Устройство для возбуждения синхронной машины

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повьппение надежности и быстродействия в аварийном режиме управления. С этой целью в устройство для возбуждения синхронной машины введены конденсатор 20, включенный между зарядным блоком 8 и гасящим резистором 19, дифференциатор 21, триггеры В1митта 22, 23, логический блок управления 24, узел развозбуждения 29 с размыкающим блок-контактом 31, включенным

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4002393/24-07 (22) 06.01.86 (46) 07.05.88. Бюл. 1(- 17 (71) Лнепродзержинский индустриальный институт им. M.È.Aðñåíè÷åâà (72) В.Б.Лизимов, С.В.Колычев и А.И.Лиманский (53) 62-.83-621. 316. 717 (088. 8) (56) Авторское .свидетельство СССР

Р 974452, кл. Н 02 P 9/12, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N"- 1119157, кл. H 02 P 9/12, 1982.

Авторское свидетельство СССР

1(- 1312715, кл. Н 02 P 1/50, 1985. (51)4 Н 02 Н 7/09, Н 02 Р 1/46, 9/12 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к электро" технике. Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия в аварийном режиме управления. С этой целью в устройство для возбуждения синхронной машины введены конденсатор 20, включенный между зарядным блоком 8 и гасящим резистором 19, дийференциатор 21, триггеры Имитта

22, 23, логический блок управления

24, узел развозбуждения 29 с размыкающим блок-контактом 31, включенным

1394322 между раэмыкающим блок-контактом 12 узла 13 форсировки возбуждения H управляющим входом мостового выпрямителя 1, и замыкающим контактом 32, шунтирующим замыкающим контакт 18 узла 13. Замыкающий контакт 30 узла

13 включен в пусковую цепь 10 шунтирующего тиристора 7. В устройстве обеспечиваются удержание синхронной машины 3 в синхронизме путем форсировки тока в компенсированном малоФ инерционном контуре возбуждения при работе в режиме двигателя и интенсивное развозбуждение (гашение магнитного поля) синхронной машины за счет колебательного снижения тока возбуждения в режиме генератора, что способствует успешному самозапуску при восстановлении нормального уровня напряжения в питающей сети. 1 ил.

1 1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при аварийном управлении возбуждением синхронных машин преимущественно синхронных двигателей, при глубоких понижениях напряжения и кратковременных перерывах питания, когда часть синхронных машин продолжает работать в режиме двигателя, а остальные в режиме генератора. 10

Цель изобретения — повышение быст- родействия и надежности управления возбуждением синхронной машины в аварийном режиме.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для возбуждения синхронной машины.

Устройство содержит мостовой выпрямитель 1 с тиристорами в катодной группе и диодами в анодной, выводами постоянного тока. подключенный параллельно обмотке 2 возбуждения синхронной машины 3, группу разделительных диодов 4, анодами подключенных к вы водам переменного тока мостового выпрямителя 1, а объединенными катодами подключенных последовательно через коммутирующий тиристор 5 и форсирую" щий конденсатор 6 к катодному выводу постоянного тока выпрямителя 1, шунтирующий тиристор 7 и зарядный блок

8, подключенные параллельно форсирующему конденсатору 6. управляющую 9 и пусковую 10 цепи, подключенные к управляющим электродам соответственно 35 коммутирующего 5 и шунтирующего 7 тиристоров, блок 11 управления мостовым выпрямителем 1, выходом подключенный к раэмыкающим управляемым ключам 12 узла 13 форсировки возбужде- 40

2 ния, а входом блок 11 управления мостовым выпрямителем. 1 подключен к выходу датчик 14 активной мощности, входы которого соединены с датчиками напряжения 15 и тока 16, пороговый блок 17, входом соединенный с выходом датчика 15 напряжения, свободный вывод управляющей цепи .9 через первый замыкающий ключ 18 реле 13 форсировки возбуждения соединен с анодом коммутирующего тиристора 5. Устройство содержит также гасящий резистор 19 и разделительный конденсатор 20, при этом первый вывод резистора соединен с анодным выводом постоянного тока, а второй вывод через конденсатор 20— с общей точкой форсирующего конденсатора 6 и катодом коммутирующего 5 тиристоров.

