Устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата

 

Изобретение относится к электро-: технике и может быть использовано в прокатных станах. Целью изобретения является повышение надежности путем устранения выпадения синхронного двигателя из синхронизма при регулировании . Указанная цель достигается введением в устройство для регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата, выполненного по системе генераторадвигателя, множительно-делительного блока 20, измерителя производной тока 18 и измерителя напряжения 19, включенных в якорные цепи преобразовательного агрегата, составленного из двигателя постоянного тока 15 и генератора постоянного тока 14. Введение указанных блоков позволяет повысить быстродействие устройства в процессе регулирования возбуждения синхронного двигателя 4, т.к. сигнал обратной связи по производной активного тока синхронного двигателя более приближен к возмущающему воздействию Кроме того , повышается качество напряжения питания и снижаются потери в синхронном двигателе. 1 ил. о 9 сл со со со 00 о to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 P 7/36 9/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4071472/24-07

I (22) 30.05.86 (46) 23,09.87. Бюл, 9 35 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г.И.Носова (72) Г.П.Корнилов, Г.В.Шурыгина, А,С.Карандаев и А,Н.Панов (53) 62,83;621.316.721.078 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 604113, кл. Н 02 P 5/408, 1978 °

Авторское свидетельство СССР

Р 100602, кл. Н 02 P 9/14, 1983.

Авторское свидетельство СССР

9 415777. кл. Н 02 P 7/36, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОГО

ДВИГАТЕЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА (57) Изобретение относится к электро- . технике и может быть использовано в прокатных станах, Целью изобретения является повышение надежности путем устранения выпадения синхронного

„,SU„„1339862 А 1 двигателя из синхронизма при регулировании. Указанная цель достигается введением в устройство для регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата, выполненного по системе генераторадвигателя, множительно-делительного блока 20, измерителя производной тока

18 и измерителя напряжения 19, включенных в якорные цепи преобразовательного агрегата, составленного из двигателя постоянного тока 15 и генератора постоянного тока 14. Введение указанных блоков позволяет повысить быстродействие устройства в процессе регулирования возбуждения синхронного двигателя 4, т.к. сигнал обратной 3 связи по производной активного тока синхронного двигателя более приближен %Ф к возмущающему воздействию. Кроме то- С

ro, повышается качество напряжения питания и снижаются потери в синхрон- ф ном двигателе, 1 ил.

0я Тя получаем I

cl cg — Н

1 133

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе производственных механизмов с резкопеременной нагрузкой, приводимых в движение двигателями по.стоянного тока, питаемыми от преобразовательных агрегатов с синхронными двигателями с регулируемым возбуждением, в частности в главных электро. приводах прокатных станов, Целью изобретения является повышение надежности работы синхронного двигателя путем устранения выпадения синхронного двигателя из синхронизма при регулировании.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства автоматического регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата.

Устройство содержит тиристорный возбудитель 1 с системой 2 импульснофазового управления, подключенный к обмотке 3 возбуждения синхронного двигателя 4, регулятор 5 тока возбуждения, выполненный пропорциональноинтегральным, к первому входу которого подключен датчик 6 тока возбуждения, обеспечивающий обратную связь по току возбуждения. Устройство содержит также последовательно соединенные между собой регулятор 7. напряжения, выполненный пропорциональным, пропорционально-интегральный регулятор 8 реактивного тока и пропорциональный регулятор 9 задания тока возбуждения. Каждый из указанных регуляторов 7 — 9 снабжен вторым входом, при этом второй вход регулятора 8 реактивного тока подключен к выходу датчика 10 реактивного тока, второй вход регулятора 7 напряжения — к выходу датчика 11 напряжения, подключенного через трансформатор 12 напряжения к цепи статора синхронного двигателя 4. В цепь статора синхронного двигателя 4 включен датчик 13 полного тока, выходы датчика 11 и трансформатора 12 напряжения соединены с входами датчика 10 реактивного тока. Нагрузкой синхронного двигателя служит преобразовательный агрегат, содержащий генератор 14 постоянного тока, установленный на валу синхронного двигателя 4,,и двигатель 15 постоянного тока с компенсационной обмоткой 16 в якорной цепи, соединенной с якорной цепью генератора 14 постоянного тока.

9862 г

На валу двигателя постоянного тока установпен нагрузочный механизм 17.

