Устройство для определения электромагнитных постоянных времени обмоток синхронной электрической машины

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОСТОЯННЫХ ВРЕМЕНИ ОБМОТОК СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИ- . ЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащее датчики тока, установленные в каждой из фаз якорной обмотки и в обмотке возбуждения , и датчик напряжения, включенный между двумя фазами якорной обмотки, измерительные приборы, подключенные к датчикам через переключатель и согласующие блоки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности , устройство снабжено блоком измерения сигнала внезапного короткого замыкания, блоками измерения сигнала гашения поля и ударного короткого замыкания в обмотке якоря и в обмотке возбуждения , при этом к входу блока измерения сигнала внезапного короткого замыкания подключены датчики тока якоря, к входу блока измерения сигнала гашения поля обмотки якоря подсоединены датчики тока и напряжения якоря, а к входу блока изме- . рения сигнала гашения поля обмотки возбуждения подключены датчик тока обмотки возбуждения, причем все выходы измерительных блоков через переключатель соединены с измерительными приборами. 2. Устройство по П.1., о т л и (Л чающееся тем, что, блок измерения сигнала внезапного короткого замыкания в фазе обмотки якоря содержит операционный усилитель, запускающих импульсов, два бло-. ка формирования и выдачи управляющих импульсов, бесконтактные управ ляемые ключи, блок запоминания, сумматор постоянного и переменного напряжений, компаратор, интеграторы о Oi времени, реле тока и напряжения, опорные источники постоянного и переменного напряжений, выход операционного усилителя подключен к входу блока запускающих импульсов, к входу сумматора переменного напряжения и сигнальным входам бесконтактных управляемых ключей, выход блока запускающих импульсов подключен к входу первого блока формирования и выдачи управляющих импульсов для запоминания сигнала в начале участка и на нижней границе, выход которого подключен к управляющим

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(5 > G 01 К 31/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3635656/24-07 (22) 24.06.83 (46) 07.03.85. Бюл. № 9 (72) А. И. Судаков, Н. В. Вяткин и В.Ю. Сковородин (71) Пермский политехнический институт (53) 621.313 (088.8) (56) 1. Сиунов Н.С. и Микляев Н.С.

Метод аппроксимации графика переходного процесса при исследовании машин переменного тока с помощью частотных характеристик. — Электричество", 1964, № 2, с. 38-42.

2. Зубков 10.С. и др. Обработка недостоверных измерений в автоматизированной системе испытаний электрических.машин. Известия АН Латвийской ССР, 1974, № 6, с. 99-104.

3. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. Л., "Энергия", 1968, с. 421-443, 361-467. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОСТОЯННЫХ

ВРЕМЕНИ ОБМОТОК СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащее датчики тока, установленные в каждой из фаз якорной обмотки и в обмотке возбуждения, и датчик напряжения, включенный между двумя фазами якорной обмотки, измерительные приборы, подключенные к датчикам через переключатель и согласующие блоки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности, устройство снабжено блоком измерения сигнала внезапного короткого замыкания, блоками измерення сигнала гашения поля

„„SU„„11440 1 A и ударного короткого замыкания в обмотке якоря и в обмотке возбуждения, при этом к входу блока измерения сигнала внезапного короткого замыкания подключены датчики тока якоря, к входу блока измерения сигнала гашения поля обмотки якоря подсоединены датчики тока и напряжения якоря, а к входу блока изме-, рения сигнала гашения поля обмотки возбуждения подключены датчик тока обмотки возбуждения, причем все выходы измерительных блоков через переключатель соединены с измерительными приборами.

2. Устройство по п.1., о т л ич а ю щ е е с я тем, что, блок измерения сигнала внезапного короткого замыкания в фазе обмотки якоря содержит операционный усилитель, бл к запускающих импульсов, два блока формирования и вьдачи управляющих импульсов, бесконтактные управляемые ключи, блок запоминания, сумматор постоянного и переменного напряжений, компаратор, интеграторы времени, реле тока и напряжения, опорные источники постоянного и переменного напряжений, выход операционного усилителя подключен к входу блока запускающих импульсов, к входу сумматора переменного напряжения и сигнальным входам бесконтактных управляемых ключей, выход блока запускающих импульсов подключен к входу первого блока формирования и вЫцачи управляющих импульсов для запоминания сигнала в начале участка и на нижней границе, выход которого подключен к управляющим

