Устройство для моделирования мощности нагрузки электроприемников

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН авЯОин 11 1 1 184 3(50 С 06 С 7/62 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) В.ф. Ермаков и А.М, Романов (71) Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институтим. Серго Орджоникидзе (53) 681.325 (088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР . В 525975, кл, С 06 К 11/00, 1973.2. Авторское свидетельство СССР У 903911, кл . С 06 6 7/62, 1980 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ, содержащее и каналов по числумоделируемых процессов изменениямощности нагрузки электроприемников, каждый из которых содержитпоследовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов и многоканальный распределитель импульсов,отличающееся тем, что сцелью расширения функциональныхвозможностей устройства за счет учета изменения полной мощности нагрузки, в устройство введены о дополнительных каналов, трансформатор,двухполупериодный диодный мост,в каждый канап дополнительно введены масштабные резисторы, коммутирующне симисторы, развязывающиеоптроны, переключатели, элементы ИЛИ, причем в каждом канале выходы распределителя импульсов черезсоответствующие переключатели соединены с входами элементов ИПИ, выходыкоторых подключены. к первым выводамцепей излучателей развязывающихоптронов, вторые выводы которыхобъединены и соединены с общей шиной .устройства, первые выводы цепейфотоприемников развязывающих оптронов соединены с управляющими электродами коммутирующих симисторов,первые катоды которых объединены исоединены с минусовой выходнойклеммой двухполупериодного диодногомоста, первым выводом первичнойобмотки трансформатора и первым зажимом источника переменного напряжения,вторые выводы цепей фотоприемниковразвязывающих оптронов соединенымежду собой и подключены к плюсовойвыходной клемме двухполупериодногодиодного моста, входные клеммы которого соединены с вторичной обмоткой трансформатора, второй выводпервичной обмотки которого соединеныс вторым зажимом источника переменного напряжения и через масштабныерезисторы - с вторыми катодамикоммутирующих симисторов.15 11111Изобретение относится к областиавтоматики и вычислительной техникии может быть использовано в электроэнергетике для моделирования процессовизменения полной мощности(тока) нагруз 5ки группы электроприемников,имеющихиндивидуальные графики мощности(тока) нагрузки ступенчатой формы;электроприводов прокатных станов,некоторых металлорежущнх станков,прессов, машин контактной сваркии других электроприемников, графикинагрузки которых с,достаточнойстепенью точности могут заменятьсяступенчатыми после аппроксимации.Известно устройство для вводаграфической информации, содержащееблокидля фотоэлектрического преобразования, генераторы пилообразногонапряжения, блокусиления, триггеры,элементы задержки, элемиеты И и КЛИПА .Недостатками устройства являютсясложность схемы и громоздкостьвсего устройства в целом, так какдля каждого моделируемого индивидуального графика нагрузки необходимо использовать отдельный осциллограф и требуется дополнительный высоковольтный усилитель, неудобство использования, обусловлен-.ное необходимостью для каждого нового индивидуального графика вырезатьиз непрозрачного материала маску,которая должна быть тщательно закреплена на экране осциллографа,низкая точность в эксплуатации,прскопьку неточное закрепление маскина экране и смещение луча осциллографа приводят к значительной погрешности устройства.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство для моделирования изменения мощности нагрузки электроприемников, содержащееканалов, выход-,.ной сумматор, и генераторов прямоугольных импульсов, многовходовойэлемент И, выход которого соединенс входом установки нуля управляющегоЬ -триггера, прямой выход которогоподключен ко входам л генераторовпрямоугольных импульсов, .вход установки единицы Й 3 -триггера соединенс пусковым входом устройствакаждыйканал содержит распределитель импульсов и сумматор 21.Недостатком устройства являютсяузкие функциональные возможности,аименно возможность моделирования 184только процессов изменения активной или реактивной составляющих полной мощности (тока) нагрузки.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем учета измЕнения полной мощности (тока) нагрузки.указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования мощности нагрузки электроприемников, содержащее П каналов по числу моделируемых процессов изменения мощности нагрузки электроприемников, каждый из которых содержит последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов и многоканальный распределитель импульсов, введены р дополнительных каналов, трансформатор, двухполупериодный днодный мост, .в каждый канал дополнительно введены масштабные резисторы, коммутирующие симисторы, развязывающие оптроны, переключатели, элемен,ты ИЛИ, причем в каждом канале выходы распределителя импульсов через соответствующие переключатели соединены с входами элементов ИЛИ, выходы ,которых подключены к первым выводам цепей излучателей развязывающих оптронов, вторые выводы которых объединены и соединены с общей шиной устройства, первые выводы цепей фотоприемников развязывающих оптронов соединены с управляющими электродами коммутирующих симисторов, первые катоды которых объединены и соединены с минусовой выходной клеммой двухполупериодного диодного моста, первым выводом первичной обмотки трансформатора и первым зажимом источника переменного напряжения, вторые выво. ды цепей фотоприемников развязывающих оптронов соединены между собой и подключены к плюсовой выходной клемме двухполупериодного диодного моста, входные клеммы которого соединены с вторичной, обмоткой трансформатора, второй вывод первичной обмотки которого соединен с вторымзажимом источника переменного напряжения и через масштабные резисторы - с вторыми катодами коммутирующих симисторов.На фиг.1 приведена структурная схема устройства, на фиг.2 - графики активной Р, реактивной Ц иполной мощности 3 (тока 3 ) нагрузки, поясняющие работу устройства,на фиг. 3 - схемы двух первых кана1111184 3лов устройстве, иллюстрирующие вариант подготовки к работе их коммутационных полей выключателей.Устройство содержит 2 в каналов1, предназначенных для моделирова 5ния активной и реактивной составляющих процессов изменения мощностинагрузки индивидуальных электроприемников, трансформатор 2,двух, полупериодный диодный мост 3, каж Одый канал устройства содержит генератор 4 прямоугольных импульсов,раСпределитель 5 импульсов, переключатели 6, элементы ИЛИ 7, развязывакяцие оптроны 8, коммутирующиесимисторы 9, масштабные резисторы 10Значения моделируемых токов нагрузки задаются резисторами 10,которые в каждом канале 1 устройства имеют следующее соотношение:1; 1/2: 1/41 1/8 и т.д, В частности,в изображенном на фиг. 1 примере(а .также при дальнейшем рассмотрении алгоритма работы устройства)моделируемые токи нагрузки задаются в каждом каналетремя резис, торами 10, значения которых соотносятся, как 1: 1/2: 1/4 . Число резис-.1 торов 10 в каждом канале 1 можетбыть большим и выбирается из сооб.ражений допустимой погрешности моделирования процессов изменения тока(мощности) нагрузки, которая определяется формулой 4Подготовка устройства к работе заключается в следующем. Выбирается необходимоеколичество каналов 1 устройства, равное 2 1 ч, где о - число моделируемых процессов изменения (тока) нагрузки индивидуальных электроприемников. На фиг, 2 и 3 приведен пример моделирования процесса изменения мощности нагрузки одного электроприемника (0 = 1), следовательно, необходимо выбрать два канала 1, которые в дальнейшем . обозначены как элементы 1-1 и 1-2. устройства. Канал 1-1 предназначен для моделирования активной составляющей мощности нагрузки, канал 1-2 - реактивной, в данном случае индуктивной, составляющей.Частоты генераторов 4 определяются по следующим формулам. В частном случае при одинаковых длительностях ступеней нагрузки индивидуальных графиков где Ж - количество ступенейнагр узт модепируемогоиндивидуального графика,Ч - период индивидуальногографика,е= -- масштаб .по времениьмгде Р - число резисторов 10 в каж. дом канале 1 устройства, 40Значения токов нагрузки при моде;.лироваиии. удобно представлять в двоичном исчислении числами, количество разрядов которых равняется Р. . а 5 Дпя моделирования активной составляющей полного тока (мощности)нагрузки индивидуального электроприемннка в одномканале 1 устройства. 5 е используются активные сопротивления(резисторы), для моделирования ре- . активной составляющей тока нагруэ" ки того же электроприемника в другом : канале 1 устройства используются 55 реактивные сопротивления (конденсаторы или дроссели - в зависимости от . характера моделируемой нагрузки). В общем случае при разных длитель-. ностях ступеней нагрузки индивидуальных графиков:у,:+, (г) где й - максимальный единичныйинтервал времени, кото-,Рый укладывается целоечисло раз по времяпротекания каждой ступени ь "го моделируемогоиндивидуального графика.