В устройство введены дифференциатор 21, триггеры Имитта 22 и 23, логический блок 24 управления, составленный из элемента И-НЕ 25, элемента

НЕ 26, элементов И 27 и 28, узел 29 возбуждения. Дифференциатор 21 входом подключен к выходу датчика 14 активной мощности и к входу первого триггера Имитта 22, а выход дифференциатора 21 соединен с входом второго триггера Имитта 23. Выходы триггеров

22 и 23 соединены соответственно с входами логического элемента И-HF. 25, выход которого связан с входом логического элемента НЕ 26 и вторым входом логического элемента И 27, первый вход которого объединен с первым входом логического элемента И 28, образуя первый вход логического блока 24 управления, соединенного с выходом порогового блока 17, Выход логическо1394322

ro элемента НЕ 26 подключен к второму входу логического элемента И 28. Выходы логических элементов И 27 и 28 образуют выходы блока 24, связаны соответственно с входами узлов 29 и

13. Второй замыкающий ключ 30 узла

13 форсировки возбуждения включен в пусковую цепь 10, соединенную с анодом тиристора 7. Размыкающие ключи

3 1 узла 29 включены между размыкающими управляемыми ключами 12 узла 13 и управляющими электродами тиристоров мостового выпрямителя 1, а замыкающий ключ 32 узла 29 развозбуждения подключен параллельно ключу 18 узла

13 форсировки возбуждения.

Устройство для возбуждения синхронной машины работает следующим образом. 20

В исходном состоянии при синхронном ходе машины в режиме двигателя размыкающие ключи 12 и 3 1 замкнуты, а управляющая 9 и пусковая 1С цепи разомкнуты.Ток в обмотке 2 возбуждения 25 синхронной машины 3 определяется сигналом датчиков тока 16, напряжения 15 и мощности 14, а также начальной уставкой блока 11 управления мостовым выпрямителем, воздействующего через клю- 30 чи 12 и 31 на угол открытия тиристоров катодной группы выпрямителя 1.

Форсирующий конденсатор 6 заряжен от блока 8.

При коротком замыкании в системе электроснабжения, сопровождающегося

35 глубокой посадкой напряжения или кратковременным перерывом питания, синхронная машина 3 может оказаться либо в режиме двигателя, либо генера- 40 тора в зависимости от типа машины, приводимого механизма и параметров сети. Синхронные машины с большим запасом кинетической энергии переходят в генераторный режим, имеют дополни-. тельный тормозной момент и интенсивно тормозятся. Двигатели с меньшим запасом кинетической энергии получают дополнительный момент за счет подпитки от машин, работающих в генераторном режиме. Поэтому для обеспечения

50 условий успешного самозапуска синхэ ронной машины необходимо или производить форсировку возбуждения; или интенсивно гасить магнитное поле в зависимости от режима работы последней.

При посадке напряжения на якоре синхронной машины 3 ниже заданного уровня на выходе порогового блока 17 появляется уровень логической единицы и подается на первые входы логических элементов И 27 и 28. Одновременно контролируется знак активной мощности якоря и ее производной.

При положительном знаке активной мощности, т.е. работе машины в режиме двигателя, на выходе первого триггера Шмитта 22 появляется уровень логичес- . кой единицы и подается на первый вход логического элемента И-НЕ 25. При положительном знаке производной с выхода второго триггера Шмитта 23 на второй вход логического элемента И-НЕ

25 поступает уровень логической еди» ницы. При этом на выходе логического элемента И-НЕ 25 появляется уровень логического нуля и поступает на второй вход логического элемента И 27, а на второй вход логического элемента

И-HE 25 поступает уровень логической единицы, инвертируемый логическим элементом ИЕ 26. В результате этого на выходе логического элемента И 27 возникает уровень логического нуля, а на входе логического элемента И

28 — уровень логической единицы, что приводит к срабатыванию узла 13 форсировки возбуждения. При срабатывании узла 13 размыкаются управляемые ключи

12, замыкаются ключи 18 и 30 соответственно в управляющей цепи 9 коммутирующего тиристора 5 и пусковой цени

10 шунтирующего тиристора 7. Включается коммутирующий тиристор 5 и встречным напряжением предварительно заряженного конденсатора 6 запирает катодную группу тиристоров мостового выпрямителя 1. Обмотка 2 возбуждения синхронной машины 3 подключается на дополнительный источник форсировочно- го напряжения, образованный группой разделительных диодов 4 и анодной группой вентилей мостового выпрямителя. Во . вновь образованном контуре возбуждения происходит емкостная компенсация индуктивности обмотки 2 возбуждения, уменьшение постоянной времени последней и разряд форсирующего конденсатора 6, приводящий к интенсивному нарастанию тока в этом контуре. При достижении на перезаряжающемся конденсаторе 6 заданного уровня напряжения включается шунтирующнй тиристор 7, который выводит форсирующий конденсатор 6 нз контура возбуждения. При этом образуется новый контур возбуждения: питающая сеть

