Моделирующее устройство для исследования электромагнитных процессов синхронных машин

ОПИСАНИЕ о > 4й1914

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.07.73(21) 1942925/18-24 (511 И„Кл.

G- 069 7/62 с присоединением заявки №(23) Приоритет

Государственный комитет

Совотв 1оинистров СССР ао долам иэооретоний и открытий (43) Опубликовано 25.08,7 Бюллетень М 31 (53) УДК

68 1. 333 (088. 8) (45} Дата опубликования описания 11.11.75 (72) Авторы изобретения

Э. С. Фрнджибашян и А. А. Терэян. (71) Заявитель

2 ного пространства; на фиг. 5 —. схема соединения трансформаторов, воспроизводящих обмотку статора; на фиг. 6 — схе,ма моделирования демпферных контуров и соединения трансформаторов, воспроизводящих обмотку возбуждения и на фиг. 7принципиальная схема аналогового вычисIлительного блока решающего дифференци альные уравнения электрического равно1О вестгя синхронной машины в осях а, в, с.

Модель 1 магнитного поля совместно с блоком 2 имитации вращения ротора соединяется с аналоговым вычислительным: блоком 3 через статорную 4 и роторную

1а . 5 группы трансформаторов.

Модель магнитного поля выполнена иэ сетки активных линейных сопротивлений

6 - 9, воспроиэводящкх зазор, межполюсное и пазовые пространства, нелинейных сопротивлений 10-18, воспроизводящих сердечники статора и ротора машины.

Модель поля сердечника статора соединяется с моделью поля сердечника ротора, межполюсного пространства и эаэрра через о5 блок 2 имитации вращения. Последний соИзобретение относится к электрической вычислительной аппаратуре.

Известно моделирующее устройство для определения с г этических и динамических характеристик синхронных машин, содержащее аналоговый вычислительный блок, модель магнитного поля машины при неподвижном роторе и группы трансформаторов.

Бель изобретения повышение точности моделирования и расширение класса решаемых задач. Достигается этo благоцаря тому, что предлагаемое устройство содержит блок имитации вращения ротора, входы которого подключены к выходам модели магнитного поля ротора, зазора и межполюсного пространства, а выходы подключены к входам моцели, магнитного поля статора. (1

На фиг. 1 приведена блок-схема моцелирующего устройства для исследования электромагнитных процессов синхронных машин; на фиг. 2 — принципиальная схема модели магнитного поля статора; ка фиг.

3 — блок имитации вращения ротора; на фиг. 4 — принципиальная схема модели магнитного поля ротора, зазора и межполюс(54) МОДЕЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОБЕССОВ СИНХРОННЫХ МАШИН стоит из вращающегося вала 19 с группами колец 20, спиралей 21 и двух щеточных систем 22, 23. Клеммы 24 - 41 пазовых сопротивлений 8 через щетки 23 и кольца 20 соединяются со спиралями 21 каждая из которых при вращении вала последовательно коммутируется со всеми щетками 22, соединенными с сеткой зазора посрецством клемм 4,2-59, в результате чего имитируется вращение ротор((((, относительно статора машины.

Группа трансформаторов 4 моделирует статорную обмотку.

Первичные обмотки трансформаторов4

; включаются по схеме соединения катушек моделируемой машины в соответствии с .. заданным числом пазов на полюс и фазу, Вторичные обмотки трансформаторов подключаются в соответствии с шагом обмотки к модели магнитного поля — в рассматриваемом случае к точкам 60,67;

61,68; 77,66, ((оцелирование обмотки возбуждения машины производится с помощью группы .из д, идентичных трансформаторов 5, первичные обмотки которых соединены после,довательно, а вторичные через двухпопупериодные выпрямители 78 соединены с моделью магнитного поля. Если число витков обмотки возбуждения на один полюс равно ф,, то каждый трансформатор будет воспроизводить н.с. части обмотки, вклю„3W// . чающей витков. Тогда при достаточно близком совпадении контуров эквивалентной и реальной обмоток, зависящих от выбранного (((на фиг. 6 показан случай при @ =10), точки 79,80; 81,82;

83,84; 85,86; 87,88; 89,90; 91,92;;

93,94; 95,96; 97,98 соединения модели обмотки возбуждения с сеточной моделью магнитного поля можно прецставить . как центры сечений воображаемых провоцников.

Демпферная система в модели воспроизводится конденсаторами 99: и 100, соответствующими демпфе рным стержням( и участкам короткозамыкающих колец.

Конденсаторы 99 подключаются к точкам

101-104 модели, соответствующим пазам ротора.

Величины токов и потокосцеплений обмоток статора и ротора в функции от времени определяются на аналоговом вычислительном блоке 3.

