SU736330A1 - Устройство дл автоматического регулировани возбуждени бесщеточных синхронных машин - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  автоматического регулировани  возбуждени  бесщеточных синхронных маишн, роторна  обмотка возбуждени  которых подсоединена через вращающийс  выпр митель к обмоткам переменного тока обращенного синхронного возбудител . Статическа  обмотка возбуждени  возбудител  подключена к управл ющему выпр мителю, который установлен на стороне вторичных обмоток промежуточного транс-, форматора. Первичные обмотки указанного трансформатора подсоединены к шинам статора синхронной машины.

Известно устройство дл  регулировани  возбуждени  синхронных машин с подсоединением обмотки возбуждени  возбудител  через выпр мители к зажимам статора синхронной машины 1.

Это устройство обеспечивает требуемое самовозбуждение при начальном пуске и устойчивое регулирование в эксплуатационных режимах - параллельную работу машин, сброс и наброс нагрузки . Однако в режимах коротких замыканий питающее напр жение на зажимах статора исчеза ет и дл  по.1щержани  требуемого по услови м срабатывани  максимальных защит уровн  возбуждени  в схему введены дополнительные элементы, в частности, силовые трансформаторы тока, первичные обмотки которых включены последовательно с обмотками статора регулируемой синхронной машины. Указанные элементы обладают значительными габаритами, что ухудшает конструктивные показатели и увеличивает вес возбудительного рудовани .

Более эффективными по стоимости, габаритам и схемным достоинствам оказываютс  устройства, работа которых основываетс  навы влении третьих.

15 гармонических составл ющих в напр жении на статоре при коротких замыкани х .

Однако габариты указанных элементов составл ют значительную по объему часть возбудительного оборудовани , практически не используемую в нормальных режимах работы, так как расчетные мощности выбираютс  по услови м обеспечени  заданных кратнос25 тей тока статора синхронной машины в режимах коротких замыканий.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению  вл етс  устройство дл  автоматического