В 1144061 входам соответствующих бесконтактных управляемых ключей, выходы которых подключены к входам блока запоминания, выход блока запоминания сигнала на нижней границе подключен к одному из входов сумматора постоянного напряжения, к второму входу которого подключен опорный источник постоянного напряжения, а выход сумматора подключен к одному из входов компаратора, к другому входу которого подключен выход сумматора переменного напряжения, к второму входу которого подключен опорный источник переменного напряжения, к выходу компаратора подключено реле напряжения для запуска второго блока формирования и выдачи управляющих импульсов .для верхней граничил, выход которого подключен к управляющим входам соответствующих бесконтактных управляемых ключей. с выходами, подключенными к входам блока запоминания сигнала на верхней границе.

3. Устройство по п.1, о т л ич а ю m, е е с я тем, что, блок измерения сигнала гашения поля и ударного возбуждения в обмотке якоря содержит два операционных усилителя, блок запускающих импульсов, два блока формирования и выдачи управляющих импульсов, бесконтактные управляемые ключи, блоки запоминания, компаратор, интеграторы времени, реле напряжения и блок переключения, один иэ операционных усилителей подключен к датчику тока, другой " к датчику напряжения якоря, выход соответствующего операционного усилителя подключен через соответствующий переключатель блока переключения к входу блока запускающих импуль. сов, к одному из входов компаратора и сигнальным входам бесконтактных управляемых ключей, выход блока запускающих импульсов подключен к

Изобретение относится к электротехнике, к области испытания крупвходу первого блока формирования и выдачи управляющих импульсон для запоминания сигнала в начале процесса и на нижней границе, выход которого подключен к управляющим входам соответствующих бесконтактных управляемых ключей с выходами, подключенными к входам блока эапо" минания, соответствующий выход блока запоминания сигнала на нижней границе подключен через соответст-. вующий переключатель блока переключения к второму входу компаратора, на выходе которого включено реле запуска напряжения для второго блока формирования и выдачи управляющих импульсов для верхней границы, выход которого подключен к управляющим входам соответствующих бесконтактных управляемых ключей с выходами, подключенными к входам блока запоминания сигнала, на верхней границе.

4. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, блок измерений сигнала гашения поля и ударного возбуждения в обмотке ротора содержит два операционных усилителя, блок управления с релейной сборкой, блоки запоминания, компаратор, интеграторы времени, многопозиционный переключатель, реле запуска, управляющий вход блока подключен к входу блока управления с релейной сборкой, выходы операционных усилителей подключены одновременно к одному из входов компаратора и через контакты реле блока управления с релейной сборкой — к входам блоков запоминания, выход соответствующего блока запоминания сигнала на нижней границе подключен через соответствующий переключатель к второму входу компаратора,на выходе которого включено реле запуска, замыкающий контакт которого включен на входе интеграторов.

I ных электрических машин, а именно к определению периодических и апе1144061 риодических постоянных времени по результатам испытаний синхронных электрических машин.

Известно устройство для определения электромагнитных постоянных времени обмоток синхронной электрической машины, содержащее датчики тока и напряжен@я. С их помощью измеряют непрерывно мгновенные значения сигнала переходного процесса, запомина- 10 ют их, далее обрабатывают полученную информацию с применением графоаналитических операций или путем перене-. сения операций обработки сигнала переходного процесса в 3ВМ (1) .

Недостатками указанного измерительного устройства являются малая точность и .большое время определения постоянных времени.

Известно устройство для автомати- 20 зированного определения электромагнитных постоянных времени обмоток синхронной электрической машины, содержащее датчики первичной информации, блок программного опроса дат- 25 чиков, блоки регистрации мгновенных значений периодически изменяющихся величин, блоки преобразования аналоговых величин в код и вычислитель (2) .

Уже на стадии съема информации и поступлении ее в 3ВМ в условиях помех результат измерения резко отклоняется от значения, экстраполированного по предыдущим значениям, поэтому возникает необходимость в разработке специальных алгоритмов по дополнительной обработке результатов измерения, а это усложняет устройство и увеличивает время об- 40 работки информации.

