Устройство для моделирования синхронной машины

(71) Ереванский политехнический институт им. К. Маркса(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 438996, кл. С 06 С 7/62, 1971.2. Фрнджибашян Э.С., Терзян А.А. Математическое моделирование в задачах анализа и синтеза электрических машин, - "Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт", 1975, В 2, с. 85-92 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ, содержащее блок моделирования электромагнитного поля, состоящий из резистивной сетки и трех групп трансформаторов, и блок моделирования потокосцепления обмоток, состоящий из трех выпрямительных мостов, причем граничные узлы первой. группы резистивной сетки соединены с шиной нулевого потенциала, одни выводы первичных обмоток трансформаторов первой группы соединены соответственно с граничными узлами второй группы резистивной сетки, первые вторичные обмотки трансформаторов первой ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ,80.112563 группы соединены последовательно иподключены к диагонали первого выпрямительного моста, первичные обмоткитрансформаторов второй группы соединены последовательно и подключены к,диагонали второго выпрямительногомоста, а одни выводы вторичных обмоток трансформаторов второй группысоединены соответственно с центральными узлами первой группы резистивной сетки, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности моделирования, в каждый из трансформаторов первой группы введенавторая вторичная офюотка, причем всевторые вторичные обмотки соединеныпоследовательно и подключены к диагонали третьего выпрямительного моста, а другие выводы первичных обмо"ток трансформаторов первой группы ивторичных обмоток трансформатороввторой группы соединены с шиной нулевого потенциала, к которой подключены одни разноименные выводы первойи второй обмоток каждого из трансформаторов третьей группы, другие выводы обмоток каждого из трансформаторов третьей группы соединены соответственно с центральными узлами второй группы резистивной сетки.633 1 1125Изобретение относится к электричес. кой вычислительной технике, в частности к моделированию электрических систем или устройств. Известно моделирующее устройство5для определения статических и дивамических характеристик синхронных машинсодержащее электрическую модель магнитного поля, соединенную с аналоговым вычислительньв блоком для задания намагничивающей силы и измеренияпотокосцеппения обмотки возбуждения 13.НаибеМее близким к изобретению потехническому решению является моделирующее устройство установившихся и пе-реходных процессов синхронных машин,содержащее блок Моделирования электромагнитного поля, состоящий из резистивной сетки и трех групп трансформаторов, и блок моделирования потокосцепления обмоток, состоящий из трехвыпрямительных мостов, узлы резистиввой сетки соединены с обмотками транс-2, 25форматоров в соответствии с конфигу-рацией воспроизводимого магнитногополя. синхронной машины Г 23.Недостатком известного устройстваявляется то, что для определениямагнитного поля в интервале одного30полюсного деления требуется воспроизведение магнитной цепи в интерваледвух полюсных делений машины. Это приводи к существенной потере точностимоделирования, так как при одном итом же количестве элементов резистивной сетки два нолюсных деления машины воспроизводятся с шагом дискретизации вдвое большим, нежели одно полюсное деление,40 .Цель изобретения - повышение точности моделирующего устройства,Дпя достижения поставленной целив устройстве, содержащем блок моделирования электромагнитного поля,: состоящий из резистивной сетки и трехгрупп трансформаторов, и блок моделирования потокосцепления обмоток, состоящий из трех выпрямительныхмостов,причем граничные узлы первой группы 50резидтивной сетки соединены с шинойнулевого потенциала, одни выводыпервичных обмоток трансформаторов первой группы соединены соответственнос граничными узлами второй группы ре"55зистивной сетки, первые вторичные об.мотки трансформаторов. первой группысоединены последовательно и подключен ны к диагонали первого выпрямительного моста, первичные обмотки трансформаторов второй группы соединеныпоследовательно и подключены к диагонали второго выпрямительного моста, а одни. выводы вторичных обмотоктрансформаторов второй группы соединены соответственно с центральнымиузлами первой группы резистивной сетки, в каждый из трансформаторов первой группы введена вторая вторичнаяобмотка, причем все вторые вторичныеобмотки соединены последовательнои подключены к диагонали третьего выпрямительного моста, а другие выводыпервичных обмоток трансформаторовпервой группы и вторичных обмоток ттрансформаторов второй группы соединены с шиной нулевого потенциала,к которой подключены одни разноименные вьводы первой и второй обмотоккаждого из,трансформаторов третьейгруппы, другие выводы обмоток каждого из трансформаторов третьей группысоединены соответственно с центральными узлами второй группы резистивной сетки,На фиг. 1 представлена принципиальная схема включения резистивнойсетки; на фиг. 2 - принципиальнаясхема блока моделирования потокосцепления обмоток.