Устройство для моделирования комплексного сопротивления

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН HQ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и) 492891 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(51} М. Кл. (06 7/62 (22) Заявлено 02.11.73421) 1968814/18-24 с присоединением заявки №(23) Приоритет (43) Опубликовано 25. 1 1.75 Бюллетень ¹ 43

Государственный намнтет

Совета Миннстраа СССР аа делам изааретений н открытий (5З) УДК 681.333 (088.8 ) (45) Дата опубликования описания23.12.75

А. В. Богословский (72} Автор.: изобретения

Институт автоматики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электроэнерге« тической промышленности и в особенности к технике управления режимами энергетических систем.

Linn расчетов режимов энергетических систем широко используется рассчетные столы переменного тока и цифро-аналого. физические комплексы. Расчетные столы переменного тока хорошо соч гаются с аналоговыми и гибридными вычислительны- ц» ми устройствами и позволяют выполнять расчеты электромеханических переходных процессов с высокой оперативностью даже для весьма сложных электроэнергетических систем. . 15

Известные модели линий электропередачи, предназначенные для рассчетных столов переменного тока, выполненные на пассиных элементах - сопротивлениях, не дают

) возможности получить сх мы с высокой доб-gp ротностью, характерной для мощных современных установок, и перестройка их затруднительна. Известны также схемы для мо-.„ делирования комплексного сопротивления, выполненные с применением активных эле- зб

2 .г ментов - операционных усилителей, работа» ющие в одном квадрате.

Цель изобретения — расширить класс решаемых задач.

Предлагаемое устройство отличается тем, что оно содержит трансформатор 6 тока, трансреактор 7 и переключатели 10 и 12 полярности, . вход первого операционного усилителя через последовательно соединенные первый переключатель 8, первичную обмотку трансренктора т, второй переключатель о и первичную обмотку трансформатора 6 тока подключен к его выходу, выход второго опера ционного усилителя 5 подключен к первому входу делителя 13 напряжения, второй вход которого соединен с шиной 14 нулевого потенциала, вторичная обмотка трансформа тора 6 тока через первый переключатель

10 полярности подклточена к переменному шунту 11, первый выход которого соединен со входом второго операционного усилителя 5, а второй выход соединен с выходом второго 12 переключателя полярности, второй выход которого подключен к выходу делителя напряжения, причем вторичная об492891 мотка трансформатора 7 подключена ко 1 входу второго переключателя 12 полярности.

На чертеже дана схема предлагаемого устройства.

Высокочастотный стабилизированный re ° нератор 1 переменного напряжения питает ряд . однотипных электронных схем, пре назначенных для моделирования активного сопротивления, включенного последователь, р .но с индуктивностью. К генератору 1 че. рез изолирующие трансформаторы 2 присоединен блок 3 выпрямителей, содержащий диоды и сглаживающие конденсаторы. На выходах блока 3 формируются постоянные, 1к напряжения, необходимые для работы операционных усилителей 4 и 5. влепи питания операционных усилителей

4 и 5 присоединены к соответствующим выводам блока 3 выпрямителей.

В цепь обратной связи операционного усилителя 4 включены йервичные обмотки трансформатора тока 6 и трансреактора 7.

Число витков первичной обмотки .трансформатора тока 6 может изменяться при помощи переключателя 8. Число витков первичной обмотки трансреактора 7 уста.— навливается переключателем 9. Вторичная обмотка трансформатора тока 6 через переключатель полярности 10 подключена к переменному шунту 11. Один конец шунтв

11. соединен со входом операционного уси лителя 5, а второй — с выходом переключателя полярности 12 трансреакторв. Второй выход переключателя полярности 12 подключен к вьмоду делителя напряжения

13, один из концов которого соединен с нейтральной шиной 14 питания (шиной нулевого потенциала) операционных усилителей, а второй — с вьмодом операционного 40 усилителя 5. Устройство для моделирования комплексного сопротивления получается к внешней схеме через зажим 15, соединенный со входом усилителя 4, и через зажим 16, соединенный с .выходом усили- 45 теля 5.

В цепи обратной связи усилителей 4 и

5.включены конденсаторы, предназначенные для подавления высокочастотных помех (на чертеже не показаны). 50

При подключении устройства для моделирования комплексного сопротивления к внешней схеме ток, поступающий на вход (зажим) 15, практически полностью проходит через цепь обратной связи усилите- 55 ля 4, состоящую иэ первичных обмоток трансформатора 7 и трансформатора тока

6. Благодаря очень большому коэффициенту усиления операционного усилителя 4 ответвление входного тока в усилитель нич- N тожно мало. На выходе усилителя 4 устанавливается напряжение, при колором потенциал входа (зажим) 15 и потенциал нейтральной шины 14 питания практически. равны. При протекании по первичной обмотке трансреактора 7 тока обратной связи, равному внешнему току, поступающему на вход 15, на вторичной обмотке трансрвактора индуктируется э. д. с., т. е.

