален току Iq, т. е. проекции тока генератора на вектор э. д. с. - Ed.

Рамка ваттметра механически св зана € рамкой индуктора 3, котора  находитс  в поле, создаваемом напр л ением трансформатора 5, усиленном в усилителе 6. Поле индуктора 3 сдвинуто по фазе таким образом, чтобы напр нсение, снимаемое с потенциометра 2, было сдвинуто по отноптению к напр жению, снимаемому с потенциометра / на &0°.

Напр жени , снимаемые с потенциометров / и 2, подаютс  на вход усилител  мощности 9, стабилизированного известны.м Способом так, чтобы величина -выходного напр жени , а такл{е его фаза по отнощению к напр жению входа не зависела от нагрузки.

Потенциометр / имеет два ползунка , один Из которых управл етс  динамометром / и служи д.ч  изменени  э. д. с. при из.менении скорости и демпферного момента ротора моделируемого генератора, а другой управл етс  динамометром /// и служит воспроизведени  вли ни  процессов в цепи возбуждени  синхронной мащины.

Динамометр /// имеет две ваттметровые системы, одна из которых - задающа  питаетс  от посто нного источника тока 10, а друга  - след ща  питаетс  от усилител  7 тока и усилител  6 мОЩности, причем фаза магнитных потоков след пхей системы сдвинута с помощью фазосдвигающей цепочки, не показанной по схеме, таким образом, что вращающий момент этой системы получаетс  пропорциоНальным продольной составл юн1ей нагрузочного тока генератора.

В установивщемс  режиме моменты обеих ватт.метрОБых систем динамометра /// направлены навстречу и уравновещивают друг дру1а.

При увеличении тока Id, вызванного , например, коротким замыканием на клеммах а, б, через которые модель подключаетс  к внещней сети , момент след щей ваттметровой системы увеличитс  и диск динамометра придет во вращение, увлека  ползунок потенциометра /. При этом движение ползунка потенциометра / будет уменьщать снимаемое с него напр жение, воспроизвод  действие наведенных токов в роторе синхронной мащины.

Динамометр /// имеет электромагнитный демпфер //, с помопхью которого .молхет быть установлена нужна  скорость движени  диска и таким образом воспроизведена нужна  посто нна  времени ротора синхронной мащины.

Дл  момента, предществующего короткому замыканию, когда система была уравновещена, можно написать:

Мс.,,„,.

При возникновении короткого замыкани  возникает ток и избыточный момент:

М,,-)к IdK,.K Id

След

Так как EdK.3 Ed+IdK.3(xd+xd)

и Ed,d+Id,,,(xd+x(f), то ДЖ л:/«з-«/„а,..

Скорость диска, вследствие малой его инерции и хорошего демпфировани , пропорциональна избыточному моменту, т. е.

(Ed,.,-Ed,,,). (1)

С другой стороны, благодар  св зи диска динамометра Я/ с ползунком потенциометра 1, движение которого вызывает изменение, можно написать , что

Ed с + ft-Ja ii,

d-Ed откуда ч -

или, принима  во внимание формулу (1),

dEd Ed., ,--,

что соответствует уравнению затухани  э. д. с. при коротком замыкании.

Дл  моделировани  возбудител  синхронной машины предусмотрен динамометр IV, имеюш,ий также две ваттметровых системы, одна Из которых питаетс  от посто нного «сточника тока 10, а друга  питаетс  от лампового усилител  12, управл емого регул тором напр жени  13 ил1И его моделью.

В установившемс  режиме моменты обеих ваттметровых систем уравновешивают друг друга.

При снижении напр жени  на клеммах а, б вследствие, например, короткого замыкани  диск динамометра придет во враш,ение, заставл   двигатьс  ползунки потенциометров 14 и J5.

Движение ползунка потенциометра 15 придает экспотенциальный закон скорости движени  диску динамометра /V, а движение ползунка потенциометра 14 в соответствии с этим законом измен ет момент задаюшей системы динамометра /Я, воспроизвод , таким образом, эффект изменени  возбуждени .

Изменение скорости вращени  вектора э. д. с. синхронной машины осуществл етс  с помощью динамометров / и //, воздействуюЩ,их на фазорегул тор 16.

Динамометр / имеет две ваттметровых системы, одна из которых - задаюша  питаетс  от посто нного источника тока и создает момент, пропорциональный мощности; развиваемой турбиной, а друга  - след ща  создает момент направленный, в установившемс  режиме, навстречу первому и равный мощности, отдаваемой генератором, дл  чего к этой системе подводитс  напр жение и ток выходной цепи устройства.

Если мощность выходной цепи устройства вследствие, например, посадки напр жени  на клеммах а, б, вдруг уменьщитс , диск динамометра / начнет вращатьс , увлека  ползунки потенциометра 16 и 1. При этом движение ползунка потенц юметра / воспроизводит изменение величины э. д. с. синхронной машины ВСледствие изменени  скорости ротора генератора, а движение ползунка потенциометра 16 вызовет движение диска динамометра II и изменение фазы э. д. с. синхронной машины. Увеличение фазы вызовет увеличение мощности выходной цепи устройства и увеличение мощности , развиваемой след щей системой динамометра /, и замедление вращени  диска, котда мощность выходной цепи устройства достигает первоначального значени , диск динанометра / остановитс .

