Устройство для исследования работы регуляторов гидротурбин

ТЕН ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС региетрироваио в Бюро изобретеиий Госияана ССС В, В. Солодовников УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ РЕГУЛЯТОР ГИДРОТУРБИНПредметом настоящего изобретения является устройство для исследования работы регуляторов гидротурбин, основа 1 нцое на воспроизведении условий работы регулируемого объекта при помощи электрических моделей гидротурбины и трубопровода. При этом, согласно изобретению, в качестве модели гидротурбины применен электрический интегратор, выполненный в виде ряда измерительных приборов электродинамического типа, подвижные рамки которых укреплены на общей оси. Токи на выход: интегратора, пропорциональные углово 11 скорости подвижной системы последнего, предназначены для изменения частоты генератора, пита 1 сп 11 его синхронный двигатель, прцводя 1 ций во вращение центробежный маятник исследуемого р:,гуля. тора.С целью воспроизведения явления гидравлического удара в качестве модели трубопровода гидротурбины применена схема замещения длинной линии, составленная из ряда емкостей и самоиндукций, В начале 11 и 1 ши Вкл 101 ен псточ 11 ик тока, а В конце в электронн лампа, работающая на верхнем загибе своей характеоистики. Для изменения величины сеточного напряжения лампы использован шток поршня исследуемого регулятора. Падение напряжения на сопротивлении, включенном в анодную цепь лампы, использовано для питания одной из рамок интегратора, возбуждение которой изменяется в зависимости от 1 полокения штока исследуемого регулятора.Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема предлагаемого устройства, переходные процессы в котором описываются теми же уравнениями, 1 то и процессы в гидротурбине,Основнымц частями устройства 51 вляются:а) электрический шпегратор I, выполненный в виде, ряда измерительных приборов электродинамцческого типа, подвижные рамки которых укреплены на общей оси г - п;б) ламповый генератор 28 с усилигелем 29;в) синхронньш двигатель 30;г) центробежный маятник 31; д) схема замещеноя 11, шпасмая от источника тока 6 и служащая моделью трубопровода гидротурбины;е) электронная лампа 2, сеточное напряжение которой изменяется в зависимости от положения штока ЗЗ поршня исследуемого регулятора 32.Диференциальное уравнение гидрогенератора при работе машины бесконечной мощности имеет вид сг 2 гО7, +Яр -- - сЧ, зпО=сЧ 1, 11)сгг сигде Т- коэфициенг, определяемый постоянной времени машины ичастотой;с 02 уГЛОВаЯ СКОРОСтв ГИДРОТУРбины;1 - время;ЮИр -- мощность, затрачиваерюмая в деипферных обмотках и полюсных башмаках;Й - угол ротора в радианах;Ж,. - синхронизирующая мощность в относительных единицах;Ж - мощность, развиваемая турбиной, в относительных единицах,Величина угловой скоросги с(2опр(еделяется уравнениемсго"=щ+ДЯ --2 Осггг)ГДЕ а сЗ - УГЛОВаЯ СКОРОСТЬ, СООтвссгствующая номинальному числуоборотов,д в - изменение угловой скорости;1 - единичная функция Хевисайда,Подстановка значения ш 2 в диференциальное уравнение гидрогенератора приводит последнее послепреобразования к виду:сг 2 сэ г(гр++ зссс 8=сгг 2 7 а сгс 7 аф -- г (ь 111), Р)7 а сЮВывод уравнений, описывающих переходные процессы в предлагаемом устройстве, может быть произведен следующим образом, сгОсгг Врашающ(ий момент, создавае. мый электромагнитом 24, равен: с с. 1, где г ток в рамке 26, а 1 - ток возбуждения электромагнита 24, Таким образом уравнение движения подвижной системы интегратора 1 будет иметь вид: сгзО гс сг О Ь-- + - . г. - + 28 12 Яи О= сг 1- ./сгг,l с- (4 г 4 .