В устройство введены измеритель

18 производной тока, измеритель 19

C напряжения и множительно-делительный блок 20. Измеритель 18 производной тока подключен к компенсационной обмотке 16 в цепи якоря двигателя 15 постоянного тока, Измеритель напряжения составлен из соединенных между собой датчика 21 напряжения и делителя 22 напряжения, подключенного параллельно якорным цепям двигателя 15 и генератора 14 преобразовательного агрегата.

Устройство для автоматического регулирования возбуждением синхронного двигателя работает следующим об20 разoM °

Колебания активной и реактивной мощности синхронного двигателя при изменениях нагрузки передаются в сеть и вызывают колебания напряжения узла

25 нагрузки по величине и по фазе, что отрицательно сказывается на работе синхронного двигателя и смежных потребителей. Повьш1ение быстродействия регулирования уменьшает колебания

З0 напряжения в узле нагрузки, т.е. повышает качество напряжения, а также снижает потери в синхронном двигателе и в смежных потребителях, что приводит к экономии электрической энергии.

Так как активная мощность, потребляемая синхронным двигателем из сети

P 3 U I за вычетом мощности потерь равна мощности нагрузки

P = U I н — я я т.е. 1 3 01 Тасп=0Я Я

45 где I — активный ток синхронного

acD двигателя;

U — напряжение на двигателе

Я постоянного тока; — линейное напряжение цепи

1 статора синхронного двигателя; ток двигателя постоянного

Я тока; знак пропорциональности.

При сбросах и набросах нагрузки изменения U u U не превышают неЯ 1 скольких процентов и. производная активного тока синхронного двигателя

1339862 и =I, — =,0, dI ко ко dg

Таким образом, через датчик 23 напряжения измерителя 18 производной тока нагрузки на один из входов мно55 1Т ел Us dIa (2)

U„dc пропорциональная производной тока двигателя постоянного тока, может быть получена измерением падения напряжения на компенсационной обмотке

16 двигателя 15 постоянного тока

dIa

Пко L

L — индуктивность компенсацион15 ко ной обмотки 16.

Таким образом, в качестве измерителя производной тока двигателя постоянного тока может быть использована компенсационная обмотка, сигнал с ко- 20 торой поступает через датчик 23 напряжения, служащий для усиления и гальванического разделения цепей, на вход множительно — делительного блока 20.

На два других входа множительноделительного блока 20 поступают сигналы обратных связей по напряжению на двигателе 15 постоянного тока и по линейному напряжению цепи статора синхронного двигателя 4 через соответствующие датчики 21 и 11 напряжения, служащие для усиления и гальванического разделения цепей. Иножительно-делительный блок 20 формирует на выходе такой сигнал управления, чтобы выполнялось условие (2), т.е. сигнал, пропорциональный производной активного тока синхронного двигателя 4. 40

Нагрузочный механизм 17 приводится во вращение двигателем 15 постоянного тока, который питается по системе

Г-Д от генератора 14 постоянного тока, привод которого осуществляется 45 синхронным двигателем 4. Обмотка 3 возбуждения синхронного двигателя 4 питается от возбудителя 1.

При работе электропривода на холостом ходу или при постоянной нагрузке 50 ток двигателя 15 постоянного тока не изменяется и напряжение на компенсационной обмотке 16 жительно-делительного блока 20 подается нуль, что обеспечивает нулевой выход множительно-делительного блока

20 несмотря на неравенство нулю двух его других входов, на один из которых поступает сигнал с выхода датчика 21 напряжения, пропорциональный напряжению на двигателе 15 постоянного тока и снимаемый с делителя 22 напряжения, на другой — сигнал с выхода датчика

11 напряжения, снимаемый с трансформатора 12 напряжения и пропорциональный линейному напряжению цепи статора, ñèíõðoííîãо двигателя 4. Задание на ток возбуждения синхронного двигателя

4 определяется только величиной реактивного тока последнего, для выделения которого на вход датчика 10 реактивного тока поданы сигналы с датчика

13 полного тока статора и трансформатора 12 напряжения, напряжением, поступающим с датчика 10 напряжения и заданием на напряжение в узле нагрузки, При изменении режима работы нагрузочного механизма 17 изменяется нагрузка на двигатель 15 постоянного то" ка и его ток I> увеличивается. При этом на компенсационной обмотке 16 появляется сигнал, пропорциональный скорости изменения нагрузки, который через датчик 23 напряжения подается на вход множительно-делительного блока 20, На два других входа подаются сигналы, пропорциональные линейному напряжению цепи статора синхронного двигателя с датчика 11 напряжения и напряжению на двигателе постоянного тока с выхода датчика 21 напряжения.

