Устройство реверсивного бесщеточного возбуждения синхронной машины

 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системах возбуждения синхронных и асинхронизированных турбогенераторов , синхронных компенсаторов и мощных синхронных электродвигателей. Целью изобретения является повышение надежности в работе. Регулирование тока в обмотке возбуждения осуществляется по двум каналам: по углу открытия вращающихся тиристорных преобразователей и по возбуждению вспомогательно го г-ра (ВГ). При реверсе тока возбуждения автоматически осуществляется кратковременное понижение тока в обмотке возбуждения ВГ. При развитии короткого замыкания датчик перем. составляющей тока воз- . буждения ВГ выделяет макс, перем. составляющую, к-рая преобразуется в компараторе в сигнал, запрещающий замыкание ключа, связанного с обмоткой возбуждения ВГ. Восстановление нормального возбуждения осуществляется с задержкой во времени. Повышение надежности обеспечивается за счет предупреждения опасного развития короткого замыкания, к-рое может возникнуть при реверсе тока возбуждения. 1 ил. СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„Л0„„1 19228

Д11 4 Н 02 Р 9/14 аъ В ° /

f3 ф р „Ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3933785/24-07 (22) 26.07.85 (46) 23.06.87. Бюл. Ф 23 (7l) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения Харьковского завода

"Электротяжмаш" им,В.И.Ленина (72) Ю.Е.Савельев, В.В.Кононенко, Ю.В.Зозулин, В.С. Кильдишев, В.В.Кузьмин, Е.Е.Юдин и В.А.Яковенко (53) 621.313.32(088.8) (56) Патент Великобритании

У 1042757, кл. Н 02 P 9/30, 1966.

Авторское свидетельство СССР

У 1188842, кл. Н 02 Р 9/14, 1985. (54) УСТРОЙСТВО РЕВЕРСИВНОГО БЕСЩЕТОЧНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системах возбуждения синхронных и асинхронизированных турбогенераторов, синхронных компенсаторов и мощных синхронных электродвигателей.

Целью изобретения является повышение надежности в работе. Регулирование тока в обмотке возбуждения осуществляется по двум каналам: по углу открытия вращающихся тиристорных преобразователей и по возбуждению вспомогательного r-ра (ВГ). При реверсе тока возбуждения автоматически осуществляется кратковременное понижение тока в обмотке возбуждения ВГ.

При развитии короткого замыкания датчик перем. составляющей тока воз- . буждения ВГ выделяет макс. перем. составляющую, к-рая преобразуется в компараторе в сигнал, запрещающий замыкание ключа, связанного с обмоткой возбуждения ВГ. Восстановление нормального возбуждения осуществляется с задержкой во времени. Повышение надежности обеспечивается за счет предупреждения опасного развития короткого замыкания, к-рое может возникнуть при реверсе тока возбуждения.

1 ил.

131

9228

Устройство реверсивного бесщеточного возбуждения синхронной машины 1 содержит первый 2 и второй 3 вращающиеся тиристорные преобразователи, входами переменного тока подключенные .к якорной обмотке 4 вспомогательного генератора переменного тока, а первыми объединенными выходами разноименной полярности — непосредственно к одному из выводов обмотки 5 возбуждения синхронной машины, другой вывод обмотки возбуждения связан с вторыми разноименными выходами первого и второго вращающихся тиристорных преобразователей соответственно через первый 6 и второй 7 датчики тока возбуждения, первый 8 и второй 9 дополнительные генераторы, установленные на одном валу с синхронной машиной и якорными обмотками, связанными соответственно через первую 10 и вторую

11 системы формирования импульсов управления с управляющими входами первого и второго вращающихся тиристорных преобразователей. Перевый и второй дополнительные генераторы имеют каждый первую 12 (13) и вторую 14 (15) обмотки возбуждения, смещенные в пространство на угол 90 эл.град., первая и вторая обмотки возбуждения каждого дополнительного генератора ,через соответствующие первый 16, вто рой 17, третий 18 и четвертый 19 уси лители, охваченные обратной связью по току, первый синусный 20, первый косинусный 21, второй синусный 22 и второй косинусный 23 функциональные преобразователи связаны с первым выходом нелинейного делителя 24 напряжения через первый 25 и второй 26 ключи соответственно. Управляющие входы первого и второго ключей связаны с датчиками 27.1 и 27.2 магнитного поля первого и второго дополнительных генераторов соответственно, пятый усилитель 28, охваченный связью по току, включен в место связи между вторым выходом нелинейного делителя напряжения и обмоткой 29 возбуждения

55 I

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам бесщеточного возбуждения мощных синхронных машин.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устрой= ства.

