Устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в главных приводах прокатных станов. Цель изобретения состоит в повышении надежности работы синхронного двигателя путем улучшения демпфирования колебаний ротора синхронного двигате

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) 4 Н 02 Р 7/36

OllN0AHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Г1РИ ГКНТ СССР (61) 1339862 (21) 4250350/24-07 (22) 27.05.87, (46) 15 ° 01.89 ° Бюл.У 2 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г.И. Носова (72) Г.П. Корнилов, Г.В.Шурыгина и А.С. Карандаев (53) 62383-621.313(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1339862, кл. Н 02 P 7/36, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в главных приводах прокатных станов.

Цель изобретения состоит в повышении надежности работы синхронного двигателя путем улучшения демпфирования колебаний ротора синхронного двигате1451828 ля при приложении нагрузки. Устрой-. ство для регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата дополнительно снабжено множительно-делительным блоком

26, усилителем и измерителем 27 тока нагрузки, включенным в цепь нагрузки синхронного двигателя 4, т.е. в цепь якоря генератора 3 постоянного тока. Выход измерителя 27 подключенк первому входу блока 26, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом измерителя 21 напряжения нагрузки и измерителя 24 напряжения в узле нагрузки. Выход блока 26 подключен к одному входу усилителя 25. Второй вход усилителя 25 подключен к измерителю 14 полного тока синхронного двигателя 4.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе производственных .механизмов с резкопеременной нагрузкой, проводимых д движение двигате- 5 лями постоянного тока, питаемыми от преобразовательных агрегатов с синхронными двигателями с регулируемым возбуждением. К числу таких электро-. приводов относятся главные электро- 1О приводы прокатных станов.

Целью изобретения является повьппе. . ние надежности работы синхронного двигателя путем улучшения демпфирования колебаний ротора при приложении нагрузки.

На фиг. 1 представлена принципиаль. ная электрическая схема устройства для автоматического регулирования воз буждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата; на фиг,2графики изменения полного тока синхронного двигателя Е д= f1() и активной составляющей тока статора

Т: сд= К.g(t) oT времени; на фиг ° 3 график отклонения полного тока статора синхронного двигателя от его активной составляющей Е асд- Е д =

= йз(а).

Устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агВыход усилителя соединен с одним из входов П-регулятора 11 задания тока возбуждения синхронного двигателя 4. В устройстве сигнал обратной связи по отклонению полного тока синхронного двигателя 4 от его активной составляющей контролирует момент, развиваемый двигателем 4, и момент нагрузки на валу и может быть сформирован с помощью множительного блока 26, на вход которого поступает три сигнала: один — пропорциональный току двигателя 2 постоянного тока, другой - пропорциональный напряжению на зажимах якоря двигателя 2 по.стоянного тока, третий — пропорциональный линейному напряжению цепи статора синхронного двигателя 4.

3 ил.

2 регата содержит нагрузочный механизм 1 (фиг. 1), привод которого осуществляется двигателем 2 постоянного тока, который подключен к генератору 3 постоянного тока, соединенному

"с синхронным двигателем 4. Система автоматического регулирования возбуж дением выполнена по принципу подчиненного регулирования с использованием унифицированной блочной системы регуляторов (УБСР) аналогового действия и включает три контура регулирования.

Во внутренний контур регулирования тока возбуждения синхронного двигателя входит возбудитель 5, включающий тиристорный преобразователь 6, предназначенный для питания обмотки 7 возбуждения синхронного двигателя, и систему 8 фазового управления тиристорным преобразователем (СИФУ), ПИ-регулятор 9 тока возбуждения и измеритель тока возбуждения, роль которого выполняет шунт 10, включенный последовательно с обмоткой 7 возбуждения.

ПИ-регулятор 9 тока возбуждения обеспечивает компенсацию переходной постоянной времени обмотки 7 возбуждения синхронного двигателя ° Вход

ПИ-регулятора 9 тока возбуждения предназначен для подачи сигнала задания з 145182 по току возбуждения от П-регулятора 11 задания тока возбуждения и сигнала обратной связи по току возбуждения от измерителя 10 тока возбуждения.

Второй контур регулирования реактивного тока включает ПИ-регулятор 12 реактивного тока, П-регулятор 11 задания тока возбуждения и измеритель

13 реактивного тока, который имеет два входа: на один подается напряжение, пропорциональное полному току синхронного двигателя с измерителя 14 полного тока статора, а на другойнапряжение сравнения от трансформатора 15 напряжения сети. На вход ПИ-регулятора 12 реактивного тока воздействуют: сигнал задания от П-регулятора 16 напряжения и сигнал обратной связи по реактивному току от измерителя 13 реактивного тока. На вход

