Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11178
.pdf
увеличения спроса на электроэнергию в распределительной системе, можно обнаружить блоки,
представляющие несколько различных периодов проектирования генераторов и первичных двигателей,
каждый из которых может отличаться от остальных в отношении точки в диапазоне нагрузки, при которой
может быть достигнута максимальная эффективность.
В прошлом это было обычной практикой до 65 лет.
Разрешить каждому из нескольких параллельно работающих блоков принимать на себя пропорциональную
или непредопределенную долю общей подаваемой нагрузки в зависимости от изменения величины этой
общей нагрузки.
Если блоки имеют обычную переменную нагрузку - 70:
Характеристики эффективности: в результате, при заданных значениях общей нагрузки, некоторые установки
будут работать с выходной мощностью выше своих максимальных значений КПД, в то время как другие могут
обеспечивать нагрузку ниже своих 75 точек высокой эффективности. Следовательно, максимальная
экономическая эффективность, на которую способна система, не может быть достигнута при различных
значениях общей нагрузки (спроса), и зачастую ни одно значение общей нагрузки не обеспечит
распределение максимальной эффективности.
Таким образом, очевидно, что когда система генерации электроэнергии обеспечивает переменную нагрузку,
вопрос распределения нагрузки между различными блоками в системе напрямую влияет на эффективность
ее работы. Как станет ясно позже, максимальная экономия, возможная при любом заданном значении
системной нагрузки, достигается лишь при строгом соблюдении соответствующих наиболее эффективных
индивидуальных нагрузок нескольких генерирующих установок.
На практике такое сочетание нагрузок должно быть заранее определено и учитывать присущую
эффективность каждого из генерирующих блоков, а во многих случаях и ряд других факторов.
Особенно тем, кто знаком с работой электростанций, станет очевидно, что практического повышения
экономичности невозможно достичь путем ручного управления распределением нагрузки.
Следовательно, для получения наибольшей выгоды система управления должна быть автоматической. 105
Помимо надежности и точности, крайне желательно, чтобы система управления была очень гибкой, то есть
позволяла настраивать ее под любое распределение нагрузки между генерирующими установками, которое
может оказаться выгодным.
С целью обеспечения средств, позволяющих автоматически распределять нагрузку между различными
источниками питания, каждый из которых будет работать в пределах своего высокоэффективного диапазона
выходной мощности, система регулирования распределения нагрузки в соответствии с настоящим
изобретением может функционировать автоматически, распределяя нагрузку между различными блоками
заданным образом, так что идеальные условия эксплуатации, описанные выше, могут быть максимально
приближены к заданным параметрам в широком диапазоне изменения общей нагрузки.
Таким образом, главной целью данного изобретения является создание автоматического регулятора для
многоблочной генерирующей системы, способного обеспечить работу всех блоков при таких значениях
индивидуальной нагрузки, чтобы стоимость электроснабжения для всех значений общей выходной мощности
системы поддерживалась на минимальном уровне.
В соответствии с изобретением, предлагаются регулирующие средства для множества источников
электроэнергии, питающих общую нагрузку, включающие средства регулировки выходной мощности для
каждого из блоков, средства, имеющие заданные характеристики отклика для управления каждым из
указанных регулирующих средств, и средства измерения или реагирования на нагрузку, на которые влияет
суммарная выходная мощность всех указанных блоков, воздействующие на все указанные средства
управления регулировкой выходной мощности, тем самым вызывая зависимость распределения между
блоками общей нагрузки, питаемой этими средствами, от величины указанной общей нагрузки и ее изменение
заданным образом в зависимости от нее.
В силу того, что средства управления для каждого блока имеют индивидуальную градуировку, такая система
может при изменении общей потребляемой мощности изменять распределение нагрузки управляемых блоков
любым заранее определенным образом.
Для более ясного понимания изобретения и его более эффективного применения, далее мы обратимся к
прилагаемым чертежам, на которых:
На фиг. 1 представлено упрощенное однолинейное диагональное изображение аппаратуры и цепей,
расположенных в соответствии с данным изобретением, применительно к электрической гребной системе,
включающей три гребных блока.
На рисунках 2, 3 и 4 представлены диаграммы кривых, иллюстрирующих соответственно характеристики
зависимости нагрузки от эффективности, которые, для пояснения, считаются применимыми к трем
генерирующим установкам, показанным на рисунке 1.
На рис. 5 представлена диаграмма кривых, иллюстрирующая один из предпочтительных способов
распределения общей нагрузки, обеспечиваемой генерирующими установками системы, показанной на рис. 1,
между ними для различных значений общей нагрузки, с целью достижения максимальной общей
эффективности системы.
Рис. 6 представляет собой схематическое изображение аппаратуры и цепей, расположенных в соответствии с
одним из предпочтительных вариантов данного изобретения, использующих электрические управляющие
силы при применении к трехфазной системе электропитания, расположенной, как показано на рис. 1. На рис. 1
различные элементы и цепи изображены достаточно подробно, чтобы четко указать способ их работы; и рис.
