Устройство для возбуждения синхронной машины

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ . Н 02 Р 9/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ЙО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21. ): 299001 9/24-07

t2i) 10 ..1О:80 .(4б) 30.05.83:. Вол. Ю 20 (72) S,ß.Âåéãàíäò, В.Г.Куаенков, И.З.Конторович, Д.З.Иадорский, В..Г.Несветаев и В.H.Ôóêo, "(71) Ленинградское производственное элвктромавиностроительное объединение "Электросила" им. С.И.Кирова (Я) 621.31б.722(088.8) (56) 1. Глебов И.А..и др . Вентильные

: йреабразователи в цепях электрических иванн. Л., "Наука", 1®1, . c.172-173;2. Авторское свидетельство CCCP

Н 272422, кл. Н 62 P 9/68, 1970.

3.."Авторское. свидетельство СССР

У Я8367, кл.. Н 62 P 9/08, 1975.

: (. А) (Я) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБПЩЕНИЯ СИНХРОННОЙ ИАВИНЦ, содержащее в-фазный источник переменного .тока, выжщныв обмотки которого соединены в. звезду с .выведенным..нулем, свобод: ные выводй выходных обмоток подклю-. чены к входу m-фазного управляемого

SU„. 1020955 А преобразователя, анодная и катодная группы вентилей которого соединены по. мостовой.схеме щюсовой и минусовой выводы которой предназначены для подключения к обмотке возбуждения синхронной мавнны, а между минусовым выводом преобразователя и ну.лем выходных обмоток источника переменного тока включен управляемый ключ, и регулятор напряжения, свя" .данный с управляемым ключом, о т л и:ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повторения надежности и качества ре1 ,гулирования, анодная группа вентилей

m.-фазного управляемого преобразова,теля выполнена на диодах, управляе- Я .мый ключ — на транзисторе, а регу.лятор напряжения - импульсным, причем выход регулятора напряжения соединен с входом транзистора непосредственно,.а с цепями управления д вентилей катодной группы ni-фазного. © управляемого преобразователя - через .дополнительно введенный пороговый элемент.

1020955

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для возбуждения синхронных машин, преимущественно средней мощности, в том числе бесщеточных.

Известно устройство для возбуждения синхронной машины, содержащее управляемый преобразователь на ти.ристорах с рабочей и форсирующей трехio фазными мостовыми группами вентилей, подключенными на стороне переменного тока к соединенным в звезду обмоткам возбудителя или трансформатора, а на стороне постоянного тока — к обмотке возбуждения синхронной машины., регулятор напряжения и элементы управления указанным преобразователем Pi J....

Укаэанное устройство имеет значительные габариты из-за большого количества силовых вентилей, сложную схему управления, содержит ряд защитных элементов для обеспечения высокой надежности и поэтому применимо лишь для мощных синхронных машин.

Известно устройство для возбуждения синхронной машины, выполненное в виде управляемого трехфазного мостового преобразователя на тиристорах, подключенного на стороне постоянного тока к обмотке возбуждения синхронной машины и имеющего питающий трансформатор, вторичная обмотка которого соединена в звезду.

Функции рабочей и форсирующей . групп вентилей преобразователя выпол". 35 няют соответственно катодная и анодная группы тиристоров. Между нулевой точкой вторичной обмотки трансформатора и анодами форсирующей группы тиристоров включен диод, через кото- 4О рый замыкается ток возбуждения при работе рабочей (катодной) группы тиристоров $2)

Указанное устройство содержит шесть управляемых вентильных элемен- 45 тов (тиристьров), которые должны быть расчитаны на форсировочную мощность, и требует сложной системы управления. роме того, вследствие неполной управляемости тиристоров при наличии 5р высокого коэффициента усиления в контуре автоматического регулирования, необходимого для обеспечения высокого быстродействия и точности, устройство проявляет склонность к автоколебаниям.

Наиболее близким техническим решением. к предлагаемому является устройство для возбуждения синхронной машины, содержащее m-фазный источник переменного тока, свободные выводы выходных обмоток подключены к входу

m-фазного управляемого преобразователя, анодная и катодная группы вентилей которого соединены по мостовой схеме, плюсовой и минусовой выводы которой предназначены для подключения к обмотке возбуждения синхронной машины, а между нулем выходных обмоток источника переменного тока, минусо.вым и плюсовым выводами преобразователя включены управляемые ключи, и регулятор напряжения, связанный с управляемыми ключами, и вентилями преобразователя 13) .