Е =

dl . М, dt где 7 - ток на входе модели;

1 — время;

М вЂ” коэффициент вэаимоиндукции между первичной и вторичной обмотками трансреактора. где

17 = -(О, +E ) Соотношение напряжения V и на»

17 пряжения 0 на выходе операционного усилителя 5, может быть выражено уравнением. ) у с " IS

17 16 Д (4) Тот же ток ), протекает по первичной обмотке трансформатора тока 6, выполненного на тороидальном сердечнике из пермвллоя. Этот ток вызывает появление вто ричного тока, протекающего по вторичной обмотке трансформатора тока 6 и замыкающегося через переменный шунт 11. Напряжение. на переменном шунте 11 определяется выражением

=f k 11 ) (2) коэффициент трансформации трансформатора тока 6

К вЂ” величина сопротивления шунтв 11.

11

Знак Е и U определяется положением переключателей 12 и 10. Напряжение,, равное сумме Е и (.), приложено меж11 ду входом операционного усилителя 5 и выходом 17 делителя напряжения 13.

Благодаря черезвычайно большому коэффициенту усиления операционного усилите-, ля 5 ток на его входе близок нулю, а потенцйал - равен потенциалу общей шины

14 питания, Напряжение нв выходе усили теля 5 устанавливается таким, что напряжение нв выходе 17 оказывается равным и противоположным по знаку сумме напряжения U и Е, т. е.

492891

5 где Я - величина сопротивления де13 лителя напряжения 13;

- величина, сопротивления де13 %

16 а 1

Поскольку напряжение между зажимом

15 и шиной 14 практически равно нулю, напряжение между входными зажимами модели будет равно U

Таким образом, при протекании тока

I, изменяющегося со скоростью на

dt модели возникает напряжение Q, со16 ответствующее сумме напряжений, возникающих при протекании того же тока по . катушке индуктивности L с активным сопротивлением К, причем

13 — (6)

13 (7) Регулируя делитель напряжения 13 можно плавно изменять модуль полного

r сопротивления цепи, не изменяя величину фазового угла.

Регулируя величину переменного шунта

11, можно плавно, изменять величину активного сопротивления. При помощи пере ключателей 8 и 9 величина индуктивности и активного сопротивления может измен няться скачком, поэтому. область измене-. ния сопротивления К и индуКтивности

1 разделяется на поддиапазоны. Изме няя направление вторичных обмоток трансреактора 7 и трансформатора тока 6, можно моделировать отрицательную индуктивность и отрицательное активное сопротив ление в широком диапазоне частот.

Следует отметить, что активное сопротивление, которым обладают первичные обмотки трансформатора тока 6 и трансреактора 7 не приводит, к дополнительным по» грешностям моделирования, так как полностью компенсируется изменением напряжения на выходе операциойногЦ усилителя 4.

Для устранении высокочастотных помех, которые могли бы .проникнуть через источ-1 . ° l лителя напряжения между шиной 14 и выходом 17.

Подставляя в уравнение (4) значения из равенств (1), (2) и (3), получим

13 (Ц + Е) (5) ник питания, изолирующий трансформатор 2 ) выполнен на тороидальном.: ферритовом сердечнике и снабжен двумя экранами, Эк-! ран 18 расположен за первичной обмоткой к нейтральной шине 14. Экран 19, изолированный от 18, присоединен к общей точке питания модели. Гакое выполнение изолирующего трансформатора практически уст) раняет помехи источника питания - генеl ратора 1.

Предлагаемое устройство для моделиро вания комплексного сопротивления может быть включено между неэаземленными точч ками модели сети и обеспечивает регулировку активно- индуктивного сопротивления в четырех квадратах. Эти качества дости- гаются при использовании операционных усилителей с изолированной системой питания в сочетании с малогабаритным трансформатором тока и" трансформатором с воздушным зазором (трансревктором)..

1 формула изо бретения, Устройство для моделирования комплексного сопротивления, содержащее генератор переменного напряжения, выход которого через изолирующий трансформатор и блок выпрямителей подключен ко входам питания операционных усилителей, переключатели, делитель напряжения и переменный шунт, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач,; оно содержит трансформатор тока, трансреактор и переключатели полярности, вход

40 первого операционного усилителя через по.следовательно соединенные первый переключатель, первичную обмотку трансреактора, второй переключатель и первичную обмотку трансформатора тока подключен к ® его выходу, выход второго операционного усилителя подключен к первому входу де» лителя напряжения, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, вторичная обмотка трансформатора тока через первый переипочатель полярности подключена к переменному шунту, первый выход которого соединен со входом второго операционного усилителя, а второй выход соединен с первым выходом второго

55 переключателя полярности, второй выход которого подключен к выходу делителя напряжения, причем вторичная обмотка трансреактора подключена ко входу второго переключателя полярности, 1

4 )2891

Заказ 9575

Изд. Ы )l34

Тираж 679 Подписное

ДНИИПИ Государственного ко (итета Совета Министров СССР по делам изобре ений и открытий

Москва, 113035, аушская наб., 4

Предприятие «Патент», Москв., Г-59, Бережковская наб., 24

Составитель Е.Тимохина.

Редактор ц.дднидович Техред И.К, рандашова 1 оРректор E.Ðîæêîâà