Известно также устройство для определения электромагнитных постоянных времени обмоток синхронной электрической машины, содержа- 45 щее датчики тока, установленные в каждой иэ фаз якорной обмотки и в обмотке возбуждения, и датчик напряжения, включенный между двумя фазами якорной обмотки, измерительные приборы, подключенные к датчикам через переключатель и согласующие блоки (3Q .

Недостатками известного устрой, ства являются низкие точность и 55 производительность.

Цель изобретения — повышение точности и производительности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения электромагнитных постоянных времени обмоток синхронной электрической машины, содержащее датчики тока, установленные в каждой из фаз якорной обмотки и в обмотке возбуждения, и датчик напряжения, включенный между двумя фазами якорной обмотки, и измерительные приборы, подключенные к датчикам через переключатель и согласующие блоки, снабжено блоком измерения сигнала внезапного короткого замыкания, блоками измерения сигнала гашения поля и ударного короткого замыкания в обмотке якоря и в обмотке возбуждения,при этом к входу блока измерения сигнала внезапного короткого замыкания подключены датчики тока якоря, к входу блока измерения сигнала гашения поля обмотки якоря подсоединены датчики тока и напряжения якоря, а к входу блока измерения сигнала гашения поля обмотки возбуждения подключены датчик тока обмотки возбуждения, причем все выходы измерительных блоков через переключа- . тель соединены с измерительньии приборами. !

Блок измерения сигнала внезапного короткого замыкания в фазе обмотки якоря содержит операционный усилитель, блок запускающих импульсов, два блока формирования и выдачи управляющих импульсов, бесконтактные управляемые ключи, блок запоминания, сумматор постоянного и переменного напряжений, компаратор, интеграторы времени, реле тока и напряжения, опорные источники постоянного и переменного напряжений, выход операционного усилителя подключен к входу блока запускающих импульсов, к входу сумматора переменного напряжения и сигнальным входам бесконтактных управляемых ключей, выход блока запускающих импульсов подключен к входу первого блока формирования и выдачи управляющих импульсов для запоминания сигнала"в начале участка и на нижней границе, выход которого подключен к управляющим входам соответствующих бесконтактных управляемых ключей, выходы которых подключены к входам блока запоминания, выход блока запоминания сигнала на нижней границе подключен к одному иэ

1144061

55 входов сумматора постоянного напряжения, к второму входу которого подключен опорный источник постоянного напряжения, а выход сумматора подключен к одному из входов компаратора, к другому входу которого подключен выход сумматора переменного напряжения, к второму входу которого подключен опорный источник переменного напряжения, к выходу компаратора подключено реле напряжения для запуска второго блока формирования и выдачи управляющих импульсов для верхней границы, выход которого подключен к управляющим входам соответствующих бесконтактных управс ляемых ключей с выходами, подключенными к входам блока запоминания сигнала на верхней границе.

Блок измерения сигнала гашения поля и ударного возбуядения в обмотке якоря содержит два. операционных усилителя, блок запускающих импульсов, два блока формирования и выдачи управляющих импульсов, бесконтактные управляемые ключи, блоки запоминания, компаратор, интеграторы времени, реле напряжения и блок переключения, один из операционных усилителей подключен к датчику тока, другой — к датчику напряжения якоря. выход соответствующего операционного усилителя подключен через соответствующий переключатель блока переключения к входу блока запускающих импульсов, к одному из входов компаратора и сигнальным входам бесконтактных управляемых ключей, выход блока запускающих импульсоь подключен к входу первого блока формирования и выдачи управляющих импульсов для запоминания сигнала в начале процесса и на нижней границе, выход которого подключен к управляющим входам соответствующих бесконтактных управляемых ключей с выходами, подключенными к входам блока запоминания, соответствующий выход блока запоминания сигнала на нижней границе подключен через соответствующий переключатель блока переключения к второму входу компаратора, на выходе которого включено реле запуска напряжения для второго блока формирования и выдачи управляющих импульсов для верхней границы, выход которого подключен к управляющим входам соответствующих бесконтактных управляемых ключей с выходами, подключенными к входам блока запоминания сигнала на верхней границе.