В примере на фиг.2,3 ЬЯ,и генераторы 4-1 и 4-2 (см.фйг.2) ; должны быть синхронизированы (хотя : в общем случае это может и не потребоваться). Необходимое количество выходов кажпого распределителя определяется по формуле 1=И в частном случае (см,фиг.2)а в общем случае(при разных длительностях ступенейнагрузки) Определяются масштабы по напря 5 жению,щ; току п 1 и мощности .в,О: П 1 ц - ц (4)с - Ъ -а3 3 а 21 ,3, у, (5) 1 ОЭ Р 9,.фзм а фмгде индексом й отмечены соответствующие физические (машинные) величины, получаемые на модели, а без 15 индекса - имеющие место в реальнойсистеме электроснабжения.С учетом выбранных масштабов для каждой ступени моделируемых графиков определяются значения токов ац 20 и Д м которые записываются в двормткичном коде (см.фиг,2) с точностью до .трех разрядов (в рассматриваемом примере): где 4 а", Зр, Р;Я 1 - значения то 30ков и мощностей нагрузки-й ступениъ-го моделируемого инди видуальногографика,О - номинальноенапряжение(реальное) 40сети, к которой подключенэлектроприемникЭатем выполняется подготовка кработе коммутационных полей переключателей 6 каналов 1 устройства.При этом (см,фиг.З) контакты переключателей б приводятся в положения,ко.торые определяются:значениями раз" 50рядов двоичных чисел, соответствующих токам ступеней графика нагрузкимодели а 4. и фм , единице разряда соответствует замкнутое положение контактов переключателей 6, 55нулю - разомкнутое,Устройство работает следующим,образом,Генераторы 4 устройства работаютс частотами, соответствующими формуле (2), приводя в действие распределители 5 импульсов. На первыхвыходах всех распределителей 5 импульсов появляется единичное напряжение, в то время как на всехдругих выходах распределителей 5импульсов присутствует нулевое напряжение.Появляющееся на первом выходераспределителя 5-1 импульсов напряжение (фиг.З) прикладываетсяк первым входам элементов ИЛИ 7-1,которые через оптроны 8-1 управляютсоответствующими симисторами 9-1 и,открывая их, подключают к источникунапряжения резисторы 10-1 с номиналами 1и 1/2 1 При этом первыйканал 1 устройства начинает потреблять от источника сетевого напряжения ток ам,модуль которого равен (в двоичном коде) 011,Появляющееся на первым выходераспределителя 5-2 напряжение череззамкнутые контакты переключателей6-2, элемент ИЛИ 7-2 и оптрон 8-2поступает на управляющий электрод .симистора 9-2, который подключаетк источнику напряжения трансформатор, имеющий индуктивное сопротивление 1/4При этом второй канал1 устройства потребляет от источника напряжения ток Зр 1 ц, модулькоторого равен 100,В течение первого периода напряжения генераторов 4-1 и 4-2 двумяпервыми каналами 1 от источниканапряжения потребляются суммарныйтокв 4(д м - м и мощность8 н 11 = и, Огропорциональные соответственно полному току 3 имощности Я,1 моделируемого йндивидуального графика нагрузки. При появлении на выходах генераторов 4-1 и 4-2 (которые работают синхронно) следующих импульсов напряжения распределители 5-1 и 5-2 переходят в состояние "2", при котором единичное напряжение исчезает на их первых выходах и появляется на вторых В результате в. первом канале 1 коммутируются цепи резисторов 1 Ц и 1/4 12, а во втором - индуктивного сопротивления 1/2 )( ,.При этом первый и второй каналы 1 устройства потребляют от сети токи ,) и 3, полный7.ток ЛИ = с . д 11, полную мощность Зм н т.д.Аналогичным образом работают остальные пары каналов 1 устройства, каждая из которых моделирует токи Эам 1 дрм и мощность 3 ъ-го индивидуального электроприемника. От источника напряжения устройством потребляются моделируемые полный ток группы электроприемниковИДЩ 2. Иай 1+1 ффд1 ф 1(10) Для любой ступени реальногогруппового графика могут быть опреде 11184 8 лены полный ток и мощность нагрузки по следующим формулам(11)7 фф Дм3Ъ; =п 1 з Ьа (12)Устройство применимо для моделирования процессов изменения полной мощности (тока) нагрузки, имитации 1 О неснмметричныя резымов треифазныксетей, поверки приборов для контроля качества электроэнергии. При ис-пользовании совместно с моделью .энергосистемы переменного тока с 15 его помощью могут реааться задачирегулирования напряжения, компенсации реактивной мощности, а также исследоваться регрессионные и корреляционные зависимости между физи .ческими величинами узлов и ветвейреальной системы..К Заказ б 312/40 тент",Ужгород, ул. Проектная,4В л НП Тираж 698 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 3035, Москва, Ж, Раушская