Модель электрической системы

Модель электрической системы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Л в 69283

Класс 42m, 14

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Д. И. Азарьев

МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ( с

Заявлено 14 марта 1946 г. за М 691 (344023) в Министерство электростанций СССР

Опубликовано в «Бюллетене изопретени11:> М 10 за 191, Известны модели электрической системы, состоящие из источника переменного тока, регулировочных трансформаторов напряжения и фазы, а также переменнl>1х инду ктивных ll омич1 ских сопротивлениll для имитирования генераторных станций, линий передачи, трансформаторов и нагрузок.

В предлагаемой модели, с целью ее упрощения за счет уменьшения количества трансформаторов фазы, для регулирования последней применен об1ций для всех генераторных станций трехфазный автотрансформатор с отпайками. Лвтотрансформатор соединен с неподвижными ламелями ряда круговых коммутаторов таким образом, что при повороте диаметрально расположенных щеток коммутаторов напряжение на этих щетках изменяется по фазе относительно питающего напряжения.

С целью уменьшения габаритов индуктивных сопротивлений при условии обеспечения постоянства их индуктивностей и малых омических сопротивлений, индуктивные сопротивления в модели могут выполняться с комбинированным магнитопроводом, составленным в основном из трансформаторной стали и — частично — из пластин пермаллоя.

С целью обеспечения наглядности составления схем электрических систем в модели может быть применен штепсельный коммутатор. на панели которого изображены мнемонические схемы элементов электрических систем и расположены штепсельные гнезда, прикл1оченные к элементам модели.

На фиг. 1 представлена векторная диаграмма автотрансформатора; на фиг. 2 — принципиальная схема генераторной станции; на фиг. 3— констрч ция штепсельного коммутатора; на фиг. 4 — констр .кция панели коммутатора (общий вид и разрез).

Для воспроизведения режима работ синхронны.; машин энергосистемы служат индуктивные сопротивления (имитирующие) синхронный и переходный реактанцы синхронной машины и устройства для регулирования фазы и величины э.д.с. моделируемой машины, № 6928:3

Существуют модели, где применяются индукционные фазорегуляторы, выполненные в виде заторможенных асинхронных двигателей, которые целесообразно применять лишь при работе на частотах значительно выше промышленных. Известны также конструкции моделей с применением индивидуальных трансформаторов фазы специального изготовления, что значительно утяжеляет и удорожает модель. В предлагаемой модели для изменения фазы используется лишь один трехфазный автотрансформатор, общий для люоого числа имитируемых генераторных станций.

Изменение фазы э.д.с. генератора может быть также легко достигнуто без изменения величины э.д.с. (Здесь и далее термин э.д.с., а не

«напряжение», применяется по отношению к моделируемому генератору, а не к напряжению, снимаемому с трансформатора фазы).

Действительно, если принять за исходное напряжение съ

à — L,ë

) 3 где U> — — линейное напри>кение, подводимое к автотрансформатору, и ввести обозначения, показанные на фиг. 1, то закон изменения напряжений, снимаемых с каждой фазы B функции угла, будет выражен в следующей форме:

Х вЂ” . cos -s+ ) со 60- =

U sin „=-д sin 60

U sing (. 2

cos g — у 06

sin х,.

)пg) ь (cos з — (2).

) з

cos -! -,—

«In l

s!n 7.

-) О

Х вЂ” — (Jn — - U (co-s.

Как показывают вычисления автора значения Х не определяются целым числом для люоых углов z; поэтому, чтобы уменьшить число витков обмотки и вместе с тем получить достаточно точные результаты, последовательно с некоторыми из отпаек включается некоторое число витков добавочной обмотки, охватывающей часть магнитопровода (0,1 общего сечения). Число ступеней регулирования фазы э.д.с. определяется возможностью и целесообразностью изготовления автотрансформатора и коммутатора с большим числом переключений.

С целью уменьшения габаритов коммутаторов, с помощью которых достигается нужная подача HHilp)I?KEBHA с одной и другой фазы, целесообразно применение трехступенчатой системы регулирования фазы и величины э.д.с. генераторной станции (фиг. 2).

Ламели, к которым подводится напряжение от трансформаторов и двигателей напряжения, расположены по образующим цилиндров, по которым скользят щетки, укрепленные на траверсах, вращающихся во«руг осп цилиндра. Для устранения обгорания материалов цилиндров

Подставляя в выражения (1) и (2) значение угла g. нетрудно определить величину 1 и Х, т. е. напряжения, снимаемые одновременно с одной и другой фазы обмоток автотрансформатора. При этом следует иметь в виду, что напряжение, снимаемое. например с фазы СВ при изяп менении -(от 30 .Io 90, выражается значением Х-=-- Г (со .. -- ), а

) ) при изменении от 90 до 150 выражением

¹ 69283 ламели запрессованы в пазы цилиндров вместе со слюдой. Щетки коммутатора фазы расположены попарно в диаметрально противоположных положениях.