При имитации вращения ротора классическая форма представления дифференциальных уравнений обмоток статора и ротора синхронной машины является наиболее удобной для моделирования на аналоговом вычислительном блоке, Так как на сеточной модели не воспроизводится поле лобового рассеяния обмоток статора и ротора, то уравнение электрического равновесия при автономной индуктивно-активной нагрузке запишется в виде: (со (ф„-X<„I„)-X„I„=- „(R„+ + ) Х„

/ (h)g(-XgP Ig)-> gIb= — (Rg+ Р) I g " (с 6Л с) ((c" Н+ ) с шр +Х = (U<- 1 ) й)

15. г где Р= -(— — оператор дифференцирова« ния во времени; 0 — круговая частота; — активное сопротивление обмоток статора и ротора;

20 Ви (Хн — активное и индуктивное сопротивление нагрузки.

-/

X> (Õ -индуктивные сопротивления лобового рассеяния обмоток статора и ротора;

1О. (1g, XC, Ig - токи фазовых обыоток статора и обмотки ротора.

У(1(/

/ /О, (т> (V< / Vg - потокосцепления фаз обл(откв статора и обмотки ротора, измеряемые на модели;

0 - напряжение обмотки ротора.

Индуктивные сопротивления (Х + Х )

Ья н/ и Х Л целесообразно моделировать активными сопротивлениями 105- 112, включенными последовательно с первичными обмотками гРУпп трансформаторов 4. и 5, воспроизводящих фазовые обмотки и обмотку ротора.

Напряжения пропорциональные (М () (4.

-Х41 -К„?ц, с((Ь-Х Л1Ь)-Хи Ь ( ("Фс 4 ) ХН С с выходов интеграторов 113 - 115 поступают на последовательно соединенные с

4 сопротивлениями 105, 106; 107, 108, 109 110

10 первичные обмотки группы трансформаторов.

Напряжения на сопротивлениях 1 05, 1 07 и 109

09. пропорциональные фазовым токам и J через инверторы 117 - 119 поступают на масштабные делители 120122.

Напряжения, пропорциональные фазовым напряжениямUg > b4 0С 1измеряются на

65 выходах сумматоров 123 — 125, на входы которых поступают напряжения, пропорциональные падениям напряжений на индуктивном иактивном сопротивлениях нагрузки от тоg) ков соответствующИх фаз.

481914

I

Напряжение, пройорциональное jug 44 ) с выхода интегратора 116 с помощью амплитудного модулятора, включающего электронные ключи 126 и 127, усили тели 128,129 преобразуется в переменное 6 напряжение прямоугольной формы, которое (подается напосредственно на последова- и тельно соединенные с сопротивлениями .111,112 первичные обмотки трансфор-, :.,маторов 5, воспроизводящих обмотку ро- I ip ! ,, тора оригинада.

4 т

При этом сопротивления 111 и 112 .воспроизводят индуктивное сопротивление лобового рассеяния обмотки возбуждения, 1

Переменное налряжение на сопротивлении 111, пропорциональное току 7 машины, с помощью двухполупериодного выпрямителя, включающего усилители 130-132 и диоды 133 и 134, преобразуется в по ; стоянное напряжение, измеряемое на вы-,; ходе 132.

Управление электронными ключами произвоцится с помощью однофазного арансформатора 135 через клеммы 136, 137 и токоограничиваюшие сопротивления 138 и 139. б

Предмет изобретения оделирующее устройство для исследования электромагнитных процессов синх, ронных машин, содержащее аналоговый, вычислительный блок, модель магнитного поля статора, модель магнитного поля

II ротора, зазора и межполюсного простран- .

: ства, первую группу трансформаторов, первичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к аналого-: вому вычислительному блоку, а вторичные обмотки подключены к соответствую- щим выходам модели магнитного поля статора, и вторую группу трансформаторов, первичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к аналоговому вычислительному блоку, а вторичные обмотки подключены ко входам модели магнитного поля ротора, зазора и межполюсного пространства, о т л и —, ч а ю щ е е с я тем, что, с целью по- . вышения точности моделирования и рас ширения класса решаемых задач, оно содержит блок иммйтации вращения ротора, входы которого подключены к выходам модели магнитного поля ротора, зазора и меж

1 полюсного пространства, а выходы подклю-. чены к входам модели магнитного поля

: статора. (gap,.Г Щ1,Г1 J> pp,Г .Щ" Д (,, ", . 1...

ÄI(1, jlJ

К кюмиам, ГФ,2,ГЮ„Ж /(югммам ФЯ,Ф5,ФФ... 5У фЫ8. 3

/ 5 у Я gg

Заказ Изд. K ЯЦ Тираж 6 79 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР

Предпрнятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24