7 представляет собой аналогичное схематическое изображение аппаратуры и цепей, расположенных в
соответствии со вторым вариантом изобретения, использующим механические управляющие силы при
применении к трехфазной системе электропитания типа, представленного однолинейной схемой на рис. 1.
Обращаясь к чертежам, энергосистема, показанная в упрощенной однолинейной форме на рис. 1, включает
три генераторных блока A, B и C, которые соответственно состоят из генераторов 10, 11 и 12, приводимых в
движение первичными двигателями 14, 15 и 16. Генераторы tbree подают электроэнергию в электрическую
систему, представленную схемой 18; между генераторами и общей схемой установлены обычные
разъединительные устройства 20, 21 и 22. Предполагается, что цепь 18 питает нагрузку l, обладающую
переменными характеристиками потребления. На чертежах показана система, включающая три
генерирующих блока, чтобы можно было всесторонне проиллюстрировать и объяснить, как работает система
регулирования данного изобретения, основные элементы предпочтительного варианта осуществления
которого схематически изображены на фиг. 1, для управления распределением нагрузки множества
источников энергии.
Характеристики эффективности и нагрузки 115, показанные кривыми на рис. 2, 3 и 4, которые, как
предполагается, относятся к блокам A, B и C соответственно генерирующей системы, были специально
выбраны таким образом, чтобы иметь указанные 120 сильно различающиеся формы, которые, хотя и
несколько преувеличены для большей ясности объяснения, тем не менее, отражают характер различий в
эффективности, встречающихся между генерирующими блоками в условиях реальной эксплуатации на
многих современных электростанциях.
Следует отметить, что при использовании термина «эффективность» в прилагаемых пояснениях
подразумевается очень широкое толкование 13 414 444 единиц в соответствии с изменениями общего спроса
на нагрузку. Эти же кривые также послужат дополнительной цели, помогая в объяснении работы системы
регулирования изобретения, которое будет описано далее.
В базовой форме, показанной на рис. 1, система регулирования распределения нагрузки изобретения
использует отдельные 7/устройства регулирования нагрузки 25, 26 и 27, расположенные соответственно для
воздействия на средства регулирования нагрузки генерирующих установок A, B и O и, таким образом, для
управления выходной мощностью этих установок в соответствии с величиной 80.
Исследования управляющих сил, соответственно воздействующих на эти устройства посредством датчиков
управляющей силы, обозначенных на схеме на рис. 1 под номерами 30, 31 и 32.
Каждое из 85 устройств, передающих управляющую силу (обозначенных как устройства, имеющие
характеристики изменения силы, которые регулируются заданным образом, например, в соответствии с
характеристиками эффективности генерирующего блока, с которым связано данное устройство). На все
датчики управляющей силы одновременно воздействует устройство, реагирующее на изменение общей
нагрузки, представленное на схеме на рис. 1 в виде устройства управления Miasler 36 95.
Устройство управления с балансировкой тока Кельвина или другое эквивалентное главное управляющее
устройство, реагирующее на общую нагрузку. Устройство 36 подключено к выходным цепям всех
генерирующих установок и, таким образом, подвержено влиянию общей выходной мощности системы.
Изменения в общей выходной мощности, таким образом, приводят к соответствующим перенастройкам
датчиков управляющей силы 30, 31 и 32, но, благодаря специально разработанным характеристикам отклика
этих устройств, изменение управляющей силы, передаваемой через них на регуляторы нагрузки, может
зависеть от величины изменения нагрузки, которое желательно, чтобы каждый из генерирующих блоков
осуществил, и таким образом достигается уже обсуждавшаяся и описанная функция распределения нагрузки.
Указанная управляющая сила может быть электрической, как показано в системе Fi;z.
6 или механическим, как показано в системе на рис. 7. Сначала будет дано описание модификации рисунка 6
с использованием регулируемого электрического тока в качестве управляющей силы.
На рис. 6 показаны три аналогичных генераторных блока A, B и C, представленных в системе на рис. 1,
предназначенных для питания общей цепи питания или распределения -18. На рисунке показан генератор 10
блока А, представляющий собой трехфазный генератор переменного тока, состоящий из обмоток якоря 39 и
возбуждающей обмотки возбуждения 40. 130
Аналогично, генераторы 11 и 12 включают обмотки якоря 37 и 38 и обмотку возбуждения. Отношение
выходной мощности к входной, которое обозначает этот термин, обычно может включать любую часть всей
цепочки устройств, преобразующих энергию, например, в случае гидроэлектростанции или паровой
электростанции, отношение выходной мощности генератора к расходу рабочей жидкости основного
двигателя. Поскольку практические аспекты эксплуатации электростанции определяют соотношение затрат,
представленные кривые эффективности также можно интерпретировать как включающие полную стоимость
производства электроэнергии с помощью рассматриваемого генерирующего агрегата.