50 вспомогательного генератора переменного тока. Автоматический регулятор

30 возбуждения первыми управляющими . входами подключен к выходам датчиков тока 31 и напряжения 32 синхронной машины, а вторыми управляющими входами — через первый 33 и второй 34 преобразователи сигнала соответственно к первому и второму датчикам тока возбуждения синхронной машины. Логический блок 35, реализующий функцию (x„v х )х где х q x x сигналы на первом, втором и третьем входах соответственно, первым и вторым входом подключен соответственно к выходу первого и второго преобразователей сигнала, третьим входом— к выходу автоматического регулятора возбуждения, а выходами — через первый элемент 36 задержки к управляющим входам третьего ключа 37 через элемент НЕ 38 и четвертого 39 и пятого 40 ключей непосредственно. Выход автоматического регулятора возбуждения через пятый ключ подключен к входу нелинейного делителя напряжения.

Ждущий мальтивибратор 41 своим входом подключен к выходу первого элемента задержки, а выходом — к второму входу IK-триггера 42 через второй элемент 43 задержки и к первому входу

IK-триггера непосредственно. Выход последнего подключен к первому входу элемента И-НЕ 44, второй вход которого подключен к выходу компаратора 45, вход которого соединен с датчиком 46 переменной составляющей тока. Выход элемента И-НЕ соединен с управляющим входом шестого ключа 47. Управляющие входы первого и второго ключей связаны с датчиками магнитного поля второго и первого дополнительных генераторов соответственно через третий и четвертый ключи, а второй выход нелинейного делителя напряжения соединен с обмоткой возбужения вспомогательного генератора через последовательно соединенные шестой ключ, пятый усилитель и датчик переменной составляющей тока.

Устройство работает следующим образом.

Для конкретности описания работы устройство принимает синхронную машину 1 синхронным компенсатором, что соответствует наиболее тяжелым условиям работы системы возбуждения.

3 !31922

Входной информацией автоматического регулятора 30 возбуждения является ток и напряжение обмотки статора синхронной машины 1, значения которых измеряются с помощью датчиков напря- 5 жения 32 и тока 31. Значение и направление тока в обмотке 5 возбуждения синхронной машины определяется с помощью первого 6 и второго 7 датчиков тока возбуждения и первого 33 и вто- 10 рого 34 преобразователей сигналов.

Согласно входной информации и в соответствии с прннятым законом регулирования автоматический регулятор

30 возбуждения вырабатывает сигнал 15 управления (обычно в виде постоянного напряжения), значение и полярность которого однозначно определяют значение и направление тока в обмотке 5 возбуждения синхронной машины. При положительных значениях сигналов управления (UY 7 О) ток в обмотке 5 возбуждения сйнхронной машины обеспечивается первым тиристорным преобразователем 3, а при отрицательных зна-25 чениях (V (О) — вторым тиристорным преобразователем 2. Такое разделение обеспечивается логическим блоком 35, главным логическим сигналом которого является полярность сигнала управле- 30 ния (U„) с выхода автоматического регулятора 30 возбуждения. В соответствии с полярностью UY логический блок 35 воздействует свойм выходом на четвертый ключ 39 и через логический элемент НЕ 38 — на третий ключ

37 таким обарзом, что разрешает работу одного канала и запрещает работу другого, тем самым однозначно определяет, какой из двух тиристорных 40 преобразователей — первый 3 или второй 2 должен находиться в работе.

Пусть режим работы синхронной машины такой, что сигнал на выходе автоматического регулятора 30 возбуж-45 дения имеет положительную полярность.

Положительный сигнал управления попадая на третий вход логического блока

35 при условии отсутствия блокирующего сигнала на втором входе от второго о датчика 7 тока возбуждения, вызывает появление на выходе такого логического сигнала, который обеспечивает работу первого вращающегося тиристорного преобразователя 3. При этом для 55 отрицительного значения UY блокирующим,является сигнал от первого датчика 6 тока возбуждения, который поступает на второй вход логического

8 4 блока 35 через первьп преобразователь

33 сигналов.

Положительный сигнал управления

U при отсутствии блокирующего сигY нала на втором входе логического блока 35 от второго датчика 7 тока возбуждения вызывает появление на его выходе такого логического сигнала, которьп приводит ключ в положение, обеспечивающее прохождение сигнала управления U беэ изменения полярY ности на вход нелинейного делителя напряжения 24.

При появлении отрицательного сигнала управления и отсутствии блокирующих сигналов выходной логический сигнал логического блока 35 приводит ключ 40 в положение, которое изменяет на противоположную полярность сигнала на выходе второго ключа 25.