Блок измерения сигнала гашения поля и ударного возбуждения в обмотке ротора содержит два операционных усилителя, блок управления с релейной сборкой, блоки запоминания, компаратор, интеграторы времени, многопозиционный переключатель, реле запуска, управляющий вход блока подключен к входу блока управления с релейной сборкой, выходы операционных усилителей подключены одновременно к одному из входов компаратора и через контакты реле блока управления с релейной сборкой — к входам блоков запоминания, выход соответствующего блока запоминания сигнала на нижней границе подключен через соответствующий переключатель к второму входу компаратора, на выходе которого включено реле запуска, замыкающий контакт которого включен на входе интеграторов.

На фиг.1 представлена общая схема устройства, на фиг.2 — блок-схема блока измерения сигнала переходного процесса при внезапном коротком замыкании в фазах обмотки якоря; на фиг.З вЂ” схема блока измерения сигнала гашения поля или ударного возбуждения в обмотке якоря на фиг.4 — схема блока измерения сигнала гашения поля или ударного возбуждения в обмотке ротора.

Устройство содержит испытуемую синхронную машину 1, коммутационный аппарат 2 с дистанционным управлением (выключатель), предназначенный для короткого замыкания всех трех фаз обмоток якоря испытуемой машины 1, обмотку 3 возбуждения с гасительным сопротивлением, датчик

4 первичной информации (датчик тока) в первой фазе обмотки якоря,выход датчика 4 подключен к входу гервого согласующего блока 5, выход которого подключен к входу первого блока б измерения сигнала внезапного короткого замыкания, выход блока 6 подключен к первому групповому измерительному прибору 7, датчик Я первичной информации (датчик тока) во второй фазе обмотки якоря, выход датчика 8 подключен к входу второго согласующего блока 9, выход

1144061 которого подключен к входу второго блока 10 измерения сигнала внезапного короткого замыкания, выход блока 10 подключен к второму групповому измерительному прибору 11; 5 датчик 12 первичной информации (датчик тока) в третьей фазе обмотки якоря, выход датчика подключен к входу третьего согласующего блока

13, выход которого подключен к

1О входу третьего блока 14 измерения сигнала внезапного короткого замыкания, выход блока 14 подключен к третьему групповому измерительному прибору 15; датчики 16 и 17 первич1S ной информации в одной иэ фаз обмотки якоря, выходы датчиков подключены к входу четвертого согласующего блока 18, выходы которого подключены к входам блока 19 измерения сигнала гашения поля или ударного возбуждения в одной из фаз обмотки якоря, выход блока 19 подключен к четвертому групповому измерительному прибору 20; датчик 21 первич 25 ной информации в обмотке возбуждения, выход датчика 21 подключен к входу пятого согласующего блока 22, выход которого подключен к измери.тельному входу блока 23 измерения 30 сигнала гашения поля или ударного возбуждения в обмотке ротора, выход блока 23 подключен к шестому групповому измерительному прибору 24, Блоки 6, 10 и 14 измерения сигнала переходного процесса при внезапном коротком замыкании в фазах обмотки якоря по своему устройству и принципу действия идентичны. Блоксхема одного иэ них, например блока 40

6 приведена на фиг.2.

Блок-схема блока 6 содержит операционный усилитель 25, блок 26 запускающих импульсов, сумматор 27 переменного напряжения, бесконтакт- 45 ные управляемые ключи 28, блоки 29 и 30 формирования и выдачи управляющих импульсов, блоки 31 запоминания, сумматор 32 постоянного напряжения, делитель 33 напряжения, компаратор 50

34, реле 35 напряжения, контакт 36 реле 35 напряжения, реле 37 тока, контакт 38 реле 37 тока, контакты

39 и 40 реле управления, интеграторы 41 времени, многопозиционный переключатель 42. Выход усилителя 25 одновременно подключен к входу блока

26, к входу сумматора 27 и через контакт 40 — к сигнальным входам ключей 28.

Выход блока 26 подключен через контакты управляемых реле к входу блока 29 (для запоминания сигнала в начале переходного процесса и на нижней границе), выход которого подключен к управляющим входам соответствующих ключей 28 с выходами, подключенными к входам блока 31.