г 4) где У - момент инерции подвижной системы,Сравнивая уравнения 3) и (4), лег(ко видеть, что уравнения машины и интегратора будут аналогичны, если гС 1 Лр Ь СЗ ТЗ с(с( С; У 1-- ; -- . с 4.14У 7 а Х 7 а Х7 а Регулировка токов з, 12 и 1: производится при помощи реостатов 9, 1 О, 11, Последшп член в правой части уравнения (2) соответствует начальной скорости подвижной системы интегратора. Если обозначить через сз ток в рамке 23, находящейся в одтородном магнитном поле электромагнита 22, ток возбуждения которого равен 12, то вращающий момент, действующий на подвижную систе. му электрического интегратора 1 Олагодаря взаимодействию токов сз и Уз будет равен:6 гз 12 з 1 п И где О - угол отклонения рамки 23 от того положения, в котором ее пронизывает максимальное число магнитных силовых линий.Ток на выходе усилителя 26, вход которого присоединен к рамке 17 (вращающейся в радиальном магнитном поле постоянного магнитасг й16), пропорционален -. Усили(тель 26 используется для питания рамки 19. Если обозначить через 12 ток возбуждения электромагнита 18, то создаваемый им вращающий момент будет равен:Рассмотрим теперь выражениедля мощности И, развиваемой ивалу турбины. Если обозначить чеРЕЗ Уистеч СКороСтЬ Истст 1 СННЯ ВОды из трубопровода, а через сскорость воды перед задвижкой, тоЮ В =- 4 истеч р,где 5, - поперечное сечение трубопровода, ар - открытие. Но4 истеч =С) 2 дН, ГДЕ Н - НаПОР,/Следовательнс,= с рУ Н (5)Мощность на валу турбины равна:ф 1 - 1ОН =истеч. Р Н =/26)Таким образом, если предположить, что ток 4 на конце схемызамещения О пропорционален скорости о, а напряжение е на конецсхемы замещения пропорциональнонапору О, то легко достигнутьтого, чтобы на подвижную системуинтегратора действовал вращающий момент, пропорциональный2 О.Для этого необходимо рамку 25электромагнита 24 включить последовательно со схемой замещения,а обмотку возбуждения электромагнита 24 питать от усилителя 8,создающего на выходе ток 14,пропорциональный напряжению ена его входе.Граничному условию (5) наконце трубопровода соответству етграничное условие ца концесхемы П:г=тр ф е, (7) где ( - проводимость схемы, включенной на конце схемы замещения, а и 4 - постоянная.Так как точное осуществление равенства (7) электрическим способом затруднительно, то можно, положив е=ео+1 Ье, разложить (7) в ряд. Ограничиваясь двумя первыми членами, имеем:114 = г,+ г 4 = т рес+ Ь е . (8)2Из уравнения (8) следует, что ток 14 должен состоять из двух составляющих, первая из которых зависит от открытия е или положения поршня сервомотора, а вторая как от открытия, так и от напряжения ца конце схемы П, Для получения составляющей используется пентод 2, работающий в той части своей характеристики, в которой его анодцый ток не зависит от анодного напряжения и линейно зависит от сеточного напряжения. Сеточное напряжение пентода 2 изменяется поршнем 33 сервомотора, передвигающего движок реостата 3. Для получения составляющей 11 параллельно пентоду 2 включено сопротивление 5. Напряжение батареи 7 подобрано так, чтобы в установившемся режиме напряжение на зажимах реостата 5 равнялось нулю, При переходных процессах ток., протекающий через реостат 5, будет пропорционален а р Ь е, где р - положение движка реостата 5, . - постоянная, а Ь е - повышение (или понижение) напряжения в конце схемы 11. Движок реостата 5, так же как ц движок реостата 3, передвигается поршнем сервомотора. Соединение между движками реостатов д ц 5 - только мсханическОС., цо це электрическое.