П-регулятора 11 задания тока возбуждения подаются: сигнал задания от

ПИ-регулятора 12 реактивного тока и для демпфирования колебаний ротора — сигнал обратной связи по производной активного тока синхронного двигателя с выхода множительно-делительного блока 17, который имеет у> три входа: один подключен к измерителю 18 производной тока нагрузки, включающему компенсационную обмотку

19 и датчик 20 напряжения, другой — к выходу измерителя 21 напряжения нагрузки, содержащего делитель 22 напряжения и датчик 23 напряжения нагрузки, а третий вход соединен с выходом измерителя 24 напряжения в узле нагрузки, вход которого соеди- 40 нен с выходом трансформатора 15. На третий вход П-регулятора 11 задания тока возбуждения для улучшения демпфирования колебаний ротора при набросах и сбросах нагрузки через уси- 45 литель 25 подается сигнал обратной связи по отклонению полного тока статора синхронного двигателя от его активной составлякщей, пропорциональный разности сигналов с выходов измерителя 14 полного тока статора и множительно-делительного блока 26, реализующего зависимость

Ióñð, <4 рсд сд, I У 9 )

"?сьСигнал обратной связи по отклонению полного тока статора синхронного двигателя 4 от его активной составляющей, поступающий с выхода усилителя

25 и равный разности сигналов с выхода измерителя 14 полного тока статора и множительно-делительного устройства 26, на первый вход которого поступает сигнал с выхода датчика 23 напряжения нагрузки, пропорциональный напряжению на двигателе 2 постоянного тока и снимаемый с делителя 22 напряжения, на второй — сигнал с выхода измерителя 24 напряжения в узле нагрузки, снимаемый с трансформатора 15 напряжения сети и пропорциональныи напряжению цепи статора синхронного двигателя 4, а на третий — сигнал с выхода измерителя 27 тока нагрузUqIg осд 0

Множительно-делительный блок 26 имеет три входа: один вход соединен с выходом измерителя 21 напряжения нагрузки, другой — с выходом измерителя 24 напряжения в узле нагрузки, а третий — с выходом измерителя тока нагрузки„роль которого выполняет шунт 27.

Внешний (третий) контур регулирования напряжения включает П-регулятор 16 напряжения и измеритель 24 напряжения в узле нагрузки. На вход

D-регулятора 16 напряжения подаются сигналы задания на напряжение в узле нагрузки U и сигнал обратной связи по напряжению в узле нагрузки, который поступает с измерителя 24 напряжения в узле нагрузки.

Устройство работает следующим образом.

Нагрузочный механизм 1 приводится во вращение двигателем 2 постоянного тока, который питается по системе Г-Д от генератора 3 постоянного тока, привод которого осуществляется синхронным двигателем 4. Oбмотка 7 возбуждения синхронного двигателя питается от возбудителя 5, представляющего тиристорный преобразователь 6 с управлением от СИФУ 8.

В установившемся режиме при работе с постоянной нагрузкой полный ток синхронного двигателя 4 практически равен его активной составляющей, так как реактивная составляющая тока двигателя 4 I «„ не превышает обычно

10-20Х и для стабилизации напряжения на двигателем поддерживается постоянной, т.е.

5 14 ки, пропорциональный току двигателя

2 постоянного тока, практически равен нулю. Сигнал с выхода множительно-делительного блока 17 также равен нулю, так как ток двигателя постоян, ного тока не изменяется и напряжение на компенсационной обмотке П ко = Тя

= 0 т.е. чер ез датчик 20 К0 de Э е ° напряжения измерителя 18 производной тока нагрузки на один из входов множительно-делительного устройства 17 подается нуль, что обеспечивает нулевой выход множительно-делительного блока 17, несмотря на неравенство ,нулю двух других входов, на один из которых поступает сигнал с выхода датчика 23 напряжения нагрузки, на другой — сигнал с выхода измерителя 24 напряжения в узле нагрузки.

Задание на ток возбуждения синхронного двигателя 4 определяется только заданием на напряжение в узле нагруз ки и напряжением в узле нагрузки (сигнал поступает с измерителя 24 напряжения в узле нагрузки), так как реактивный ток синхронного двигателя, для выделения которого на вход измерителя 13 реактивного тока подаются сигналы с измерителя 14 полного тока статора и трансформатора 15 напряжения сети, равен нулю.