Выход блока 31 запоминания сигнала на нижней границе подключен к одному из входов сумматора 32, к второму входу которого подключен источник постоянного напряжения =U. Выход сумматора 32 подключен через делитель 33 напряжения к одному из входов компаратора 34, к второму входу которого подключен выход сумма тора 27, на втором входе сумматора

27 включен источник переменного напряжения О. К выходу компаратора

34 подключено реле 35, через контакт 38 которого вход блока 30 подключен к шине запуска. Выход блока.30 подключен к управляющим входам соответствующих ключей 28 с выходами, подключенными к входам блока 31 (для запоминания сигнала на верхней границе). К входам интеграторов 41 через контакт 39 (реле управления) подключен эталонный источник постоянного напряжения U а выходы интеграторов 41 и блока 31 подключены через многопозиционный переключатель 42 к групповому измерительному прибору 7.

Блок 19 измерения сигнала гашения поля или ударного возбуждения в обмотке якоря (фиг.3) содержит. операционные усилители 43 и 44, переключатели 45 и 46 режима (верхнее положение- гашение поля, нижнее — ударное возбуждение), блок

47 запускающих импульсов, компаратор 48, бесконтактные управляемые ключи 49, блоки 50 и 51 формирования и выдачи управляющих импульсов, блоки 52 запоминания, делители 53-56 напряжения, реле 57 напряжения, контакт 58 реле 57 напряжения, токовое реле 59, контакт 60 токового реле 59, контакт 61 реле управления, интеграторы 62 времени, многопозиционный переключатель 63. Выходы усилителей 43 и 44 одновременно подключены через переключатели 45 и

1144061

10 I0

46 к входу блока 47, к одному из входов компаратора 48 и сигнальным входам ключей 49. Выход блока 47 подключен через контакты управляемых реле к входу блока 50 для запоминания сигнала вначале процесса и на нижней границе. Выход блока 50 подключен к управляющим входам соответствующих ключей 49, подключенных к входам блоков 52, выход соответствующего блока 52 запоминания сигнала на нижней границе подключен через соответствующий переключатель (45 или 46} и делитель (53,54 или

55,56) напряжения к второму входу компаратора 48, а к его выходу подключено реле 57, через контакт 58 которого реле 59 подключено к шине питания. Вход блока 51 подключен через контакт 60 (реле 59) к пусковой шине, а его выход подключен к управляющим входам соот, ветствующих ключей 49 с выходами, подключенными к входам блока 52 запоминания на верхней границе. К входам интеграторов 62 через контакт 61 (реле управления) подключен эталонный источник постоянного напряжения U а выходы интеграторов 62 и блока 52 подключены через многопозиционный переключатель 63 к групповому измерительному прибору 20.

Схема блока 22 измерения сигнала гашения поля или ударного возбуждения в обмотке ротора (фиг.4) включает переключатели 64 и 65 режима (гашения поля и ударного возбуждения), операционные усилители 66 и 67, компаратор 68, блоки 69 запоминания сигнала переходного процесса, делители 70 и 71 .напряжения, реле 72 напряжения, блок

73 управления с релейной сборкой, контакт 74 реле управления, интеграторы 75 времени, многопозиционный переключатель 76. Управляющий вход блока 22 подключен к входу блока 73, выходы усилителей 66 и 67 одновременно подключены к одному из входов компаратора 68 и через контакты управляемых реле блока 73 к входам блока 69, выход соответствующего блока 69 запоминания

/сигнала на нижней границе подключен через соответствующий переключатель и делитель 70 или 71 напряжения к второму входу компаратора 68.На выходе компаратора 68 включено реле

72 запуска для запоминания сигнала на верхней границе. К входам интеграторов 75 через контакт 74 (реле управления) подключен эталонный источник постоянного напряжения U,à выходы интеграторов 75 и блока 69 подключены через многопозиционный переключатель 76 к групповому измерительному прибору 23.

Сущность предложения заключается в следующем.

Синусоидальный, затухающий по экспоненциальному закону, сигнал обмотки якоря усиливают и запоминают в заданных точках переходного процесса. Положительную и отрицательную амплитуды полуволн первого периода (время Т ) запоминают непосредствечно и одновременно с этим сигнал преобразуют в прямоугольную форму, дифференцируя фронты которого получают серию коротких пусковых импульсов обеих полярностей. Затем увеличивают скважность полученных пусковых импульсов в два раза, сохраняя сдвиг между разнополярными пусковыми импульсами (полученных от прямоугольного импульса), равный половине периода тока якоря, и преобразуют их в управляющее напряжение обеих полярностей, которое представляет собой также сдвинутую на половину периода тока якоря последовательность положительных и отрицательных импульсов одна относительно другой.