С помошыо коммутатора 1 и шеток а) а и Hi в>, связанных с обшей траверсой, осуществляется изменение фазы через 10 (от 0 до 360" I.

Щетки а! а, и в, в подают напряжение через переключатели 2 на делители напряжения ) и 4, с помо(цью которых достигается регулирование фазы через 0,4=.

С помошью щеток С! С и (() а переключателей 2 могут быть вк5ио iPHl>i или отклонены Добавочные витки делителей напряжения ) и 4, и таким путем осуц;ествлено изменение фазы на 0,2 .

З,алее, через шетки L и L> напряжение подается на трансформатор 5 с двумя вторичными обмотками, одна ii3 которы.; имеет 3 секций и;(ает возможность с помощью штеккера изменять напряжение через

)О (, BTopa5I же име(>т 10 cPHHiiH 11 дает воз мо)к ность с Hомоп(ьк) комм)татора изменять напряжение через 0,2 в.

Для того что(ы переход с одной ламели коммутатора на другую осуществлялся без разрыва цепи, все основные щетки дублированы вспомогательными щетками, соединенными с основными через сопротивления из нихромовой проволоки. В момент перехода основных щеток с одних ламелей íà другие напряжение на делители напряжения подается через вспомогательные щетки., (Л51 получения минимального импеданца короткого замыкания слои

ИЕPBHHIIOH И ВТОРИЧНОИ ООМOTOК TP2HC()OP>13TOP3 3 >!ЕРЕД> !ОТСЯ . 1ЕЖД

co()oIo Обмотки трансформатора 5 и делителей напряжения изготовляются из провода максимально возможного сечения по габаритам выбранного железа.

Опытные образцы генераторных станций по данным автора имек)т импе,iанц короткого замыкания, отнесенный к мошности 460 вт, всего

2 — 2,5"„ ), реактивная составляющая — не превосходит 0,2- — 0>3"„.

„ (ля имитации переходных (хд!) и синхронных (xd) реактанцев геН(P ITOPHI>IP СТЗНЦИИ СНЗОЖЕНЬ! ИНДУКТИВН1>1 МИ COHPOT1113ЛЕНИ51МИ II КОМмутаторами такими же, как у линейных или трансформ3TopHI, элементов модели.

Вс(детали генеРатОРной станции как-то; IIH3), I(THBH1>IP c0!IPQTHB;1( ния, замещающие реактанцы xd и xd генератора, делители напряжения для средней и точной регулировки фазы э.д.с. генератора, трансформатор напряжения д;Iя рег)лирования Величины Э.д.с., 3 та)(же Вср коммут!)торы скомпанованы в одном блоке, .что создает удобства при монтаже и

ЭКСИЛУЗТЗЦИИ, TBK КЗК ПОЗВОЛЯЕТ ЛЕГКО В1!НУТЬ I EHEРЗТОРНУК) CTBÍHÈ IO из ячейки для ремонта или осмотра.

С остальными элементами модели генераторная станция соединяет 5i с помощью Двух 18-контактных вилок телефонного типа, подающих напряжение с трансформатора фазы, и 4-хпроводов,,два из которых идут н3 коммутационн) Io панель, 2 дВЗ другие — к измерителън!.Iм приборам.

Линейные и трансформаторные элементы предназначаются для моделирования линий электропередач и трансформаторов энергосиcTPMhl. Линейнь)е B lP)>IPHTbi cocT05IT Н3 31(THBHblx. и HH j> ктивных соНротивлений, включенных последовательно, а трансформаторные элементы — из автотрансформатора и индуктивных сопротивлений для воспроизведения реактанца рассеяния моделируемого трансформатора силовой системы, Так как отношение активного сопротивления обмоток силовых грансформаторов к реактанцу рассеяния весьма невелико и лежит в

¹ 6928:)

?с пределах 5- — )ОО() > то весьма важно, чтобы отношение „. в индуктивных сопротивлениях модели было бы возможно меньше.

Кроме того, неооходимо, чтобы величины индуктивных сопротивлений не менялись при изменении проходящего по ним тока.