30 регулировани  возбуждени  синхронных машин, содержащее синхронный возбуди тель,  корна  обмотка которого Ч(эрез выпр митель соединена с обмоткой воз буждени  синхронной машины, а обмотка возбуждени  возбудител  подключен к выходу статического выпр мител  с встречно-параллельно включенньзм тиристором , причем вход выпр мител  со единен со вторичной обмоткой силовог трансформатора, первична  обмотка ко торого включена на линейное напр жение синхронной машины, компаундирую дий дроссель с двум  обмотками и регул тор напр жени  соединенный с вхо дом тиристора 2. Это устройство также имеет завышенные массо-габаритные показатели из-за плохого использовани  элементов , рассчитанных на аварийные режимы , и, кроме того, не обеспечивает ограничение величины тока при несимметричных коротких замыкани х, что снижает надежность устройства. Цель изобретени  - снижение массо габаритных показателей и повышение надежности. Поставленна  цель достигаетс  тем что  корна  обмотка синхронной машин выполнена с выведенной нейтралью, в устройство введены дополнительный полупроводниковый ключ переменного тока и &ПОК блокировки, а на трансФорматоре размещена дополнительна  первична  обмотка, включенна  через ключ между нейтралью машины и одним из концов основной первичной обмотки трансформатора, другой конец которой подключен к  корю генератора через одну обмотку компаундирующего дроссе л , втора  обмотка которого соединена с входом указанного блока блокировки , выход которого подключен к уп равл ющему переходу полупроводниково го ключа переменного тока. На чертеже представлены основные элементы устройства дл  автоматического регулировани  возбуждени  бесще точных синхронных машин, выполненного согласно изобретению. В качестве синхронной машины pcicсматриваетс  генератор, статорные об мотки которого обозначены 1, 2 и 3. Роторна  обмотка возбуждени  гене ратора 4 через вращающийс  выпр мите 5 подсоединена к обмоткам б, 7 и 8 п ременного тока, обращенного синхронного возбудител , имеющего статическ обмотку 9 возбуждени  (индукторную обмотку). Силовой возбудительный трансформа тор 10 со стороны первичных обмоток 1.1 и 12 св зан со статорными зажимами ,, и с нейтралью генератора через симистор 13 и компаундирующий дроссель 14. Вторичные обмотки 15 и 16 силового трансформатора подсоединегша к индукторной обмотке возбудител  9 и к статическому силовому выпр мителю на неуправл емых вентил х 17 и 18 ентиль 18 шунтирован оптотиристором 19, содержащим силовой переключающий прибор 20 и светодиод 21. Друга  втоична  обмотка 22 силового трансфоратора подсоединена к управл ющему выпр мителю, составленному из диода 23 и указанного светодиода 21. Нагрузкой управл ющего выпр мител   вл ет  резистор 24, включенный последовательно с полупроводниковыми коммутаторами на транзисторах 25 и 26, базо-эмиттерные переходы которых соединены с регул тором 27 напр жени  и с элементами блока ограничени  тока короткого затчыкани . Блок-ограничени  короткого замыкани  содержит два измерительных трансформатора 28 и 29 тока, трехфазный мостовой выпр митель 30 на диодах 31-36, фильтрующий конденсатор 37 и регулируемый резистор 38 установки . В состав блока также вход т амплитудный дискриминатор на диодно-конденсаторной схеме, содержащей кондеЕ1сатор 39, диод 40 и стабилитрон 41. Блок 42 уТтравлени  симистрром шунтирован транзисторным ключом 43, к которому подключен ограничитель напр жени , содержащий фильтрующий конденсатор 44, стабилитрон 45 и регулируемый резистор 46 уставки. Резистор 46 подключен на стороне выпр мленного напр жени  к выпр мителю 47, питаемому от обмотки 48 на компаундирующем дросселе 14. К обшей точке соединени  фильтрующего конденсатора 44 и стабилитрона 45, подсоединены через разделительный диод 49 коллекторные выводы полупроводниковых коммутаторов на транзисторах 25 и 26. Эмиттер-базовые переходы транзисторов 26 и 43 шунтированы нагрузочными резисторами 50 и 51, В коллекторную цепь транзистора 43 включен резистор 52. Устройство работает следующим образом . Напр жение на вторичной обмотке 15 силового трансформатора 10 выпр мл етс  вентил ми 17 и 1В и подаетс  на индукторную обмотку 9. Ток в обмотке 9 максимален при заданном напр жении питани  и закрытом оптотиристоре 20. При открытом оптотиристоре ток в обмотке 9 уменьшаетс . Минимальна1Я величина тока определ етс  реактивным сопротивлением питающей обмотки 15 и активным сопротивлением обмотки 9. Напр жение на роторных обмотках б, 7 к 8 возбудител , выпр мл емое вращающимс  выпр мителем 5, поступает в обмотку возбуждени  4 синхронного генератора. Таким образом , ког-Ф утацией оптотиристора 20 задаетс  требуемый по режиму ток возбуждени  генератора. Оптотиристор управл етс  светоэлементом 21, образуюитм совместно

с диодом 23 схему управл ющего выпр мител , коммутаци  вентилей в котором совпадает с коммутацией вентилей силового выпр мител  на вентил х 17 и,18. Указанное свойство сохран етс  при изменении формы и частоты питающего напр жени , что важно при аномальных режимах работы, в том числе при коротких замыкани х (к.з.). Если при холостом ходе и в обычных эксплуатационных режимах напр жение на вторичных обмотках 15 и 22 TjgaHCформатора 10 практически неизменено и определ етс  соотношением витков указанных обмоток, первичной обмотки 12 и параметрами компаундирующего дроссел  14, то в режимах к.з, напр жение на обмотках 15 и 22 зависит от вида к.з. и программы коммутации симистора 13, При глухом трехфазном к.з. и включенном симисторе напр жение на первичной обмотке 11 трансформатора 10 имеет утроенную по отношению к основной частоту. Величина напр жени  в указанном режиме зависи от типа и конструкции используемого синхронного генератора- и может мен тьс  в значительных пределах. Тем не менее управление симистором 20 производитс  тем же способом, что и в нормальных режимах, так как соблюдаетс  синхронизаци  коглмутационных интервалов работы вентилей 21 и 23 управл ющего выпр мител  и вентилей 17 и 18 силовых.

Включение вентилей 21 и 23, работающих на нагрузочный резистор 24, производитс  транзисторным коммутатором 26; в режимах к.з. оба коммутатора управл ютс  по закону широтноимпульсной модул ции контролируемых сигналов, т. е. измеренные отклонени  текущих значений напр жени  и тока от заданных уставками значений, преобразующиес  регул тором 27 напр жени  и блоком ограничени  токов к.з. в широтно-модулированные сигналы , подаютс  на базо-эмиттерные цепи транзисторов 25 и 26. Следовательно , интервалы замкнутых состо ний коммутаторов 25 и 26 соответствуют интервалам подсоединени  нагрузки к управл ющему выпр мителю на светодиоде 21 и диоде. 23 и совпадают с временными отрезками.