На основе этих кривых эффективности нагрузки и при условии, что блоки A, B и C имеют одинаковую
мощность, были построены кривые распределения нагрузки, представленные на рис. 5, для иллюстрации
условий максимальной экономичности эксплуатации при различных значениях общей нагрузки,
обеспечиваемой блоками.
Предположим, что каждый из генерирующих блоков имеет мощность 100 киловатт, тогда максимальная
выходная мощность всей системы составляет 300 киловатт и требует, чтобы все блоки работали на
максимальной выходной мощности, значения которой указаны на рис. 5. На рисунке (Fie'.:) каждая из трех
отдельных кривых показывает нагрузку, обеспечиваемую генерирующим агрегатом, который
идентифицируется соответствующей маркировкой A, B или C.
Для достижения наилучшей общей экономичности снижение потребляемой нагрузки до 200 киловатт-часов
должно включать перераспределение удельной нагрузки по схеме, показанной на рис. 5. При таком низком
значении общего выброса грузоподъемность блока С должна оставаться на уровне полной мощности, при
котором достигается максимальная эффективность работы блока С, как показано на рис.
4 указывает. Нагрузку, обеспечиваемую блоком А, следует уменьшить примерно до одной трети его
номинальной мощности, при которой этот блок имеет максимальную эффективность, как показано на кривой
на рис. 2, тогда как нагрузку блока В следует уменьшить примерно до двух третей его номинальной мощности,
чтобы привести его в диапазон высокой эффективности нагрузки, указанный на рис. 3.
Дальнейшее снижение общей потребляемой нагрузки до 100 киловатт должно привести к тому, что нагрузка,
обеспечиваемая блоком А, останется практически неизменной из-за пикообразной формы его кривой КПД, и
должно привести к снижению выходной мощности блока В до уровня низкой нагрузки в высокоэффективном
рабочем диапазоне 60 В. В то же время оставшееся снижение должно быть компенсировано блоком С в
некоторой степени, как показано на рисунке.
- Приведенные выше кривые более наглядно демонстрируют целесообразность, о которой говорилось ранее,
перераспределения общей нагрузки, обеспечиваемой множеством генераторов: 3 414 444 обмоток 106 и 107
соответственно.
Обмотки якоря нескольких генераторов подключены, как показано на рисунке, к трехфазной силовой цепи 18 в
верхней части рисунка. На рисунке показано, что обмотки возбуждения генератора находятся под
напряжением постоянного тока, получаемого от копроводников 44 и 45 с положительным и отрицательным
потенциалом соответственно. Проводники 44 и 45 могут питаться только от подходящего источника энергии,
такого как батарея 42 или другое эквивалентное устройство, обеспечивающее питание за счет постоянного
тока. Обычные средства управления возбуждением для различных генераторов показаны соответственно в
виде реостатов 47, 108 и 109 в цепях обмоток возбуждения генератора.
Первичные двигатели 14, 15 и 16, приводящие в движение генераторы, представлены как двигатели хорошо
известного типа, работающие на рабочей жидкости, которая подается к ним соответственно по трубопроводам
50, 52 и 556 из любого подходящего источника (не показан).
Для регулирования потока рабочей жидкости в указанные трубопроводы установлены соответствующие
регулирующие клапаны, обозначенные соответственно цифрами 51, 111 и 112.
Как станет ясно позже, данное изобретение не ограничивается применением в генераторных установках,
использующих первичные двигатели, работающие на жидком топливе, поскольку оно может быть
использовано для управления мощностью всех типов первичных двигателей, включая двигатели внутреннего
сгорания, а также другие источники механической энергии, снабженные средствами регулировки входного
напряжения. Поэтому изображенные первичные двигатели и соответствующие средства управления входным
сигналом призваны представлять все типы приводных устройств генераторов, а не только показанный на
рисунке конкретный вид.
Положение подвижного элемента каждого регулирующего клапана первичного двигателя определяется
механизмом регулирования, реагирующим на скорость, известным способом. Как показано на иллюстрации,
например, главный двигатель 14 приводит в движение, посредством соответствующих механических средств,
шариковый механизм 53 хорошо известного типа, который передает управляющие движения на рычаг 54.
Рычаг 54 может поворачиваться на одном конце и соединяться на другом конце с подвижным элементом 55
входного регулирующего клапана 51 посредством механизма 57. Увеличение скорости приводного двигателя
14 приводит к перемещению рычага 54 вниз, закрывая клапан 51, в то время как уменьшение скорости
приводного двигателя аналогичным образом открывает клапан 51, обеспечивая тем самым подачу большего
количества рабочей жидкости.
Аналогичным образом, первичные двигатели 15 и 16 снабжены шариковыми механизмами 113 и 114
соответственно, которые управляют входными клапанами 52 и 56 в соответствии со скоростью первичных
двигателей.
