Моделирующее устройство для исследования колебаний проводов воздушных линий электропередачи

(22) Заявлено 9.04.74 (21) 2013673/е присоединением заявки 51) И, Кл 006 07/ Гасуйврстввевй ввивтвВвввтв Мвввтрвв СССРвв,авам взвбрвтвева вткрмтвв 23) Приоритет 4 З) Опубликовано 05.0 О.7 Ююллетень33 46) Дата опубликования описания 28,10.77 681,3 (088(54) МОДЕЛИРУЮЩДЕ УСТРОЙСТ КОЛЕБАНИЙ ПРОВОДОВ ВОЗДУШН ЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДА Изобретение относится к аналоговой вы- числительной технике и может быть использовано для исследования и расчетов режимов колебаний проводов воздушных линий электр передачи без крутильных колебаний.Известны натурные и лабораторные физи ческие модели и устройства для исследования автоколебаний проводов1, 3.Недостатком таких моделей и устройств является то, что для их реализации необходимы сложные и дорогостоящие аэродинамические трубы, моделирующие поток, ветра, а пди проведении испытаний, в полевых условиях - ветренная погода и гололедные осал- дения на проводах.Наиболее близким техническим решением к изобретению является моделирующее устройство, содержащее два синхронных генератора с компенсирующими обмотками и обмотками возбуждения на стеторах, усилители переменного тока, электродвигатель, вал которого механически соединен с валами синхронных генераторов, интегратор и реш ший блок, Вход последнего через развязь- вающий усилитель постоянного тока подключен к выходу автогенератора электрическихколебаний, а выход - к первому входу сумматора, выходь 1 которого соединены "оответственно со входами автогенератора электричеоких колебаний и решающего блока 3,Недостатком известного устройства также является низкая точность моделирования.Целью изобретения является повышениеточности моделирования колебаний проводовИ воздушных линий электропередачи,Поставленная цель достигается тем, чтов предложенном устройстве обмотка возбуждения первого синхронного генератора повключена через первый усилитель переменно1 к го тока к выходу развязывающего усилителяпостоянного тока, а компенсирующая обмотка первого синхронного генератора соединена последовательно с обмоткой ротора, свободный вывод которой через второй усилеро тель переменного тока подсоединен к обмочке возбуждения второго синхронного генератора, Компенсирующая обмотка второгоаю синхронного генератора соединена последовательно с его обмоткой ротора, свободныйМ вывод которой подключен через цепочку из57181 0 последовательно соединекнь)х третьего усилителя переменного токе, интегрвторв и четвертого усилителя переменного тока, под ключенного выходом ко второму входу сул- матора. бТакое устройство обеспечивает более высокую точность моделирования.На чертеже приведена блок-схема устройства.Моделирующее устройство содержит автогенератор электрических колебаний 1, раэвязывающий усилитель постоянного тока 2, решающий блок 3, сумматор 4, пер вый усилитель переменного тока 5, обмотку возбуждения 6, компенсирующую обмотку 7 и обмотку ротора 8 первого синхронного генератора, второй усилитель перемен ного тока 9, обмотку возбуждения 10) компенсирующую обмотку 11 и обмотку ротора 12 второго синхронного генератора, третий,20 усилитель переменного тока 1 3,интегратор 14, четвертый усилитель переменного тока 15 и электродвигатель 1 6.Эти цементы,образуют три взаимосве занных колебательных контура, процессы и которых в соответствии с теорией подобия описывшотся следующим образом.Колебание провода воздушной линии без крутильных колебаний представляет собой развивающийся вдощ пролета линии.автоко40 лебательный процесс вертикальных перемещений провода, возникающий при воздействии на него возбуждающих аэродинамических сил, обусловленных динамической неустой чивостью профиля обтекания обледенелого йровода. Пренебрегая жесткостью провода, уравнение колебания в наиболее общем ваде может быть записано как уравнение коле баний абсолютно гибкой струны где 35 Уравнение (1) с учетом соотношения (4)после перехода к отсчету амплитуды изравновесного статического положения (путем подстановки с) г-.1 (-1 дестрелапровеса провода в ггролете при воздействии О на провод собственного веса е) обледенело)со провода, постоянной вертияальной сос тавляющей аэродинамической силы Р - си лы 3 (Й).) запишется так где т - плотность массы обледенелого провода в пролете; 46у - амплитуда колебаний, отсчитывае мая из беспровесного положения провода;1 время (оаэи Г )1.- период вертикальных колебаний провода," 50)фО - коэффициент затухания;Рс- вертикальная составляющая аэродинамической силы динамически неустойчи" вого профиля обтекания обледенелого про-.вода; М Т-сеы - натя;)йение йровода принимаемое постоянным при небольших амплитудах качаний гирлянд изоляторов или небольших амйлитудах колебаний при жестком закрев ленин провода в опорных точках; 6 О ф уР ( с-Т к )т)=ох - координата точек провода в пролете;(х н 1), ( - длина пролета;- ускорение силы тяжести.