Сигнал управления, проходя через нелинейный делитель 24 напряжения, преобразуется в два сигнала UY u U

Один иэ них с первого выхода нелине11ного делителя 24 напряжения (U ), 1 проходя через четвертый и второй ключи 39 и 25, попадает на вход первого синусного 20 и первого косинусного 21 функциональных преобразователей. Проходя через первый синусный 20 и первый косинусный 21 функциональные преобразователи, первый 16 и второй

17 усилители, сигнал управления U

"1 преобразуется в два сигнала тока возбуждения первого дополнительного генератора, которые связаны между собой зависимостью 2о в п "Пм

U21 Iв Сов k U, где I — модуль максимального значения тока в первой (или второй) обмотке возбуждения дополнительпого генератора; — коэффициент пропорциональности.

Зависимость (1) обеспечивает постоянство модуля результирующего вектора магнитного моля первого (или второго) дополнительного генератора и линейную зависимость угла поворота вектора магнитного поля от значения

UY1 °

Таким образом обеспечивается постоянная амплитуда и линейная зависимость фазы импульсов управления первого вращающегося тиристорного преоб5

40

5 13 разователя 3, которые формируются первой системой 1О формирования импульсов из многофазного дополнитель- . ного генератора. Фаза импульсов управления определяет угол открытия первого вращающегося тиристорного преобразователя 3 и соответственно регулирует величину тока в обмотке 5 возбуждения синхронной машины, максимальное значение которого определяется амплитудой переменного напряжения фазной обмотки. 4 якоря вспомогательного генератора.

Регулирование тока в обмотке 5 возбуждения синхронной машины осуществляются параллельно по двум каналам; по углу открытия первого вращающегося тиристорного преобразователя 3, как было описано и по возбуждению вспомогательного генератора.

Это достигается тем, что сигнал управления U с второго выхода нелиУ2 нейного делителя 24 поступает через шестой ключ 47 на вход пятого усилителя 28 и изменяет ток в обмотке 29 возбуждения вспомогательного генератора.

Рассмотрим работу устройства в динамических режимах, т.е. при быстрых изменениях сигнала управления на выходе автоматического регулятора 30 возбуждения. Пусть обстановка в энергосистеме, в которой работает синхронная машина, вызвала необходимость резко изменить режим последнего пу-тем изменения напряжения тока в обмотке 5 возбуждения синхронной машины на противоположное. В этом случае сигнал управления U на выходе автоУ матического регулятора 30 возбуждения изменил свою полярность, т,е. стал отрицательным. Воздуйствие изменившегося сигнала на логический блок

35 не вызывает изменение его выход" ного сигнала, так как на его первом входе. присутствует блокирующий сигнал от первого датчика 6 тока возбуждения, обусловленный наличием тока в обмотке возбуждения 5 синхронной машины. Ток в обмотке 5 возбуждения синхронной машины не может резко измениться, что обусловлено большой индуктивностью обмотки. Поэтому сигнал управления проходит через пятый ключ 40 без изменения полярности и, будучи преобразованным нелинейным делителем напряжения 24 в два сигнала U „ H U>,переводит первый тиристорньп преобразователь 3 в инвертор19228 6 ный режим и меняет ток возбуждения вспомогательного генератора н обмотке 29, При этом в обмотке 5 возбуждения синхронной минины прикладывается выпрямленное напряжение полярностью, противоположной предшествующему режиму ипроисходит быстрое гашение том ка в обмотке 5 возбуждения синхронной машины 1. Как только ток уменьшится до уровня чувствительности первого датчика тока возбуждения 6, блокирующий сигнал на первом входе логического блока 35 исчезает и на его выходе логический сигнал изменяется.

Ф

Изменение логического сигнала на входе логического элемента HE 38 вызывает такое изменение сигнала на его выходе, которое разрешает работу канала

26 — 22 (23) — 18 (19) — 13 (15) -8-11

При этом происходит гашение поля в первой 12 и второй 14 обмотках воздуждения первого дополнительного генератора. Однако токи в первой 13 и второй 15 обмотках возбуждения второго дополнительного генератора появляются только при условии исчезновения токов в первой 12 и второй 14 обмотках возбуждения первого дополнительного генератора, что фиксируется первым датчиком 27.1 магнитного поля. Все это приводит к тому, что исчезают импульсы на управляющих электродах первого тиристорного преобразователя 30.

Если при реверсе тока возбуждения в обмотке 5 синхронной машины появилось короткое замыкание, то возникает нессиметричный режим вспомогательного генератора и, как следствие, возникновение в обмотке возбуждения

29 вспомогательного генератора периодических токов в частотой f, т.е. с частотой вспомогательного генератора. Избирательный датчик 46 переменной составляющей тока выделит переменную составляющую тока с частотой f в обмотке 29 возбуждения вспомогательного генератора, которая затем преобразуется в компараторе 45 в сигнал, соответствующий логическому нулю.