Описанный выше механизм управления способен поддерживать скорость работы управляющего блока лишь в
довольно широких пределах. Для достижения более высокой точности регулирования частоты и нагрузки 70,
которая требуется на практике, а также для обеспечения регулирования распределения нагрузки для
множества параллельно работающих генерирующих установок, каждый из регуляторов первичного двигателя
управляется с помощью калибровочных или регулировочных средств 75.
В случае с первичным двигателем 14 эти средства регулировки отклика показаны как включающие в себя
пружину натяжения 58, расположенную таким образом, чтобы оказывать восходящее усилие на левый конец
80 рычага 54. Величину этого натяжения можно регулировать (путем смещения вертикального положения
пружинного крепежного элемента 60, изображенного в виде резьбового стержня, который взаимодействует с
внутренним резьбовым зубчатым колесом 61). Вращение зубчатого колеса 61 перемещает элемент 60 вверх
или вниз, что приводит к изменению натяжения пружины.
Станет очевидно, что увеличение натяжения пружины 58 на 90 градусов будет стремиться к увеличению
скорости, с которой регулятор 53 будет поддерживать работу первичного двигателя 14, в то время как
уменьшение натяжения приведет к тому, что первичный двигатель будет стремиться снизить свою скорость.
Эти 95 действий соответственно приводят к тому, что ротор приводимого в движение генератора 10
перемещается вперед и возвращается в фазовое положение относительно напряжения, действующего в
силовой цепи 18, и этот эффект приводит к соответствующему увеличению и уменьшению выходной
мощности генератора.
Для вращения зубчатого колеса 61 предусмотрен двигатель 63. Этот двигатель может быть любого
подходящего типа, способного к реверсивному вращению. 105 Как показано на рисунке, он включает в себя
обмотку якоря 64 и обмотку возбуждения, состоящую из двух отдельных секций 65 и 66, намотанных в
противоположных направлениях. Подача постоянного тока на якорь 64 через обмотку возбуждения 65
приводит к вращению двигателя 63 в направлении, которое стремится увеличить выходную мощность
генераторного блока А, в то время как подача постоянного тока на двигатель через обмотку возбуждения 66
приводит к его вращению в направлении, уменьшающем выходную мощность.
Основные двигатели 15 и 16 также оснащены аналогичной калибровкой регулятора? это означает, что в их
число входят двигатели 116 и 117 соответственно. Эти средства работают в режиме 120, аналогичном
описанному для элемента смещения 58 и двигателя регулировки нагрузки 63 первичного двигателя 14.
Регулятор нагрузки 63, связанный с генераторной установкой А, управляется ранее упомянутым регулятором
нагрузки установки 25. Как показано на иллюстрации, регулятор 25 представляет собой хорошо известную
конструкцию «балансного» типа, состоящую из элементов 68 и 69, механически соединенных через центр
414,444. Регуляторы нагрузки 26 и 27, связанные с генерирующими установками B и C, могут быть точно
такими же, как регулятор 25 для установки A, уже описанный ранее. Как видно, элементы регуляторов 26 и 27,
реагирующие на выходной сигнал, питаются соответственно от измерительных трансформаторов 120 и 121,
связанных с выходной цепью генератора 11, и трансформаторов 123 и 124, связанных с выходной цепью
генератора 12, в то время как элементы этих регуляторов, реагирующие на управляющую силу, питаются от
датчиков управляющей силы 31 и 32.
Передатчик управляющей силы 30, связанный с генераторным блоком А, включает в себя реостат 89 с
электроприводом, имеющий резистор 86 со специальным градуированным сопротивлением и резистор 90 с
равномерным градуированным сопротивлением. Резистор 86 расположен в цепи питания обмотки
балансировки тока 84 регулятора 25. Реостат приводится в движение с помощью двигателя 92, включающего
обмотку якоря 93 и дифференциально связанные обмотки возбуждения 94 и 95.
Включение двигателя 92 контролируется с помощью элемента балансировки тока, имеющего контактный
рычаг 97, к противоположным концам которого прикреплены элементы якоря 98 и 99. На оба этих элемента
действуют восходящие силы посредством обмоток 101 и 102, связанных с ними соответственно.
Обмотка 101 питается через цепь, включающую резистор 90 реостата 89, управляемого двигателем, в то
время как на обмотку 102 воздействует ток, определяемый суммарной выходной мощностью всех
генерирующих установок, посредством главного управляющего устройства 36.
Резистор 86 реостата 89, регулирующий управляющую силу, действующую на регулятор нагрузки блока 25,
может быть отрегулирован любым желаемым заранее определенным образом, например, в соответствии с
характеристиками эффективности генерирующего блока А, как будет более подробно указано позже, так что
изменения положения подвижного контактного элемента 104 реостата не влияют на пропорциональные
изменения регулировки активной части цепи резистора 86.