Данное устройство содержит восемь управляемых вентильных элементов, шесть из которых расчитаны на форсировочную мощность и требуют сложный регулятор, который должен осуществлять формирование импульсов управления для катодной или анодной группы тиристоров управляемого преобразователя и для соответствующего вспомогательного ключа (тиристора), а также формировать импульсы управления всеми тиристорами преобразователя в режиме форсировки.

Сложность системы управления вентилями (тиристорами), т.е. самого регулятора, приводит к низкой надежности всей системы регулирования возбуждения, а неполная управляемость вентилями создает затруднение их запирания иэ-за включения в цепь постоянного тока, приводит к низким динамическим показателям системы регулирования, что приводит к низкому качеству регулирования в рабочем режиме.

Цель изобретения - повышение надежности и качества регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в.устройстве для возбуждения синхронной машины, содержащем m-фазный источник переменного тока, выходные обмотки которого соединены в звезду с выведенным нулем, свободные выводи вмходных обмоток подключены к входу m"фазного управляемого преобразователя, анодная и катодная группы вентилей которого соединены по мостовой схеме, плюсовой и минусовой выводы которой предназначены для подключения к обмотке возбуждения синхронной машины, а между минусовым выводом преобразователя и нулем выходных обмоток источника переменного тока включен управляемый ключ, и рез 10209 гулятор напряжения, связанный с уп.равляемым ключом, анодная группа вентилей m-фаэного управляемого преобразователя выполнена на диодах, управляемый ключ - на транзисторе, а регулятор напряжения - импульсным, выход которого соединен с управляющим входом транзистора непосредственно, а с цепями управления вентилями катодной группы а-фазного управляемого 10 преобразователя - через дополнительно введенный пороговый элемент.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для возбуждения синхронной машины при размещении уп- 15 равляемого преобразователя вне ротора синхронной машины; на фиг.2 — то же, на роторе синхронной машины.

Устройство для возбуждения синхронной машины содержит импульсный 20 регулятор 1 напряжения, измерительные цепи которого в зависимости от регулируемого параметра могут быть подключены, например, к статорным це- . пям синхронной машины 2 и выходу тран- 5 сформатора 3 тока в цепи нагрузки. Источник 4 переменного тока в качестве примера выполнен как . трехфазный синхронный генератор — подвозбудитель с индуктором на постоянных магнитах., выходные обмотки переменного тока которого соединены в звезду с выведен." ным нулем и подключены к входу трехфазного управляемого преобразователя анодная группа вентилей которого вы35 полнена на диодах 5, а катодная - на тиристорных оптронах 6, которые со" вместно с диодами 5 образуют выпрямительный мост, плюсовой и минусовой выводы которого подключены к эашунтированной диодом 7 обмотке. 8 возбужде-. ния синхронной машины возбудителя, якорные обмотки которой через выпрямитель 9 подключены к обмотке возбуждения основной синхронной машины.

Наличие возбудителя не является обязательным условием, так как он выполняет функцию усилителя и решает задачу обеспечения бесконтактности.

Управляемый ключ выполнен на транзис- 0 торе 10, подключен коллектором к ну- левой точке обмоток переменного тока подвозбудителя 4, эмиттером - к анодам тиристорных оптронов 6, а управляющим входом, т.е. базой, к выходу 55 импульсного регулятора 1 напряжения, выходным элементом которого является транзисторный ключ 11. Одновременно

55 4 выход импульсного регулятора 1 напряжения через пороговый элемент 12 соединяется с цепями управления вентилями - тиристорными оптронами 6 катодной группы преобразователя. Входом порогового элемента 12 является транзистор 13, который далее совместна с транзисторным ключом 14, .конденсвто" ром 15, стабилитроном 16 и выходным транспортным ключом 17 образуют пороговый элемент 12.

В устройстве для возбуждения синхронных машин (фиг.2) источником переменного тока с выходной обмоткой, соединенной в звезду, является возбудитель 8, а подвозбудитель 4 с индуктором на постоянных магнитах через выпрямитель 9 на диодах питает обмотку возбуждения возбудителя 8. Входные цепи силового транзистора 10 и порогового элемента 12 со сбросом получают питание от стабилизированного источника 18 постоянного тока через фотоключ 19, управляемый световыми сигналами от светодиода 20, подключенного к выходу регулятора l напряжения.

Диод 5, оптрон 6, транзистор 10, пороговый элемент 12, источник 18 постоянного тока устройства в данном случае расположены на роторе 21 синхронной машины 2.

Устройство работает следующим образом.