Если хотя бы на одном из двух входов логического элемента И-НЕ 44 присутствует логический нуль, то

19228

10

50

7 1З шестой клк>ч 47 остается в разомкнутом состоянии °

Если реверс тока в обмотке 5 возбуждения синхронной машины прошел нормально, или если возникшее короткое замыкание устранилось, то на выходе компаратора 45 появляется логическая единица. При наличии логической единицы также на выходе IK-триггера 42 логический элемент И-НЕ 44 переводит шестой ключ 47 в замкнутое состояние и ток возбуждения в обмотке 29 устанавливается соответствующий значению V а ток в обмотке 5 возбуждения синхронной машины достигает значения, соответствующего V .

Таким образом, изобретение позволяет повысить надежность работы устройства при осуществлении реверса тока в обмотке возбуждения синхронной машины.

Формула из обре те ния

Устройство реверсивного бесщеточного возбуждения синхронной машины, содержащее первый и второй вращающиеся тиристорные преобразователи, входами переменного тока подключен- ные к якорной обмотке вспомогательного генератора переменного тока, а первыми объединенными выходами разноименной полярности — непосредственно к одному иэ выводов обмотки возбуждения синхронной машины, другой вывод обмотки возбуждения связан со вторыми разноименными выходами первого и второго вращающихся тиристорных преобразователей соответственно через первый и второй датчики тока возбуждения, первый и второй дополнительные генераторы, установленные на одном валу с синхронной машиной и якорными обмотками связанные соответственно, через первую и вторую системы формирования импульсов управления с управляющими входами первого и второго вращающихся тиристорных преобразователей, первый и второй дополнительные генераторы имеют каждый первую и вторую обмотки возбуждения, смещенные в пространстве на угол 90 эл.град, первая и вторая обмотки возбуждения первого дополнительного генератора через соответствующие первый и второй усилители, охваченные обратной связью по току, и первый синусный и первый косинусный функциональные преобраэова20

40 тели связаны с первым выходом нелинейного делителя напряжения через первый ключ, первая и вторая обмотки возбуждения второго дополнительного генератора через соответствующие третий и четвертый усилители, охваченные обратной связью по току, и второй синусный и второй косинусный функциональные преобразователи связаны через второй ключ — с первым выходом нелинейного делителя напряжения, управляющие входы первого и второго ключей связаны с датчиками магнитного поля второго и первого дополнительных генераторов соответственно, пятый усилитель, охваченный обратной связью по току, включенный вместо связи между вторым выходом нелинейного делителя напряжения и обмоткой возбуждения вспомогательного генератора переменного тока, автоматический регулятор возбуждения, первыми управляющими входами подключенный к выходам датчиков тока и напряжения синхронной машины, а вторыми управляющими входами — через первый и второй преобразователи сигнала соответственно к первому и второму датчикам тока возбуждения синхронной машины, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в него дополнительно введены компаратор, датчик переменной составляющей тока, элемент И-НЕ, первый и второй элементы задержки, третий, четвертый, пятый и шестой ключи, ждущий мультивибратор, IK-триггер, элемент НЕ, логический блок, реализующий функцию у=(х„ чх )х, где х1, х, х — сигналы на первом, втором и третьем входах соответственно, при этом логический блок первым и вторым входами подключен соответст-.. венно к выходу первого и второго преобразователей сигнала соответственно, третьим входом — к выходу автоматического регулятора возбуждения, а .выходами — через первый элемент задержки к управляющим входам третьего ключа через элемент НЕ и четвертого и пятого ключей непосредственно, выход автоматического регулятора возбуждения через пятый ключ подключен к входу нелинейного делителя напряжения, ждущий мультивибратор своим входом подключен к выходу первого элемента задержки, а выходом— к второму входу IK-триггера через второй элемент задержки и к первому

Составитель А. Головченко

Техред В.Кадар Корректор M. Шароши

Редактор А. Сабо

Заказ 2526/53

Тираж 660

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 131 входу IK-триггера непосредственно, выход последнего подключен к первому входу элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу компаратора, вход которого соединен с датчиком переменной составляющей тока, выход элемента И-HE соединен с управляющим входом шестого ключа, управляющие входы первого и второго ключей связаны с датчиками магнитного поля м,. .;, а у

9228 10 второго и первого дополнительных генераторов соответственно через третий и четвертый ключи, второй выход нелинейного делителя напряжения соединен с обмоткой возбуждения вспомогательного генератора через последовательно соединенные шестой ключ, пятый усилитель и датчик переменной составляющей тока.