При работе управляющего передатчика 30, при заданном значении тока в обмотке 102, контактный элемент
104 реостата 89 будет перемещаться под действием двигателя 92 в положение, в котором ток в обмотке 101
имеет значение, необходимое для приложения к якорю 98 силы, действующей вверх, которая соответствует
силе, создаваемой обмоткой 102 на якорь 99. В этом случае контактный рычаг 97 регулятора будет
удерживаться в нейтральном положении, показанном на чертежах. 130 поворотный рычаг 70. Рычаг 70 несет
контактные элементы 71 и 72, расположенные избирательно для взаимодействия со стационарными
контактными элементами 73 и 74 с целью включения двигателя 63 в направлениях подъема и опускания груза
соответственно.
Якорь 68 регулятора 25 реагирует на выходную мощность генератора 10, поскольку на него действует
направленная вниз сила, создаваемая совместным магнитным воздействием обмотки потенциала 76 и пары
токовых обмоток 77 и 78.
Электродвигатель i76 питается через трансформатор напряжения 80 от напряжения, действующего на
выходную цепь генератора 10, в то время как электродвигатели i77 и i78 питаются через перекрестно
соединенные трансформаторы тока 82 от тока генератора, протекающего в двух из трехфазных проводников
цепи. Таким образом, величина действующей вниз силы изменяется в соответствии с выходной мощностью
генератора 10.
Якорь регулятора 69 реагирует на внешне регулируемую управляющую силу, подвергаясь нисходящему
воздействию под действием обмотки 84, величина тока питания которой регулируется с помощью датчика
силы управления 30. При заданном значении тока, протекающего в обмотке 84, видно, что регулятор нагрузки
25, расположенный, как показано на рисунке, будет регулировать выходную мощность генераторного блока А
таким образом, чтобы сила, действующая на элемент якоря 68, уравновешивала силу, действующую на
элемент 69.
Увеличение силы натяжения элемента 69, вызванное увеличением тока, питающего обмотку 84, приведет к
смещению рычага 70 по часовой стрелке, что вызовет замыкание контактных элементов 71 и 73 и, таким
образом, активирует двигатель регулировки нагрузки 63 в направлении подъема нагрузки. Эта подача энергии
будет продолжаться до тех пор, пока выходная мощность генератора 10 не достигнет значения, при котором
сила на якорном узле 68 уравновесит силу на якорном узле 69, в этом случае контактный несущий рычаг 70
будет смещен в нейтральное положение, как показано на чертежах. Аналогично, уменьшение тока питания
обмотки 84 приводит к зацеплению контактных мембран 72 и 74 и включению двигателя регулировки нагрузки
63 в направлении снижения нагрузки.
Если необходимо отрегулировать или изменить соотношение между током регулирования регулятора и
выходным напряжением генераторной установки, для регулятора могут быть предусмотрены
соответствующие средства калибровки, показанные на схеме 88. Аналогичным образом для стабилизации
работы ретранслятора может быть предусмотрен демпфер 87 для гашения движения контактного несущего
элемента 70.
414,444 Увеличение тока в обмотке 102, вызванное, как будет показано, увеличением суммарной выходной
мощности генераторных установок, приводит к зацеплению контактных элементов 127 и 128 передатчика и
включению реостатного двигателя 92 через обмотку возбуждения 94, в результате чего он перемещает
скользящий контактный элемент 104 вверх, уменьшая долю резистора 90 в активной цепи в обмотке 101 и,
следовательно, увеличивая ток в этой обмотке.
Это действие будет продолжаться до тех пор, пока сила, создаваемая обмоткой 101, не уравновесит силу
обмотки 102, после чего контактный несущий элемент 97 будет смещен в показанное нейтральное положение.
Аналогичным образом, уменьшение тока в обмотке 102, вызванное, как будет показано далее, уменьшением
общей нагрузки блоков общего назначения, приведет к замыканию контактных элементов 129 и 130
передатчика и включению реостата, управляющего двигателем 92, через обмотку возбуждения 95. Это
приводит к тому, что двигатель перемещает контактный элемент 104 реостата вниз, чтобы уменьшить ток в
обмотке 101 до нового сбалансированного значения.
При необходимости изменение соотношения токов, действующих в обмотках 101 и 102 преобразователя
управляющего усилия, может быть осуществлено любым известным способом, например, путем
прикрепления регулируемой пружины смещения 96 к контактному рычагу 97.
Датчики управляющей силы 31 и 32, связанные с генерирующими блоками B и C, показаны аналогично
датчику 30, описанному выше, и включают реостаты 131 и 132, приводимые в действие двигателями 133 и 134
соответственно. Скользящие контактные рычаги 136 и 137 этих реостатов расположены таким образом, чтобы
взаимодействовать с резисторами 139 и 140 с равномерным градуированием, а также с резисторами 142 и
143, градуировка которых задана заранее в соответствии с характеристиками КПД-нагрузки соответствующих
генерирующих блоков B и C. На обмотки 145 и 146 элементов, реагирующих на общую нагрузку, датчиков
силы управления 31 и 82, а также на обмотку 102 датчика 30 воздействует ток, реагирующий на нагрузку,
который в представленной системе управляется главным управляющим устройством 36 таким образом, что
все датчики воздействуют на них одновременно и аналогичным образом.