Измерение текущего значени  тока статора ведетс  при помощи двух трансформаторов 28 и 29 тока, вторичные обмотки которых подключены к трехфазному мостовому выпр мителю по схеме, представленной на чертеже. Указанное подключение обеспечивает измерение наибольшей полуволны тока при любых видах к.в., например при большем токе , протекающем во вторичной обмотке трансформатора 29, в цепь нагрузки, составленную из параллельного соединени  резистора 38 и конденсатора 37 подключаютс  вентили 35 и 36, в то

врем  как меньший по абсолютной величине ток во вторичной обмотке трансформатора 28 замыкаетс  через вентили .31 и 35, причем ток вентил  35 равен разности вторичных токов трансформаторов 29 и 28.

Напр жение на резисторе 38, пропорциональное измеренному току, преобразуетс  амплитудным дискриминатором (диод 40 и конденсатор 39) в пилообразное напр жение. Пилообразное наo пр жение на конденсаторе 39 сравниваетс  с напр жением пробо  стабилитрона 41. в интервалах, когда транзистор 26 открыт, подключаетс  цепь светодиода , оптотиристор шунтирует вен5 тиль 18 силового выпр мител  и ток в индукторной обмотке-уменьшаетс . Тем самым снижаетс  ток короткого замыкани  Б цепи статора.

Подключение дополнительной секции 11 силового возбудительного трансфор0 матора 10, симистором 13 производитс  по нескольким признакам.

Основным  вл етс  наличие нагрузки на статоре синхронного генератора, так как блок управлени  симистором

3

42питаетс  через резистор 52 от трехфазного выпр мител  30, подключенного к трансформаторам 28 и 29 тока . Если S режимах несимметричных коротких зa ыкaний на обмотке 12 имеD етс  достаточна  величина линейного напр жени , то симистор 13 не,включаетс , так как блок 42 в этом режиме зашунтирован открытым транзисторным ключом 43.

.5

Величина 1минимального напр жени  при которой дешунтируетс  блок управлени  42, определ етс  уставкой регу-лируемого резистора 46.

Напр жение с движка резистора 46

0 подаетс  на ограничитель напр жени , состо щий из конденсатора 44 и стабилитрона 45, При превышении указанным напр жением величины напр жени  стабилизации стабилитрона 45 транзистор

43насыщаетс  и блокирует блок 42

5 управлени , Тем самым исключаетс  режим случайного включени  симистора, при котором основна  часть мощности, развиваема  на обмотке 12 трансфор-. матора 10, рассеиваетс  в контуре,

0 состо щем из обмотки 11, симистора

и обмотки 3 генератора.

Уставка резистора 46 выбираетс  из условий, во-первых, включени  симистора 13 при исчезновении напр же5 ни  на статоре генератора, и, во-вторых , сн ти  импульсов управлени  с управл ющего электрода симистора в нормальных режимах и несимметричных видах к.з,, при которых сохран етс  достаточное по услови м возбуждени 

0 генератора напр жение.

С учетом возможных видов к.з. наиболее достоверным сигналом о виде режима ,  вл етс  величина напр жени  wa обмотке 48 компаундирующего дрос5

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для автоматического регулирования возбуждения бесщеточных синхронных машин,содержащее синхронный возбудитель,якорная обмотка которого через выпрямитель соединена с обмоткой возбуждения синхронной машины, а обмотка возбуждения возбудителя подключена к выходу статического выпрямителя с встречно-параллельно включенным тиристором,причем вход выпрямителя соединен с вторичной обмоткой силового трансформатора, первичная обмотка которого включена на линейное напряжение синхронной машины, компаундирую15 щий дроссель с двумя обмотками и регулятор напряжения, соединенный с входом тиристора, отличающеес я тем, что, с целью снижения массогабаритных показателей и повышения

   20 надежности, якорная обмотка синхронной машины выполнена с выведенной нейтралью, в устройство,введены дополнительный полупроводниковый ключ переменного тока и блок блокировки, а на трансформаторе размещена дополнительная первичная обмотка, включенная через ключ между нейтралью машины и одним из концов основной обмотки трансформатора, причем другой конец основной обмотки подключен к якорю генератора через одну обмотку компаундирующего дросселя, вторая обмотка которого соединена с входом указанного блока блокировки, выход которого подключен к управляющему переходу полупроводникового ключа переменного тока.