Управляющее напряжение первой последовательности разнополярных импульсов сдвигают относительно начала переходного процесса на время первого периода сигнала тока . якоря, а управляющее напряжение второй последовательности — на время

n, n ". ан (3-5) "росч <а«раси расчетное значение постоянной времени сверхпереходной составляющей переходного процесса. Положительные и отрицательные амплитуды полуволн сигнала второго, третьего и т.д. периодов от начала процесса запоминают во время появления первой последовательности управляющего напряжения, а амплитуды полуволн сигнала двух-трех периодов на ниж ней границе t„ запоминают ь момен1144061

12 ты появления второй последователь-ности управляющего напряжения.

После запоминания амплитуды первой полуволны на нижней границе из нее вычитают установившееся постоянное значение (величину которого устанавливают до испытания), разность напряжений уменьшают на

32-35% и полученную разность постоянных напряжений сравнивают с разностью переменного напряжения сигнала и его установившегося значения. Момент сравнения, соответствующих верхней границе t» запоминают, а напряжение сравнения преобразуют в управляющее напряжение отрицательной полярности, за время действия которого в области верхней границы переходного процесса t> запоминают положительные и отрицательные амплитуды полуволн сигнала двух-трех периодов. После установления переходного процесса запоминают установившееся значение сигнала на одном-двух периодах.

После запоминания сигнала в указанных выше точках переходного процесса его измеряют и расчитывают искомые постоянные времени по специально полученной формуле.

Значения токов переходной составляющей определяют по измеренным амплитудным значениями сигнала 7м на нижней и верхней границах переходного процесса затухающего практически по одной экспоненте

15

35

l7hlj 17м(Ф2)! (1) ) 7м(;,.1) -2) 1

)7м 1 )1 )

)7м1 ) 8clIIA)1м )< ) i )

)7мjl+ li

)ij), если ) ) ) 7м ) (3)

1,10 — число точек измерения, где = 1,2, 40

4Π— установившееся значение тока.

По измеренным амплитудным значениям полуволн сигнала на начальном участке переходного процесса опре- 45 деляют значения сверхпереходной и апериодической составляющих: .(. /л! =Р ) ) )-) 7 )-S) 7Ä) =)ОЯ 7м +О,Т5 7м(+ -0,<257м (2) 50 — составляющая тока меж1 ду огибающим и нулевым уровнем сигнала в -х точках измерения переходного процесса, л

70, — средние значения параметров переходной составляющей, полученные по измерениям Ум на границах 11, и

В режиме внезапного короткого за ll мыканий значения 41, и токов i1 и

I ° И на нижней границе, i „и

aj целесообразнее выбирать с первого полупериода от начала переходного процесса, т.е. при 1 = 2. Значения 1 и токов 1 и на верх-В 1 ней гРанице, в и 1оЬ определяют аналогично переходной составляющей, т.е. из условия 1 = (0 32-0,35)

1 н < дь = (0,32-0,35) он, Составляющие для определения постоянных времени в обмотке якоря в режимах гашения поля и ударного возбуждения определяют по (1) и (2) аналогично описанному с учетом отсутствия установившегося значения и апериодической составляющей сигнала.

Сигнал переходного процесса в обмотке возбуждения одновременно усиливают и преобразуют в управляющее напряжение, с помощью которого сигнал коммутируют в точках аналогично описанному, запоминают и измеряют ° При этом значения переходной составляющей сигнала в режиме гашения поля для вычисления перел ходной постоянной времени равны непосредственно измеренным значениям сигнала, а в режиме ударного возбуждения — разности между установившимся значением и измеренным значением сигнала.

Независимо от длительности протекания переходного процесса в обмотках машины верхнюю границу t (для измерения сигнала в области переходной составляющей) задают во всех режимах из условия минимально возможной погрешности искомой пел реходной постоянной времени о, В результате повышается точность определения не только переходной,то и сверхпереходной постоянной врелн мени

1144061

10

35

50

Устройство в режиме измерения сигнала внезапного короткого замыкания .работает следующим образом.