Однако диск динамометра П будет вращатьс  с максимальной скоростью , поскольку ползунок потенциометра 17 до этого момента все врем  перемещалс . Поскольку фаза напр жени  фазорегул тора будет продолжать увеличиватьс , то будет увеличиватьс  и мощность выходной цепи устройства, котора  теперь станет больше первоначальной и диск динамометра начнет вращатьс  в обратную сторону, увлека  в обратную сторону и ползунки потенциометров 17 и 1. Скорость углового перемещени  вектора выходного напр жени  фазорегул тора 16 начнет уменьщатьс , затем, перейд  через нулевое значение, станет отрицательной . Колебательный процесс будет повтор тьс , но все с меньщей амплитудой , что определ етс  наличием движени  ползунка потенциометpa /, св занного с диском динамометра /.

Скорость вращени  диска первого динамометра

а) (P,,s-P,s), (2)

где Рслед И Р зад - МОМвНТЫ, раЗВЙваемые след щей и задающей системами динамометра.

Диск динамометра / св зан с ползунком -потенциометра 17, от которого питаетс  одна из обмоток динамометра //, ПоэтОМу скорость вращени  диска динамометра // может быть выражена уравнением

«rjjojju /,(3)

откуда

d ш, .(4)

Диск второго динамометра св зан с ротором фазорегул тора, воспроизвод щего Ed, поэтому скорость изменени  фазы будет пропорциоиальна скорости диска динамометра //.

d3

- .-..

Диск динамометра / воздействует, крОМе потенциОМетра 17, еще «а потенциометр /, вызыва  изменение Ed и соответствующее изменение мощности, выдаваемой моделью генератора . Величина этого изменени , таким образом, пропорциональна числу оборотов, сделанному диском динамометра /.

(.1 (iSdo

, +с.

В результате уравнение движени  дл  вектора Ed может быть написано так:

,

J 1 ,0 Л-Й , - К / J

df

dt

что соответствует уравнению движени  ротора синхронной мащины с учетом деМПферного момента.

Дл  воспроизведени  регул тора скорости турбины задающа  система динамометра / св зываетс  с диском динамометра /, который перемещает ползунок потенциометра 18. Напр жение , снимаемое с последнего, из .мен етс  при движении диска динамометра / в соответствии с характеристикой Я /(о)) регул тора скорости .

Св зь дисков динамометров с ползунками Может быть либо непосредственной через черв чную передачу либо, в цел х уменьшени  трени , с помощью известных фоторелейных или иных усилительных схем.

Предмет изобретени 

Claims (5)

1.Автоматическа  модель синхронного генератора, воспроизвод ща  стационарные и нестационарные режимы этого генератора, о тл и ч а ю щ а   с   тем, что, с целью ускорени  и облегчени  исследований режимов электрических систем и устойч ивости параллельной работы генераторов, воспроизводимый нестационарный процесс э.ггектрической системы может быть в ,-побо 1 момент остановлен с сохранением режима в момент остановки и вновь возобновлен ic того же момента При помощи системы электромеханических приборов , котора  позвол ет осуществить изменение э. д. с. синхронной мащины таким образом, что при торможении подвижной системы электромеханических приборов прекращаетс  и сохран етс  режим, соответствующий данному моменту, а при сн тии торможени  нестационарный процесс продолжаетс  с того момента, на котором он был остановлен .

2.Автоматическа  модель по п. 1, отличаюи1а с  тем, что дл  воспроизведени  изменени  величины э. д. с. синхронной машины и действи  регул тора возбуждени  эти процессы имитируютс  с помощью динамо.метров, одна из обмоток которых питаетс  от потенциометров, причем ползунки последних дл  получени  экопотенщиального характера изменени  процесса св зываютс  с диском динамометров.

3.Автоматическа  модель по п. 1, о т л и ч а ю н а   с   тем, что дл  изменени  фазы э. д. с. генератора применены два динамометра, один из которых измен ет скорость вращени  другого пропорционально относительной скорости вращени  ротора синхронной мащины, а другой измен ет относительное положениеротора фазорегул тора. соответственно

изменению относительного положени  ротора моделируемой синхронной маШИны.

4. Автоматическа  модель по п. 1, отличающа с  тем, что дл  учета демпферных моментов и изменени  э. д. с. синхронной машины соответственно изменению скорости ее ротора один из динамометров по п. 3

измен ет э. д. с. генератора пропорционально скорости ротора.

5. Автоматическа  модель по п. 1 отличающа с  тем, что, с целью моделировани  посто нной времени, посто нна  времени цепи возбуждени  воспроизводитс  электромагнитным торможением динамометров .

ncl)

xd ЛЯЯЯГ-о