Главное управляющее устройство 36 показано как устройство хорошо известного типа передатчика баланса
тока, если оно включает в себя 6 элементов баланса Кельвина 150, 151 и 152, на которые соответственно
воздействуют четыре элемента управления генерирующих устройств A, B и C.
Например, балансировочный элемент 150 имеет хорошо известную конструкцию, в которой используется пара
потенциальных обмоток 154 и 155, питаемых через трансформаторы напряжения 157 от напряжений,
действующих в силовой цепи 18, питаемой генераторами. В индуктивной связи с каждой из 70 потенциальных
обмоток расположена пара токовых обмоток, показанных соответственно под номерами 1,59 и 160, которые
питаются через трансформаторы тока 162 током, действующим в выходной цепи генератора 75 C. При таком
способе соединения магнитные взаимодействия таковы, что обмотки 154 и 13,5, установленные на
поворотном рычаге 1(64), подвергаются силам, стремящимся к 80°, что вызывает вращение рычага по
часовой стрелке. Таким образом, величина результирующего крутящего момента будет прямо
пропорциональна количеству мощности, которую генератор 12 блока С подает в цепь питания 18.
Элементы баланса Кельвина 151 и 152 8 в точности аналогичны описанному выше элементу 1530, при этом
обмотки напряжения этих элементов питаются через трансформаторы напряжения 1.57, а на токовые обмотки
действуют токи, протекающие в выходных цепях генераторных установок А и В через трансформаторы тока
166 и 167, расположенные соответственно в этих цепях. Подвижные элементы всех балансировочных
элементов Da механически соединены между собой посредством элемента 1-70.
Вместе с балансировочным узлом Кельвина расположено средство балансировки тока t0, включающее, как
показано на рисунке, якорь 171, механически соединенный с нижним концом соединительного элемента 170, и
обмотку 172. Обмотка 172 расположена в цепи вместе с обмотками чувствительного элемента полной
нагрузки передатчиков управляющей силы 30, 31 и 32.
В ответ на движение механически взаимосвязанных элементов баланса Кельвина расположен контактный
элемент 174 (110), находящийся во взаимодействии с неподвижными элементами 175 и 176. Эти контакты
служат для управления включением двигателя 1.78, который приводит в действие реостат 179, регулирующий
ток питания t балансировочной обмотки 172. 5 Двигатель 178 может быть любого подходящего типа,
способного к реверсивному функционированию. Как показано на рисунке, он включает обмотку якоря 182 и
дифференциально связанные обмотки возбуждения 181. При подаче питания от источника постоянного тока
через обмотку 180, например, путем замыкания контактных элементов 174 и 175, двигатель 178 вращается в
направлении, уменьшающем эффективное сопротивление реостата 179, перемещая его контактный элемент
183 в противоположном направлении только через резистор 184. При подаче напряжения через обмотку
возбуждения 181, например, путем замыкания контактных элементов 174 и i3 414,444 генерирующих блоков.
Для большей ясности объяснения конкретные градации резисторов передатчика управляющей силы,
показанные в системе на рис. 70, таковы, что распределение нагрузки, показанное кривыми на рис. 5, будет
приблизительно соответствовать всему диапазону требуемой общей нагрузки. Однако следует понимать, что
эта конкретная схема распределения нагрузки 75 не является единственно возможной, поскольку практически
любое желаемое распределение нагрузки может быть достигнуто путем соответствующего подбора и
подключения резисторов датчиков управляющей силы.80 В соответствии с кривыми на рис.
5, Желательно, чтобы нагрузка, обеспечиваемая блоком А, быстро изменялась по мере снижения общей
выходной мощности генерирующей системы относительно точки максимальной мощности системы, 85, и
медленно уменьшалась при изменении общей выходной мощности в промежуточном диапазоне значений
общей нагрузки. Для достижения этого результата шаг сопротивления резистора 86 преобразователя
управляющей силы 30 может быть сделан большим в верхней части резистора, вдоль которой контактный
элемент 104 реостата 89 работает при высоких значениях суммарной выходной мощности, а шаг
сопротивления может быть малым в промежуточных участках диапазона регулировки реостата, так что в этих
положениях не будет наблюдаться существенного изменения выходной мощности генератора.
Аналогично, в соответствии с кривыми 00 на рис. 5 желательно, чтобы генерирующий блок B следовал более
прямолинейной зависимости выходного сигнала от изменений общего выходного сигнала блоков во всем
диапазоне, и поэтому резистор 142 преобразователя управляющей силы 31 может быть достаточно
равномерно градуирован по всей своей длине, как показано на рис. 6.