5 13943 переменного тока — группа раздели" тельных диодов 4 — коммутиру ащий тиристор 5 ; шунтирующий тиристор 7 обмотка 2 возбуждения — диоды анодной группы мостового выпрямителя 1 — пи5 тающая сеть переменного тока, в результате чего ток в обмотке 2 возбуждения определяется форсировочным значением напряжения мостового выпрямителя 1. После восстановления электроснабжения и нормального уровня напряжения устройство приходит в исходное состояние.

При работе синхронной машины в режиме генератора в результате посадки напряжения г, сети ниже заданного уровня на выходе порогового блока 17 появляется уровень логической единицы и подается на первые входы логических 20 элементов И 27 и 28. Так как активная мощность якоря отрицательная, на первый вход логического элемента И-НЕ

25 подается уровень логического нуля, в результате этого уровень логической 25 единицы появляетс на выходе логического элемента И 27, что приводит к срабатыванию узла 29 раэвоэбуждения.

При этом знак производной активной мощности не имеет значения. Узел раэ- 30 возбуждения срабатывает и в том случае, когда активная мощность якоря положительна, а ее производная отрицательна, что характерно для перехода синхронной машины 3 иэ двигательного 5 в генераторный режим. При срабатывании узла 29 раэвоэбу: .дения управляемые ключи 31 снимают управляющие им— пульсы с выпрямителя 1,, замыкается ключ 32 В управля)0щей цепи 9 и включается коммутирующий тиристор 5. При включении последнего встречным напряжением предварительно заряженного форсирующего конденсатора 6 запирается катодная группа тиристоров мосто45 вого выпрямителя 1„ обмотка 2 возбуж-. дения синхронной машиньl 3 переключается на дополнительный источник форсировочного напряжения, образованный группой разделительных лиодов 4 и анодной группой диодов мостового выпрямителя 1, Происходит емкостная компенсация индуктивности контура возбуждения, уменьшение постоянной времени обмотки 2 возбуждения и разряд форсирующего конденсатора 6, приводя-..55 щий к кратковременному броску тока в компенсированном контуре. При переразряде конденсатора б происходит интенсивное уменьшение тока возбуждения и при достижении током нулевого значения перезаряженной форсирующий конденсатор 6 запирает коммутирующий тиристор 5, исключая из контура возбуждения источник зарядного напряжения. Затем конденсатор 6 разряжается на обмотку 2 возбуждения через разделительный конденсатор 20 и гасящий резистор 19, изменяя направление тока в обмотке.

Дальнейшая работа синхронной машины происходит с погашенным магнитным полем и после восстановления напряжения в сети создаются благоприятные условия для успешной ресинхронизации синхронной машины.

Цепь из резистора 19 и конденсатора 20 предназначена для предотвращения короткого замыкания выпрямителя 1 при включении коммутирующего тиристора 5. Кроме того, при асинхронном пуске синхронной машины 3 гасящий резистор 19 и конденсаторы 20 и 6 образуют пускоэащитную цепь, подключенную параллельно обмотке 2 возбуждения.

В качестве датчиков напряжения 15 и тока 16 могут быть применены измерительные трансформаторы соответственно напряжения и тока.

В качестве датчика 14 мощности используется стандартный преобразователь сигналов тока и напряжения в мощность.

В качестве порогового блока 17 может быть применен триггер Шмитта.

В качестве блока 11 управления мостовым выпрямителем 1 может быть применена система управления, выполненная по любому принципу на полупроводниковых или других элементах, или использована серийная.

В качестве ключей 12,18,30 — 32 могут быть использованы выходные устройства реле гпобого типа, которые выбираютсл .по числу каналов управления тиристорами.

1 Управляющая цепь 9 может содержать встречно-последовательно соединенные стабилитрон и диод, причем анод стабилитрона подключен к управляющему электроду коммутирующего тиристора 5, а анод диода последовательно через два параллельно друг другу включенных замыкающих ключа реле соелинен с объединенными катодами группы разделительных диодов 4.