Я

Достичь небольшого отношения, -с помощью одной катушки с отЛ пайками возможно лишь при весьма больших габаритах катушек. 3То объясняется тем, что индуктивное сопротивление растет пропорциoHально квадрату числа витков,; активное сопротивление пропорционально

R первой степени. В результате на первых отпайках отношение — -- ока. (3I JBBLTC5(ВЕСЬМЯ ВЕЛИКО.

Если же выполнять первую секцию обмотки проводом большого и сечения, а затем постепенно уменьшить его сечение, то отношение на последних отпайках (т. е, при включении всех секций катушки) значительно возрастает (по сравнению с тем, которое было бы при проводе одинакового сечения). Вместе с тем такой способ значительно затрудняет изготовление катушки.

Применение магазинного способа набора индуKTHBHf>fx. сопротивлений (c 110)(o!IlhK) кат>, ше? без Отпаек) Tf)PO)>BT 601bIIIOI o Hffc.13 катуf)IPK.

Например, для получения всех целых чисел сопротивлений от 1 до 100.1( необходимы четыре катушки с сопротиВлениЯми 1,2, 2 и 5 0.1?.

B предлагаемой модели индуктивные сопротивления имеют трехДЕКЯДН>10 РЕГ) .1!(РОВКУ> HO В ОТЛИЧИе OT ДРУГИХ КОНСТРУКПlllf )!ОД(ЛЕИ первая декада (наибольшие сопротиь1BHi!a) состоит из двух катушек—

20 и 70 01((или 200 и 700 оз? и т. д.), вкл?оченных последовательно и рассчитанны.;. на минимальное отношение (т. е. на равенство потерь в железе и м ;Iè при всех вкл!Оченных секциях обмотки).

TBKB5J cIJcTPxJ c1 позвол5(ет, ка K показал Опыт. 1!х!еть,(аж(: Г! Ри нllзкоf

СОРТНО!! Тf) с(НСфОP \(сl ТОР НО(J (. ТЯ.. l Jl ОТН!)!i! С H!I(-. 1!(. ПPPВОСХО 1Я (Ц(С Э..5 сr> дл51 .(юбо!! OTII BI! K f1, Ин:! KTIJBHh (. co!JPoTJ!B.ILHI(51 ВГОРОЙ Ii ГР(.тьей декад!.! номии места и материалов, состоят П3 одной катушки на каждую лек3ду, так Kак их B;IIIH!fifo HB oomee сог(ротив 1ение невелико.

Что касается постоянства пндуктивностсй гри широких предела.;: !! РОТЕКЯЮЩ(ГО flo и НД >>KTI(BHh! Af СОПРОТ)!ВЛЕНИ51?>! ТОК3, ГО ЭТО C 10BIi( могло оы выть выполнено с помощью больших воздушных зазоров в магf(HTOilP0 !30;I;1X liH. l) KT!i BI(1>1X Coll РОТI(В,1,:1 .11 й. ()(Н ЯKO ЭТО ВЬ 3B BЛО О::.

Я

3 ВСЛНЧ If!I(. —,;-, >JTO НЕЖЕ.?ЯтЕЛЬНО. )0310Ì П;?НДУKT!JBHÛX,OË 3 "OTJIBЛЕНИЯХ IIP(l,? ЯГс(Е)1011 МОДЕЛИ 1?РН >((НЕН КО)!ОИНИРОВс!ННЫЙ МЯГНИТОПРОВО,(, состоящий из трансформаторной стали (основная часть) со сравн;(тельНо неоольши >! 803.() шньlъl 3 330PO)1 II, Одной-дв\ х плЯстl!н ГlеРМ Ял,(051 Ое зазора (точнее с весьма )JBëhfм зазором). При малых !oêBx и, следоB 3 T (, ü í 0, и р и м я.1 ы х и я и р я >к (. 13 ! 0 с т я х и Ол я м я Гн и тн 3 я 1 p o H I l! tB (. м 0 с т l трансформаторной стали ма.-;;, но -. àòî весьма велика магнитная проНИПЯ(ЪIОСТЬ ПС))X(Bf 110ß. Пр !(j ве и ? PH!fH )K(ТОК с(М ЯГНИТН 351 IpOHIil!BL мость стали pBñòåò, я пер IBлл()5! начинает падать.

HPJI ОПР> (Е1ЕННЫХ СООТНОШСНИ51Х ПЕРМЯЛЛОЯ И CTB;IH С) ММЯРН35!

)(ЯГНИТНЯЯ IIPOif!(1>,BBMOCTh ТЯ КОГО )1ЯГНИТОГIPOB013 ОКЯЗЫВЯ(.ТСЯ ПОЧТИ постоянной при BccbIJB широки.; изменениях напряженности магнитного (?оля и, следовательно, индуктивность будет тоже постоянной.