Устройство содержит блок моделирования электромагнитного поля, выполненный в виде резистивной сетки 1,воспроизводящей магнитное поле винтервале одного полюсного делениямашины, блок моделирования потокосцепления обмоток, состоящий изгрупп трансформаторов 2 и 3, моделирующих соответственно обмотку статора в осях Й и о и обмотку возбуждения и третью группу трансформаторов 4. Резистивная сетка 1 выполнена из линейных 5 и нелинейных 6 резисторов, моделирующих соответственно воздушных и ферромагнитные, участки магнитной цепи машины, причем граничные узлы резистивной сетки 1, соответствующие внешней поверхности сердечника статора и внутренней поверхности сердечника ротора машины соединены с шиной нулевого потенциала, вследствие чего магнитный поток в воздушной среде, окружающей указанные поверхности, пренебрегается. Потенциалф граничных узлов резистивной сетки 1, соответствующих радиальным3 1125границам моделируемой области магнитного поля в,интервале одного полюсного деления, задаются с помощьюгруппы идентичных трансформаторов 4,При этом количество трансформаторов4 определяется числом пар сходственных узлов 7 и 8, 9 и 10, 11 и 12 нарадиальных границах.резистивной сетки, Каждый из трансформаторов 4 име-ет две идентичные обмотки 13 и 14, 1 Оодни из разноименных выводов коТорыхсоединены с шиной нулевого потенциала, а другие - с одной из указанныхпар сходственных узлов на радиальных границах резистивной сетки 1. 15ФНа резистивной сетке 1 воспроизво. дитсямагнитное поле машины, созданное первой гармонической намагничивающей силы н,с.) обмотки статора ин.с. обмотки ротора. В связи с этим 20продольную и поперечную обмотки статора следует представить распределенными вдоль расточкн статора соответственно по синусоидальному и косинусоидальному законам. В таком представлении обмотка статора моделируется с помощью первой группы трансформаторов 2 с первичными обмотками 15и вторичными обмотками 16 и 17,причемчисла витков последовательно соединенных обмоток 16 распределены по синусоидальному, а последовательно соединенных обмоток 17 - по косинусоидальному законам. Благодаря такомувыполнению трансформаторов 2 токи вцепях обмоток 16 и 17 соответствуют35продольному и поперечному токам, асуммарные напряжения этих обмоток -продольному и поперечному потокосцеплениям обмотки статора моделируемой машины,40Одни узлы 18-26 и другие узлы 27и 28 резистивной сетки 1 соответствуют областям расположения обмоток ста"тора и возбуждения и соединены с од 45ними,из выводов первичных обмоток 15и вторичных 29 измерительных транс- .форматоров 2 и 3, причем другие выводы обмоток указанных трансформаторовподключены к шине нулевого потенциала. При этом в цепи последовательносоединенных первичных обмоток,30 группы измерительных .трансформаторов 3соответствует току возбуждения, а ;.суммарное напряжение - потокосцепле 55нию обмотки возбуждения машины.1В блоке моделирования потокосцепления обмоток (фиг, 2) осуществляет 633 4ся решение в координатных осях Й и ц системы дифференциальных уравнений электрического равновесия синхронного генератора, работающего на автономную индуктивно-активную нагрузку, Так как резистивная сетка 1 не воспроизводит поле лобового рассе-. яния обмотки машины, указанную систему уравнений целесообразно представить в виде(Р 71 Е 6 К рЕ У Г)где У , М , У -. соответственно продольная и поперечная составляющиепотокосцепленияобмотки статора,потокосцепленияобмотки возбуждения, воспроизводимые на резистивнойсетке 1;- индуктивность лоболваго рассеяния обмотки возбуждения;- индуктивное сопротивление, учитывающее отличие полейрассеяния обмоткистатора от измеренных на резистивнойсетке 1;- активное сопротив-ление обмотки статора;1 н,Р - индуктивность и активное сопротивление нагрузки генератора;31, 3- продольная и поперечная составляющие тока обмоткистатора;О,Э, г - соответственно напряжение, ток иактивное сопротивление обмотки возбуждения.В плечи выпрямительных мостов 31- 33 - введены обратимые транзисторные ключи 34, управляемые через1125633 Составитель И. ЛебедевРедактор А. Шишкина Техред И.Асталош Корректор С. Чер ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 аказ 8542/38ВНИИ113035 Тираж 698 Государственног делам изобретений осква, Ж, РауПодписикомитета СССРи открытийкая наб., д. 4/5