Аналогично, согласно кривой на рис. 5, желательно, чтобы блок C изменял свой выходной сигнал медленнее в
пределах более высоких значений общего диапазона выходного сигнала, поэтому резистор 143
преобразователя управляющей силы 32 может быть градуирован таким образом, чтобы иметь небольшие
шаги вблизи своей верхней части и, соответственно, более крупные шаги для своей нижней части, с которой
контакт реостата 137 взаимодействует в той части общего диапазона выходного сигнала, в которой значения
нагрузки низкие.
Как видно, показанная на рис. i градация резисторов 86, 142 и 143 представляет собой приближение к
условиям, описанным выше.
Следует понимать, что, хотя только i25:
В представленных схемах рассматриваются три генерирующих агрегата, распределение нагрузки.
Система регулирования, описанная в данном изобретении, может применяться к любой системе,
использующей данную технологию.
176, Двигатель вращается в противоположном направлении или в направлении увеличения сопротивления,
перемещая контактный элемент реостата 183 вниз.
При работе главного управляющего устройства 36 обмотка балансировки тока 172 оказывает восходящую
силу на элемент якоря 171, которая противодействует моменту мощности, создаваемому в элементах
балансировки Кельвина суммарными выходными сигналами нескольких генерирующих устройств и
передаваемым ими.
к элементу 170 в форме силы, действующей вниз. В условиях установившейся выходной мощности эти силы
уравновешиваются, и контактная поверхность несёт... «Рычаг находится в нейтральном или среднем
положении, как показано на чертежах».
Увеличение выходной мощности генераторных установок перемещает контактный элемент 174 вниз и
вступает в зацепление с элементом 17.5, тем самым открывая реостат 179 в направлении уменьшения
сопротивления. Это действие служит для увеличения тока, протекающего в балансировочной обмотке 172, и
продолжается до тех пор, пока восходящее усилие, оказываемое на элемент якоря 171, не увеличится
достаточно, чтобы уравновесить нисходящую силу элементов, реагирующих на мощность. Аналогично,
уменьшение общей выходной мощности контактных элементов приводит к тому, что контактные элементы 174
и 176 зацепляются и приводят в действие реостат 179 в направлении уменьшения тока, тем самым снижая
величину тока, протекающего в обмотке 172, до нового балансирующего значения.
Как видно, работа реостата 179 главного управляющего устройства приводит к изменению тока,
воздействующего на датчики управляющей силы 380, 31 и 32, в прямой пропорции к общей нагрузке системы.
Таким образом, по сути, положения контактных элементов реостата 104, 1.-36 и 1.37 этих передатчиков
следуют за изменениями положения контактного элемента реостата 183 суммирующего устройства 36.
Следовательно, при низких значениях общего выходного напряжения генератора все контактные элементы
реостата будут перемещаться синхронно в положения, близкие к их верхним пределам перемещения, тогда
как при низких значениях общего выходного напряжения все реостаты будут аналогичным образом
перемещаться в положения, близкие к их нижним пределам перемещения.
Таким образом, станет очевидно, что резисторы 86, 142 и 143, передающие управляющую силу и
расположенные в цепях управления регуляторов нагрузки 25, 26 и 27 соответственно, равномерно (rade(ld).
Изменения в их общей потребляемой нагрузке вызовут одинаковые изменения нагрузки на всех
генерирующих установках A, B и C. Однако, благодаря специальному подбору резисторов в соответствии с
данным изобретением, аналогичные сдвиги в положениях реостатов передатчика позволяют осуществлять
различные регулировки выходных сигналов нескольких генераторов или источников питания. Кроме того, хотя
представленные схемы позволяют управлять каждым генератором индивидуально, следует понимать, что при
желании две или более машины могут управляться параллельно как единый блок. Здесь термин «единица»
предназначен для обозначения либо множества параллельно управляемых машин, либо одной машины. Для
упрощения чертежей для каждого блока в описанных вариантах исполнения показана только одна машина.
Понимание этих соображений поможет в интерпретации более подробных оперативных описаний систем,
показанных на рисунках 6 и 7, которые последуют далее.
При работе всей системы регулирования, показанной на рис. 6, предположим, что нагрузки Дауэра на цепь 18
имеют промежуточное значение, при котором главное управляющее устройство и реостаты передатчика
управляющей силы находятся в средних положениях, показанных на чертежах. Если потребляемая нагрузка
будет поддерживаться на постоянном уровне, все регулирующие устройства будут сохранять указанные
положения равновесия, при которых ни один из управляющих контактов не будет задействован. Увеличение
общей потребляемой нагрузки первоначально вызовет практически равномерное или пропорциональное
увеличение выходной мощности всех генерирующих установок A, B и C обычным, хорошо известным
способом. Это суммарное увеличение, воздействующее на элементы баланса Кельвина главного
управляющего оборудования 36, приведет к увеличению создаваемого ими крутящего момента до такой
степени, что противодействующая сила элемента баланса тока 172 будет преодолена, и контактный элемент
174 переместится вниз и войдет в зацепление с элементом 175. Это замыкает цепь питания реостатного
двигателя 178, которая проходит от положительного управляющего проводника 44 через проводник 200,
контактные элементы 174 и 175, проводник 201, обмотки возбуждения и якоря 180 и 182 двигателя 178
соответственно, а также проводники 202 и 203 обратно к отрицательному управляющему контактору 45.