Для получ if!lit требуемой величины индуктивного сопротивления

М. 69283 линейного или трансформаторного элемента может быть применен малогабаритный коммутатор, достаточно простой в изготовлени..1 (фиг. 3), Коммутатор состоит из текстолитовой плиты 7 с запрессованными в ней латунными втулками 8, к которым припаиваются провода от секций активных и индуктивных сопротивлений.

Сзади текстолитовой плиты расположены контактные стержни 9, одним концом закрепленные на токоведущей пружине 10, а другим, имеющим заточку, опирающиеся на гетинаксовую пластинку 11.

Для включения требуемого сопротивления штеккер 12 вставляется в соответствующую втулку и отжимает контактный стержень 9 вверх, благодаря чему стержень опирается уже не на пластинку 11, а на штеккер. С целью уменьшения занимаемого места по фронту модели, активные сопротивления линейных элементов и автотрансформаторы в трансформаторных — расположены за индуктивными сопротивлениями.

На фиг. 4 приняты следующие обозначения: 18 — измерительный штеккер; 14 — соединительная вилка; 15 — концевой штеккер со шнуpoI(t; 16 — контактна?1 BTA лка; 17 — конта! тная I1.13cTHH2; 18 —,10;1ви>кный блок; 19 — секция магазина для шнуров. (ля воспроизведения режима работы потребителей энергосистемы модель имеет нагрузочные элементы, отличающиеся от линейных элеrXtBHTOB 1HLLlb КОММ, ТЗТОр 3М И. TBK KBK B ПрОцЕССЕ уCTBHOBKII рсжп М а р 2бот исследуемой системы коммутаторы нагрузочных элементов HBxopsITcsI постоянно в работе, то их контактная система должна быть наиболее надежнои и 3 добнои. В предлагаемой модели принят комм .—

TBTOP C IiPr >КИНЯЩИМ ГГ ЩЕТК 2М И, IIOCB?KeHHblAIII H 3 r3T(I HEI И СКОЛЬЗЯЩИМИ по плоским головкам латунных контактов.

Все элементы модели размещаются в блока., электрически связанных мс?кду собою лишь шинами и проводами, идущими и гснераторным станциям от общего автотрансформатора фазы.

В нижней IBcTII 0 10KOB HB наклоннь1х п10скостях p3cl10121 310ТОН панели штепсельного коммутатора. В вертикальной плоскости непосредственно к ним примыкают панели с гнездами, к которым припаяны провода от линейных элементов, а также трансферные шины. Выше помещены измерительные приборы с вертикально расположенными шкалами.

Над приборами расположены генераторные станц1ш, над ними нагрузочные элементы. еще выше два ряда ячеек с трансформаторными и емкостныхГИ элементами и, наконец, еще выше - — три ряда линейHûx элементов.

Предмет изобретения

1. Модель э I(. ктрической системы, состоящBH(i13 источник>1 !Iс(?( менного тока. регулировочных трансформаторов напряжения и фазы, >! также переменных ин 1 KTHBHbix и Омич citltx coHpoTII Bлений для имитирования гBHBpBTopHIIx станций. линий передачи. трансформаторов и нагрузок, о т л и ч а ю щ 2 si с я тем, что, с целью упрощения модели за счет уменьшения количества трансформато(>ов фазы, для регулирования

tI0c1c.Lнсй IipEIxICHcH оощий IL1E! Всех генераторн!.Гх станций трехфазный автотрансформатор с отпайками, соединенными с неподвижными ламелями ря 13 круговых коммут3тОрОВ таким ОбразОм, что 1!ри Г10ВОроте диаметрально р аспо 10женн! Ix щеток комм(TBòOpOB напряжение HB 3Tltx щетках изменяется по фазе относительно питающего напряжения.

2. В модели по и. 1, с целью уменьшения габаритов индуктивных сопротивлений при условии обеспечения постоянства Ilx индуктивностей и малых омических сопротивлений, выполнение IIHlx KTIIBHblx сопротив№ 69283 лений осуществляется вместе с комбинированным магнитопроводом, составленным в основном из трансформаторной стали и — частично— из пластины пермаллоя.

3. В модели по п. 1, с целью обеспечения наглядности составления схем электрических систем, применен штепсельный коммутатор, на панели которого изображены мнемонические схемы элементов электрических систем и расположены штепсельные гнезда, нриключенные к элементам модели.

А

Фиг. 1

Фиг 2