Множительно-делительный блок 20, реализующий зависимость (2), формирует сигнал, пропорциональный скорости изменения активного тока синхронного двигателя 4, который поступает на вход пропорционального регулятора 9 задания тока возбуждения. Задание на ток возбуждения увеличивается пропорционально скорости изменения активного тока синхронного двигателя 4. Пропорционально-интегральный регулятор

8 тока возбуждения обеспечивает компенсацию переходной постоянной времени обмотки 3 возбуждения синхронного двигателя 4. Поэтому ток возбуждения синхронного двигателя 4 успевает изменяться синхронно изменениям нагрузки. Увеличение тока возбуждения приводит к увеличению электромагнитного

5 13398 мЬмента, развиваемого синхронным двигателем 4, и динамическая устойчивость синхронного двигателя 4 повышается в тем большей степени, чем быстрее будет изменяться ток возбужде5 ния при изменении нагрузки.

Поскольку вырабатываемая синхронным двигателем реактивная мощность строго зависит от мощности нагрузки, .напряжения синхронного двигателя 4 и тока возбуждения, динамические изменения нагрузки приводят к изменению реактивной мощности и реактивного тока, вырабатываемых синхронным двига15 телем, а следовательно, и к колебаниям напряжения на шинах сети. Для поддержания напряжения на заданном уровне используются обратные связи по напряжению синхронного двигателя 4 и

20 реактивному току, которые заводятся на входы соответственно пропорционального регулятора 7 напряжения и пропорционально-интегрального регулятора 8 реактивного тока и форсируют увеличение тока возбуждения, Отрицательная обратная связь по току возбуждения синхронного двигателя 4, осуществляемая путем пода 1и сигнала с датчика б тока возбуждения синхрон- .

30 ного двигателя 4 на вход пропорционально-интегрального регуля гора 5 тока возбуждения, повышает быстродеиствие системы, так как это эквивалентно уменьшению постоянной времени обмотки возбуждения.

Дополнительное введение в устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата множи10 тельно-делительного блока, измерителя производной тока нагрузки и измерителя напряжения, включенных в цепь преобразовательного агрегата, выходы которых соединены с двумя входами до45 полнительно введенного множительноделительного блока, третий вход которого подключен к выходу датчика напряжения в цепи статора синхронного цвигателя, а выход соецинен с одним

50 из входов регулятора задания тока возбуждения, позволит повысить надежность синхронного двигателя путем устранения возможности его выпадения из синхронизма за счет повышения быстродействия регулирования, так как

55 сигнал обратной связи по производной активного тока синхронного,цвигателя более приближен к возмущающем возб2 6 действию, т.е. имеется некоторое упреждение, Кроме того, повышение быстродействия регулирования уменьшает колебание напряжения в узле нагрузки, т.е. повышает качество напряжения, а также снижает потери в синхронном двигателе и в смежных потребителя, что приводит к экономии электрической энергии, формула изобретения

Устройство для автоматического ре— гулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата, выполненного по системе генератор-двигатель, содержащий тиристорный возбудитель, регулятор тока возбуждения с двумя входами, охваченный по первому входу обратной связью по току возбуждения синхронного двигателя, последовательно соединенные между со— бой регулятор напряжения, регулятор реактивного тока, регулятор задания тока возбуждения, каждый из которых снабжен вторым входом, выход регулятора задания тока возбуждения подключен к второму входу регулятора тока возбуждения, датчик реактивного то— ка, входы которого соединены с выходами датчика полного тока и трансформатора напряжения, датчик напряжения цепи статора синхроного двигателя, вход которого соединен с выходом трансформатора напряжения, входом связанного со статсрной обмоткой синхронного двигателя, выход датчика реактивного тока подключен к второму входу регулятора реактивного тока, выход датчика напряжения цепи статора синхронного двигателя соединен с вторым входом регулятора напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем устранения выпадения синхронного двигателя из синхронизма при регулировании, ввецены измеритель производной тока и измеритель напряжения, предназначенные для включения в якорную цепь генератора-двигателя преобразовательного агрегата, и множительноделительный блок, входь| которого сое„цинены соответственно с выходами датчика напряжения цеги статора синхронного двигателя, измерителя производной тока и измерителя напряжения, а выход множительно-делительного блока подключен к второму входу регулятора зацания тока возбуждения.