При таком включении двигатель 178 вращается в направлении уменьшения сопротивления, перемещая
контакт 183 реостата 179 вверх, к длинному резистору 184. Это позволяет увеличить ток, протекающий в
балансировочной обмотке 172 через цепь, идущую от положительного управляющего проводника 44.
через проводник 205, обмотку 102 передатчика управляющей силы 30, обмотку 206, обмотку 145 передатчика
31, проводник 207, обмотку 146 передатчика 32, проводник 208, обмотку 172 оборудования 36, проводник 209.
реостат 179 и проводник 203 подключены к отрицательному управляющему проводнику 45.
Операция снижения сопротивления продолжается до тех пор, пока ток, действующий в обмотке 172, не
достигнет значения, необходимого для компенсации возросшей общей выходной мощности генераторной
установки, после чего сила, действующая на сердечник 171, преодолевает противодействующую силу со
стороны элементов баланса Кельвина, и контактные элементы 174 и 175 разъединяются. 75 Увеличение тока
в цепи обмоток 172, 102, 145 и 146 одновременно приводит к тому, что преобразователи управляющей силы
30, 31 и 32 смещают свои контактные несущие рычаги против часовой стрелки (80), тем самым обеспечивая
соответствующее включение регуляторов работы реостатов 92, 13 и 134 в направлениях снижения
сопротивления, при которых контактные элементы 104, 136 и 137 передающих реостатов (85) перемещаются
вверх на аналогичные величины.
В этом случае двигатель 9 передатчика 30 запитывается через цепь, которая проходит от положительного
управляющего проводника 44 через проводники 211 и 90 212, контактные элементы 127 и 128, обмотки
возбуждения и якоря 94 и 93 двигателя 92, а также проводник 213 обратно к отрицательному управляющему
проводнику 45.
Поскольку схемы питания двигателей передатчиков 31 и 32 в точности совпадают со схемой, только что
показанной для передатчика 30, детальное их воспроизведение не потребуется.
Таким образом, получив энергию, моторы 92, 133 и 134 100 перемещают контактные плечи соответствующих
реостатов вверх в направлении снижения сопротивления. Это движение продолжается до тех пор, пока ток в
обмотках 101, 215 и 216 не будет достаточно увеличен, чтобы уравновесить новое значение тока в обмотках
102 и т. д. датчиков управляющей силы, после чего контактные рычаги датчиков смещаются в положение
разъединения, и дальнейшая работа реостатных двигателей прекращается.
В результате увеличения общей нагрузки все реостаты передатчика сместились вверх на примерно
одинаковую величину, однако изменение активного сопротивления резисторов специального градуированного
типа 86, 142 и 143, вызванное этим смещением, не обязательно одинаково, поскольку зависит от величины
шага резисторов, на котором произошло изменение. В результате уменьшения сопротивления соответственно
возрастают значения управляющей силы, которую преобразователи 30, 31 и 32 оказывают на
соответствующие регуляторы нагрузки генераторной установки 25, 125.
26 и 27. Какие управляющие силы представляют собой постоянные токи, направленно протекающие через
обмотки 84, 218 и 219 этих регуляторов? 13 414,444 9 Цепь обмотки 84 регулятора 2.5 проходит от
положительного управляющего проводника 44 через проводник 220, резистор трансмембранного
преобразователя 86, контакт реостата 104, проводник 221, обмотку 84 и проводник 222 обратно к
отрицательному управляющему проводнику 45. Аналогично, цепь питания управляющей обмотки 218
регулятора 26 проходит от положительного управляющего проводника 44 через проводник 224, передающий
резистор 142, контакт реостата 136, проводник 225, обмотку 218 и проводник 226 обратно к отрицательному
управляющему проводнику 45.
Схема управляющей обмотки 219 регулятора 27 аналогичным образом проходит от положительного
управляющего проводника 44 через проводник 228, резистор 143 и контакт реостата 137 передатчика 32,
проводник 229, обмотку 219 и проводник 230 обратно к отрицательному управляющему проводнику 45.
Для наглядности можно предположить, что увеличение тока в обмотках управления регулятора нагрузки
приводит к замыканию левых групп контактов регулятора, что активирует двигатели регулировки нагрузки в
направлении повышения нагрузки. В случае генераторного блока А, исходя из этого предположения,
контактные элементы 71 и 73 регулятора блока 25 замыкаются, образуя цепь питания двигателя 63, которая
проходит от положительного управляющего проводника 44 через проводники 220 и 232, обмотки якоря и
возбуждения 64 и 65 двигателя 63, проводник 233, контактные элементы 73 и 71 регулятора 25 и проводник
222 обратно к отрицательному управляющему проводнику 45.
Соседние файлы в папке патенты