139432

Пусковая цепь 10.содержит, например, пороговый элемент (динистор), соединенный последовательно с ключом

30 узла 13, причем катод динистора соединен с управляющим электродом шунтирующего тиристора 7.

Зарядный блок 8 выполнен, например, н виде однофазного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к независимой сети переменного тока, а вторичная обмотка через зарядные резистор и диод подключена параллельно форсирующему конденсатору

6, причем анод зарядного диода связан15 с катодом коммутирующего тиристора 5.

Узлы форсировки возбуждения 13 и раэвозбуждения 29 могут быть выполнены на релейных элементах любого типа.

Дифференциатор 21, триггеры Имитта20

22 и 23 и входящие в состав логического блока 24 логические элементы

25 — 28 могут быть выполнены, например, по стандартным схемам на полупроводниковых элементах или интег" ральных микросхемах.

Устройство для аварийного управления нозбуждением синхронной машины обеспечивает удержание последней в синхронизме путем форсировки тока в компенсированном малоинерционном контуре возбуждения при работе в режиме двигателя и интенсивное развозбуждение (гашение магнитного поля) синхронной машины за счет колебательного снижения тока возбуждения в режиме генератора, что способствует успешному самоэапуску при восстановлении нормального уровня напряжения в питающей сети.

Таким образом, положительный эффект от применения устройства для возбуждения синхронной машины состоит в повышении надежности электропривода .целого ряда ответственных механизмов с непрерывным технологическим процессом. ормулаизобретения

Устройство для возбуждения синхронной машины, содержащее мостовой трехфазный выпрямитель с тиристорами в катодной группе и диодами в анодной группе вентилей и выводами переменного и постоянного тока, датчики тока 55 и напряжения обмотки статора синхронной машины, датчик активной мощности, входы которого подключены к выходам

2 8 датчиков тока и напряжения, пороговый блок, входом подключенный к выходу датчика напряжения, узел форсировки возбуждения с размыкающим блок-кон» тактом и двумя замыкающими контактами, блок управления, вход которого соединен с выходом датчика активной мощности, а на выходе блока управления устанонлены размыкающий блок-кон-: такт узла форсировки возбуждения, ttoследовательно соединенные форсирующий конденсатор, коммутирующий тиристор и группа разделительных диодов, анодами подключенные к выводам переменного тока трехфазногр мостового выпрямителя, катодный вывод постоянного тока которого соединен с форсирующим конденсатором, а анодный вынод постоянного тока упомянутого выпрямителя подключен к первому выводу гасящего резистора, зарядный блок и шунтирующий тиристор с пусковой цепью между управляющим электродом и анодом тиристора, подключенные параллельно форсирующему конденсатору, управляющая цепь, составленная из стабилитро-. на, диода и первого замыкающего кон» такта узла форсировки возбуждения, включенная между управляющим электродом и анодом коммутирующего тиристо ра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия в аварийном режиме введены разделительный конденсатор, одним выводом соединенный с вторым вынодом гасящего резистора, а другим выводом подключен к точке соединения форсирующего конденсатора и коммутирующего тиристора, дифференциатор, два триггера П1митта, узел развозбуж-. дения с размыкающим блок-контактом, включенным между раэмыкающим блокконтактом узла формировки возбуждения и управляющими электродами тиристоров мостового выпрямителя, и замыкающим контактом, подключенным параллельно первому замыкающему контакту узла форсировки, второй замыкающий контакт которого включен в пусковую цепь шунтирующего тиристора, логический блок управления, составленный из элементов

И-НЕ, НЕ и двух элементов И, первые входы которых образуют первый вход логического блока управления, подключенный к выходу порогового блока, а выходы элементов И вЂ” выходы логического блока управления, соединенные соответственно с входами узлов Форсиров"

1394322

Составитель А.Головченко

Редактор Н.Бобкова Texpep N.Ходанич Корректор Х.Максимишинец

Заказ 2229/50 Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ки возбуждения и развозбуждения, вто- . рые входы элементов И подключены соответственно к выходам элементов -HE и НЕ, а входы элемента И-НЕ образуют второй и третий входы логического блока управления, подключенные соответственно к выходам триггеров Шмипта, вход одного из которых непосредственно, а вход другого триггера

Шмитта через дифференциатор подключены к выходу датчика активной мощности.