В статических режимах работы, ког" да напряжение синхронной машины 2 поддерживается на определенном уровне, широтно-импульсный регулятор 1 напряжения создает на .выходе последовательность периодических прямоугольных импульсов,.-скважность которых устанавливается его измерительным органом, действующим .по отклонению измеряемой величины, т.е. напряжение синхронной машины 2, от установленного значения. Указанные импульсы непосредственно {фиг. 1) или через светодиод 20 и фотоключ 19 подаются на входы силового транзистора 10 и порогового элемента 12 со сбросом. При наличии импульса на выходе регулятора 1 напряжения, т.е. при закрытом транзисторном ключе 11,.входной транзистор l3 порогового элемента 12 открыт, ключ 14 закрыт и конденсатор

15 заряжается от напряжения питания регулятора 1 напряжения (фиг.l) или стабилизированного источника 18

1020955

S (фиг.2}. При наличии на выходе регу" лятора l паузы, т.е. при открытом транзисторном ключе-)1, конденсатор

15 разряжается через насыщенный ключ й. 6 том и другом случае стабилитрон .16 не включается, транзисторймй ключ.17 закрыт, токи через.светодиоды оптронов 6 не протекают и- фототирис.торы оптронов. 6 форсирующей группы остаются закрытыми. Питание обмотки возбуждения. возбудителя 8 (фиг. 1) или самой синхронной машины 2 (фиг.2) в этом случае осуществляется по нулевой . схеме, образованной диодами 5 рабочей . группы и обмотками переменного тока гюдвозбудителя 4 или возбудителя 8.

Регулирование тока возбуждения, а вместе с ним и. напряжения синхронной машины 2 осуществляется изменением длительности включенного и отключен.ного .состояний силового транзистора ., 10 в соответствии со .скважностью выходных импульсов регулятора 1 напряжения.

8 динамических режимах, например при внезапных изменениях нагрузки, напряжение синхронной машины значительно отклоняется от установленного значения и на .выходе регулятора 1 напряжения появляются сигналм, длитель- ЗО ность которых превышает певиод следовайия выходных импульсов в статических режимах.

))ри наличии длительного форсирующего сигнала на выходе регулятора l напряжения,"т.е.. когда .транзисторный ключ 11 закрыт, например, при набро.сах. нагрузки, включается силовой транзистор 10 и обеспечивается фор. .сировка возбуждения по нулевой схеме щ преобразователя, т.е. через силовой .. транзистор 10 и диоды 5.

Одновременно происходит переключение транзисторных ключей 13 и .14 порогового элемента 12 и.заряд конден Ф5 сатора 15: до напряжения, при котором . срабатывает .стабилитрон 16.,Тран: зисторнмй ключ 17:открывается и обес." . печивает:.протекание .токов через све.i . тодиоды оптронов 6 и соответственно уу включение их фототиристоров., Преобра: зователь переходит в мостовой режим работы,. увеличивает форсировку воз" буждения до максимальной, и ток воэ" буждения быстро возрастает. Длительность перехода преобразователя в мос" товой режим от момента появления на выходе регулятора 1 напряжения форсирующего сигнала равна времени заряда конденсатора 15 до напряжения врабатывания стабилитрона 16, которое по условиям обеспечения динамических режимов выбрано минимальнмм, но не менее одного периода следования импульсов на выходе регулятора l напряжения в статических режимах работы. синхронной машины 2.

При наличии длительного расфорсирующего сигнала на выходе регулято-. ра l напряжения, т.е. когда транзисторный ключ 11 открыт, например при сбросах нагрузки, транзистор 13 поро гового элемента 12 закрывается, а транзисторный ключ М открывается и обеспечивает разряд конденсатора 15 и соответственно закрытие стабилитрона !6. Транзисторный ключ 17 также закрывается и токи через светодиоды оптронов 6 ие протекают. Так как при этом напряжение на базе силового .транзистора 10 отсутствует, то при прохождении токов фототиристоров оптронов 6 через нуль они закрываются и преобразователь переходит в режим расфорсировки. Ток возбуждения в этом режиме за екается через шунтирующий диод 7 и быстро снижается.

Использование в устроистве для возбуждения синхронйых машин преобразователя с в-фазнвй мостовой схемой включения форсирующей и рабочей rpyrm вентилей, из которых только одна выполнена на управляемых вентилях, силового транзистора .в цепях рабочей. неуправляемой группм вентилей, а также простого и надежного элемента управления форсирующей группой вентилей в виде порогового элемента со сбросом, в сочетании с применением широтно-импульсного регулятора напрякения приводит к упроа)вни». предлагаемого устрОйства, повыаени» его:на" дежности и улучшению качества регу» лирования.

1020955

1020955 юг.2

Составитель А.Лебедев

Техред К.Иыцьо Корректор A.Повх

Редактор А.Мотыль

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, Ю °

Заказ 3913/48 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, 335, Раушская наб., д. 4/5