Интегратор 1 приводит в действие регулятор скорости 32 при помощи лампового генератора 28 с усилителем 29, питающим реактивный мотор 30 центробежного маятника 31. Изменение частоты лампового генератора 28 пропорционально угловой скорости интегратора 1. Изменение частоты лампового генератора производится при помощи дросселя с подмагничивацием, имеющего четыре обмотки: Обмотку подмагццчивация 27, питаемую от усилителя 26. обмотку подмапп 1 чивация 15, обмотку обратной связи 18 и обмотку 14, включенную в колебательный контур лампового генератора. Прц отсутствии тока в обмотке 27 и при некотором постоянном токе подмагццчивания в Обмотке 15 ламповый гецератор дает ца выходе перемсн 11 ы 1 ток частотой . При по 2 -,.явлении в обмотке подмагцичцвания 27 тока, пропорционального, индуктивность обмотки 14, включенной в колебательный контур генератора, изменяется. Вследствие изменения индуктивности колебательного контура изменяется также и частота лампового генератора, причем изменение частотыЮпропорциональноВнезапный скачок частоты шин бесконечной мощности в уравнении (2) отооражается членом Л в 1 и в уравнении (3) - членом-Ищ 1 Д).ИдЧлен - (а Ь 1) соответствует заЮданию подвижной системе интегратора начального значения скорости. Это начальное значение скорости задается реле 21 с регулируемой выдержкой времени, которое подает в обмотку 20 электромагнита 18 импульс тока, продолжительность которого мала по сравнению с периодом собственных колебаний прибора, а величина подбирается таким образом., чтобы начальная скорость равнялась требуемой величине,Так как уравнение (2) определяет угловую скорость, на которую должен реагировать центробежный маятник, то из него очевидно, что одновременно с заданием начальной скорости подвижной системе интегратора, ток подмагничивания дросселя лампового генератора должен быть внезапно изменен.Итак, весь процесс, аналогичный процессу регулирования, будет происходить следующим образом. Подвижная система интегратора после задания начальной скорости начнет двигаться; частота тока, питающего мотор 30 маятника Л, начнет изменяться и поршень сервомотора будет двигаться; при движении поршня сервомотора в схеме замещения П возникнет переходный процесс, который будет влиять на колебания подвижной системы интегратора 1 при помощи электромагнита 24. Предлагаемая схема может служить для исследования устойчивости системы регулирования. Процесс регулирования будет неустойчив, если колебания подвижной системы будут не затухающими, а раскачивающимися,Регистрация процесса регулиро. вания производится путем записи на движуйщейся бумаге колебаний подвижной системы интегратора, Исследование влияния параметров машины на процесс регулирования производится соответствующим из менением токов в рамках и обмотках возбуждения электромагнитов интегратора.Исследование влияния парамет. ров трубопровода на процесс регу. лирования можно произвести, из. меняя величину индуктивностей 1 и емкостей 4 схемы замещения П, а также изменяя число звеньев схемы замещения,Предмет изобретения1. Устройство для исследования работы регуляторов гидротурбин, основанное на воспроизведении условий работы регулируемого объекта при помощи электрической модели гидротурбины и трубопровода, о т л и ч а ю щ е е с я применением в качестве модели гидротурбины электрического интегратора, выполненного в виде ряда измерительных приборов электродинамического типа, подвижные рамки которых укреплены на общей оси, а токи на выходе интегратора, пропорциональные угловой скорости подвижной системы последнего, предназначены для изменения частоты генератора, питающего синхронный двигатель, приводящий во вращение центробежный маятник исследуемого регулятора.2. Форма выполнения устройства по и. 1, отличающаяся тем, то с целью воспроизведения явления гидравлического удара в качестве модели трубопровода гидро- турбины применена схема замещения длинной линии, составленная из ряда емкостей и самоиндукций, в начале которой включен источник