При изменении режима работы нагрузочного механизма 1 изменяется нагрузка на двигатель 2 постоянного тока и его ток I . При увеличении I< выход множительно-делительного устройства 2б, реализующего зависимость (1), увеличивается пропорционально активной составляющей тока статора I A синхронного двигателя 4. Возникающие при изменении нагрузки колеба ния ротора синхронного двигателя 4 приводят к колебаниям момента и соответствующим колебаниям полного тока I- д синхронного двигателя 4 (фиг. 2)

Сигнал обратной связи по отклонению полного тока статора синхронного двигателя 4 от его активной составляющей, равный разности сигналов с выхода измерителя 14 полного тока статора и множительно-делительного устройства 26, поступающий через усилитель 25 на вход П-регулятора 11 задания тока возбуждения, носит колебательный характер (фиг. 3). При этом на участках, где I больше

Х, д (участки t„- t,, t>- t и т.д.51828 6 фиг. 2, 3), формируется сиг нал, способствующийй уменьшению тока возбуждения, а значит, и момента, развиваемого синхронным двигателем 4, и, напротив, на участках где I меньше

Iacp (участки to t,, — t> и т.д.фиг. 2, 3), формируется сигнал, увеличивающий ток возбуждения и элект10 ромагнитный момент синхронного двигателя 4. Таким образом, задание на ток возбуждения изменяется пропор-. ционально отклонению полного тока статора синхронного двигателя 4 от

15 его активной составляющей и изменения тока возбуждения приводят к появлению дополнительных вращакицих, моментов, демпфирующих колебания ротора синхронного двигателя.4.

20 При увеличении тока двигателя постоянного тока I на компенсацион ной обмотке 19 появляется сигнал, пропорциональньй скорости изменения нагрузки,. который через датчик 2О напряжения подается на вход множительно-делительного блока 17, на два других входа которого подаются сигналы, пропорциональные линейному напряжению цепи статора синхронного двиЗ0 гателя (с измерителя 24 напряжения в узле нагрузки) и напряжению нагрузки (с выхода измерителя 21 напряже ния нагрузки) . Множительно-делительный блок 17 формирует сигнал, пропорциональный скорости изменения активного тока синхронного двигателя 4, который поступает на вход П-регулятора 11 задания тока возбуждения. Задание на ток возбуждения увеличивает40 ся пропорционально скорости изменения активного тока синхронного двигателя 4. ПИ-регулятор 9 тока возбуждения обеспечивает компенсацию переходной постоянной времени обмотки 7

4б возбуждения синхронного двигателя, поэтому ток возбуждения синхронного двигателя 4 успевает изменяться синхронно с изменениями нагрузки.Увеличение тока возбуждения приводит.к увеличению электромагнитного момента, развиваемого синхронным двигателем 4, и динамическая устойчивость синхронного двигателя 4 повышается тем больше, чем быстрее будет Б изменяться ток возбуждения при изменении нагрузки.

Поскольку вырабатываемая синхронной машиной реактивная мощность строго зависит от мощности нагрузки, на10

Фор мул а

7 14 пряжения синхронного двигателя 4 и тока возбуждения, динамические изменения нагрузки приводят к изменению реактивной мощности и реактивного тока, вырабатываемых синхронной машиной, а следовательно, и к колебаниям напряжения на шинах сети. Для поддержания напряжения на заданном уровне используются обратные связи по напряжению синхронного двигателя и реактивному току, которые заводятся на входы соответственно П-регулятора 16 напряжения и ПИ-регулятора

12 реактивного тока и формируют увеличение тока возбуждения. Отрицательная обратная связь по току возбуждения синхронного двигателя 4, осуществляемая путем подачи сигнала с измерителя 10 тока возбуждения на вход ПИ-регулятора 9 тока возбуждения, повышает быстродействие системы, так как это эквивалентно уменьшению постоянной времени обмотки возбуждения.

Введение в устройство для автомаьгического регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата указанных блоков позволит, во-первых, повысить надежность работы синхронного двигателя путем устранения возможности его выпадения из синхронизма за счет улучшения демпфирования колебаний ротора при приложении нагрузки, так как контролируется момент нагрузки на валу и момент, развиваемый двигателем; во-вторых, демпфирование колебаний ротора уменьшает колебания тока

51828 статора. синхронного двигателя и колебания напряжения в узле нагрузки по величине и частоте, т.е. повышается качество напряжения в уз е нагруз5 ки; в-третьих, уменьшение колебании тока статора синхронного двигателя снижает тепловые потери, что приводит к экономии электрической энергии. изобретения

Устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата по авт.св. У 1339862, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы синхронного двигателя путем улучшения демпфирования колебаний ротора при приложении нагрузки, в устройство дополнительно введены множительно-делительный блок с тремя входами, двухвходовый усилитель и измеритель тока на25 грузки, включенный в цепь нагрузки синхронного двигателя, выход которого соединен с первым входом дополнительно введенного множительно-делительного блока, второй вход которого

ЗО соединен с выходом измерителя напряжения нагрузки, а третий вход подключен к выходу измерителя напряжения в узле нагрузки, а выход соединен с одним из входов дополнительно вве35 денного усилителя, второй вход котсрого соединен с выходом измерителя полного тока, а выход подключен к од-.. ному из входов регулятора задания тока возбуждения.

1451828

Составитель А. Головченко

Редактор А. Маковская . Техред Л.Сердюкова КоРРектоР М. Васильева

Заказ 7089/54 Тираж. 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проентная, 4