После замыкания масляным выключателем 2 фаз A 8, С обмотки якоря испытуемой машины 1 накор тко электрический сигнал с выхода согласующих блоков 5, 9 и 13 поступает на вход линейных операционных усилителей — блоков 6, 10 и 14, работающих идентично, поэтому рассмотрим работу, например, блока 6.

Сигнал усиливается и через замыкающийся (одновременно с масляным выключателем) контакт 40 (реле управления) поступает на шину, к ко> торой подключены бесконтактные управляемые ключи 28. Входы первых блоков 31 запоминания подключаются к шине через контакты управляемых реле и амплитуды обеих полярностей сигнала первого периода запоминаются. Одновременно с этим сигнал с выхода усилителя поступает на вход блока 26, в котором преобразуется из синусоидального в прямоугольное напряжение, а затем в серию разнополярных пусковых импульсов с удвоенной скважностью. Эти импульсы запускают блок 29, в котором с помощью переключателей и времязадающих цепочек задана, с шагом периода тока якоря, длительность разнополярных импульсов, образующих первую серию, начало которой сдвинуто от начала процесса на время первого периода.

С выхода блока 29 управляющие импульсы поочередно поступают на соответствующие управляющие входы ключей 28, которые, открываясь синхронно с управляющими импульсами, подключают шину синусоидального сигнала к соответствующим входам блока 31 запоминания на время, равное одной полуволне, после чего отключают ее. Происходит запоминание амплитуды положительных и отрицательных полуволн сигнала второго, третьего и т.д. периодов начального участка процесса. Аналогично запоминают сигнал на нижней границе в момент времени соответствующего промежутку времени от начала переходного процесса до момента времени в области нижней границы участка переходного процесса. Постоянное напряжение, соответствующее амплитуде первой полуволны нижней границы t, поступает с выхода блока

31 на инверсный вход сумматора 32.

Туда же подано постоянное напряжение, равное амплитуде установившегося сигнала переходного процесса, величину которого определяют в момент калибровки до испытания. Разность постоянных напряжений с выхода сумматора 32 уменьшается делителем 33 до 0,32-0,35 (32-35%) от первоначального уровня и поступает на прямой вход компаратора 34. Одновременно сигнал с выхода операционного усилителя 25 поступает на инверсный вход сумматора 27, сюда же подано установившееся, переменное

20, напряжение, а разность переменных напряжений с выхода сумматора 27 поступает на инверсный вход компаратора 34. Как только амплитуда синусоидального сигнала сравнивается или становится ниже разности постоянных напряжений, на выходе компаратора 34 срабатывает реле 35, затем реле 37 запускает блок 30.

Блок 30, работающий аналогично блоку

29, выдает серию управляющих импульсов, поступающих на соответствующие управляющие входы ключей 28 и начинается процесс запоминания сигнала на верхней границе аналогично описанному.

Время, равное от начала переходного процесса до конца первого периода, до нижней tz и верхней t8 границ переходного процесса измеряют интеграторами 4 1 времени, которые запускают одновременно с началом переходного процесса путем замыкания на их общем входе контакта 39 (реле управления) и отключают раз45 мыканием индивидуальных входов этих интеграторов в моменты времени Т (длительность первого периода), t ц и с помощью контактов управляе8 мых реле. -Установившееся значение сигнала запоминают после окончания переходного процессе подключением соответствующих входов блока 31 запоминания к сигнальной шине на выходе операционного усилителя 25.

Затем поочередным подключением групповых измерительных приборов

7, 11 и 15 к выходам блоков 31 и 41 измеряют запомненный сигнал.

16

1144061

Схема блока 19 измерения сигнала гашения поля или ударного возбуждения в одной из фаз обмотки якоря отличается от рассмотренной схемы блоков 6,10 и 14 отсутствием сумматоров 27 и 32 и введением переключения режимов на выходах усилителей

43 и 44 и коэффициентов передачи на прямом входе компаратора 48. В остальном схема блока 19 измерения работает аналогично описанной для блока 6.