Силу Яф Рс ) как нечетную функцию у ла атакикс 7 ф возникающего вследствив изменения результирующей скорости ветра, набегающего на профиль, при его вертикаль ных перемещениях можно представить в вн де рида Маклорена Здесь Рр (О) - "нулевая точка на рабочей части кривой силы Ргде кинетическая энергия системы равна нулю (верхнее или нижнее положение провода при колебаниях).В "нулевой точке силу Рц при весьма малых углах атаки можно записать так Для больших углов атаки, когда влияниевторого и последующих членов разложения(2) значительно, силу Р можно представить в следующем виде:р - Л .) т -р(ца-а - -т - -О)6)сРР " 8-ЮЧ (Ь с ) скЧ сн Дх При стационарных колебаниях уравнение(6) не пеево ппоскосен перененныкфп,нобразует замкнутый на себя предельныйцикл Пуанкаре, Интегрируя уравнение ( 6)вдоль этого цикла по выбранной на циклепостоянной мере интегрирования, можно раосматривать полученную сумму как произвендение некоторого среднего вдоль циклаПуанкареф уравнении колебания на постоявную меру цикла. Полагая далее что в установившемся режиме колебания его амплитунда "медленно меняется" в течение периодат. е. колебания близки к синусоидальным571819 5для коэффициентов (Ц и ЯЯ , линейно зе висящих от амплитуды, "среднее уравнение колебаний можно записать как уравнение для средних" на цикле Пуанкаре величин р, л и средней амплитуды 1 2 коле банйй5 й С Д 2- 2 = ОВ предложенном устройстве процесс колабаиий проводов возцушных пиний Описывается Ф одинаковыми по форме уравнениями, а От- личие заключается лищь в размерпости пе ременных и коэффициентов.Порядок работы не моделирующем уст ройстве определяется задачей исследования 15 процесса колебаний. В режимах исследова ния переходных неустойчивых процессов этот порядок должен, как правило, начинаться с операций установки на "нуль и задания исходных начальных и граничных 20 условий задачи. И стационарных режимах автоколебания не зависят от начальных условий, но связаны с формами собственных колебаний провода в пролете и граничными условиями, их определяющими. Начальные уоловия задачи на моделирующем устройстве могут быть заданы, например, принудитель ной подзарядкой конденсаторов на чертеже не показаны) автогенератора 1 и блока 3 до расчетного уровня, Граничные условия Ж определяются сдвигом фаэ между напряжениями на выходах усилителей 5, 8, 13 и 15, который задается с помощью известных приемов частотно-ффазовой корркции выходных сигналов этих усилителей.ЗбРаботоспособность моделирующего устройства была проверена на опытном образце, изготовлеююм в лабораторных условиях, Практической проверкой опытного образца Служийи,раСЧЕТЫ ЧИСЛа ПОЛуВОЛН И аМПЛиту а ды колебаний по данным известных из лите ратуры опытов и наблюдений на действующих воздушних линиях при отсутствии значитель ных крутильных колебаний провода, Эти раочеты показали удовлетворительное соответ 4 ствие результатов вычислений на моделирук- щем устройстве с экспериментальными йзмерениями, что подтверждает пригодность мо делирующего устройства для исследования н расчетов режимов колебаний. Формула изобретения Моделирующее устройство для исследова ния колебаний проводов воздушных линий электропередачи, содержащее цва синхронных генератора с компенсирующими Обмотками и обмотками возбуждения на статорах, усе лители переменного тэка, электродвигатель, вал которого механически соединен с Валами синхронных генераторов, интегратор и решающий Олок, В:.Од которОГО через раиф ВЯЗЫВЯЮШИЙ усИП, Ль ПОСТОЯННОГО ТОХа подкгпочен к Вьп;Оцу автогенератора электрических колебаний,. а выход - к первому входу сумматора, выходы которого соедине ны 1 соответственно со входами автогенератора эчектрических колебаний и решающего блока, Отличающееся тем,что, С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ тОЧНОСтя МОДЕЛИРОВВНИИа в нем обмотка возбуждения первого син хронного генецатора подыпочена через пер вый усилитель переменного тока к выходу развчзывающего усилителя постоюгиого тока, а компенсируйщая Обыотеа перВОГО сирпронф ного генератора соединена последовательно с обмоткой ротора, свободный вывод которбй через Второй усигитель переменнОГО тока подсоединен к Обмотке возбуждения второго синхронного Генератора; компенсирующая обмотка Второго синхронного генератора сое динена последовательно с его обмоткой раа тора, свободный вывод которой поцкгпочен через цепочку из последовательно соединен ных тдетьеГО Усинителяр пеРемениого токар интегратора и четвертого усилителя геремев НОГО тоха. ПО"."ДщарЕГЯОГО Вврооа ко ВтО рому входу сумматора. ИСТОЧНИКИ И 1 фООМВИИ, П 1 ИПЯРЫЕ ВО Вийаамание при экспертизе 1,И.Тоглиз,С,БерегьаЫОрйр ецйас(а з алд ая 30 дйф В 2 ьЬкфпд 1 Ьь.4 р А БЕ ТГдня.,О 1об, 1 947, р, 1 1 5 4-1 1 64.2. Авторское свидетельство СССРХа 378337 р МКЛБ 6 О 11 1 р ООа 16 О 6 а 73 а3. Коган Б. Йа Электронные моделирующие устройства и их применение для исследования систем автоматического регулирования. М., Физматгиз, 1859, стр, 17-24.иал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,034/34ЦНИИПИ Государспо де113035, Мос Тираж 818 твенного ком лам изобрете ква, Ж 35, Р Подписноеета Совета Министров СССй и открытийушская наб., д, 4/5