Схема блока 2? измерения сигнала гашения поля или ударного возбуждения в обмотке ротора отличается от предыдущих блоков отсутствием сумматоров 27 и 3?, блоков 29 и 30 запускающих импульсов, бесконтактных управляемых ключей 28, вместо которых сигнал коммутируют контактами управляемых реле на входах бло ков 69 запоминания, а управление производят блоком 73 управления.

В остальном схема блока 22 работает аналогично описанной для блока 6.

Сигнал переходной составляющей процесса в верхней границе в рассматриваемом устройстве запоминают после снижения ее до 32-35 или достижением 66-69 от исходной на нижней границе автоматически и практически при любой длительности протекания переходного про-. цесса. Это обеспечено введением в предлагаемое устрой тво усилителеи, блоков запускающих импульсов, блоков формирования и выдачи управляемых импульсов, бесконтактных управляемых ключей и блоков запоминания, которые позволяют повысить сигнал до достаточного для его преобразования уровня и его запоминания в местах переходного процесса.

Пример. Определение постоянных времени по экспериментальным данным режима внезапного короткого замыкания для синхронных машин на 800 кВт с напряжением статорной обмотки U исг = 6 кВ и иа 1?,5 МВт с U 10 кВ.

Исходная первичная информация получена при записи переходных процессов в обмотке статора (якоря) при напряжениях испытания i 05 UÄ

Постоянные времени определены известным графо-аналитическим способом на протяжении 18 периодов ко— лебания тока якоря для машины

СТД-800-2 и 20 периодов для машины СТД-12500-2, а также предлагаемым устройством. Анализ вычисления показал, что большинство параметров имеют существенное расхождение

Причина его заключена в том, что в известном графо-аналитическом способе при определении параметроз синхронной машины невозможно

10 учесть изменение длительности протЕкания переходных процессов с изменением мощности машины. Так для машины на 12,5 MBT верхняя граница измерения t< переходной составf5 ляющей, полученная предлагаемым устройством, для двух фаз составляет 29,5 периодов колебания тока якоря от начала переходного процесса, а в фазе A — 27 периодов.

2р В качестве критерия оценки результатов принята среднеквадратичная погрешность К, Дпя этого в каждой фазе по полученным параметрам рассчитаны переходные процессы

25 на интервале 0,4 с для машины на

800 кВт и 1,1 с — на 12,5 МВт в точке с шагом, равным половине периода тока якоря. В указанных диап зонах по сумме квадратов отклонения рассчитанных токов переходного процесса от экспериментальных получено среднеквадратичное отклонение

Наихудшее приближение дает режим гашения поля, его среднеквадратич35 ная погрешность 6-10 для машины

8 00 к Вт и 3, 5-1 3 для машины

12,5 ИВт. Предлагаемое устройство дает следующую наименьшую среднеквадратичную погрешность: 1,3-1,7

40 ° и 1 7-? 7 соответственно для указанных машин по всему переходному процессу.

На основании анализа результатов примера обоими устройствами можно

45 констатировать, что по сравнению с известным предлагаемое устройство обеспечивает более высокую точность, а время получения искомых постоянных времени для одной машины при од50 ном уровне напряжения испытания предлагаемым устройством меньше в 16 раз.

По сравнению с известными устройствами в предлагаемом отпадает необ55 ходимость в запоминании и измерении сигнала на протяжении всего переходного процесса, так как для определения постоянных времени исключена

1144061

l8 часть первичной информации в начале переходного процесса от конца введенного диапазона .до нижней границы tII полностью исключена первичная информация между границами t и t> после границы t> до установившегося значения. При этом точность определения постоянных времени не только не падает, а повышается. Обоснованное из условия обеспечения наименьшей погрешности снижение точек измерения сигнала переходной и других составляющих позволяет по сравнению с известными устройствами снизить капитальные затраты на устройстВО пОВысить прОизВОдительнОсть и точность определения постоянных времени синхронных машин.

Предлагаемое устройство реализуется на серийной элементной базе в интегральном исполнении, например, на интегральных схемах серии К 101, К 124, К 140, К 153, К 190, К 198, К 217, К 504 и т.д. и реле типа С.

1144061

Фиг. 2

1144061

1144061

Составитель В. Никаноров

Техред Т.Маточка Корректор И. Эрдейи .

Редактор Е. Папп е

Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 900/38

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4