Устройство для регулирования возбуждения синхронной машины

 

Изобретение относится к электротехники. Цель изобретения - увеличение быстродействия регулирования возбуждения в функции внутреннего угла синхронной машины и повышение надежности. Устройство для регулирования возбуждения синхронной машины содержит датчик накопления 6, амплитудный селектор 7, который через формирователь 5 коротких импульсов, формирователь сигнала сброса счетчика 18 подключен к счетчику 14, второй вход которого через схему совпадения 13 и триггер 8 соединен с формирователем 4, связанным с фазой сети. Выход триггера 8 через преобразователь 9, дифференциатор 10, сумматор 11 соединен с блоком управления 12, подключенным к обмотке возбуждения 9. Работа устройства состоит в выявлении угла сигнала датчика положения относительно фазы сети. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК,(51)5 Н 02 Р 3 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4449010/24-07 (22) 08,06.88 (46) 30,03.90. Бюл. h- 12 (71) Азербайджанский научно-исследовательский институт энергетики им. И.Г.Есьмана (72) Л,Ф.Алиева, Г.Ч.Григорян и M.M.Расулов (53) 621.313.321-621(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 955494, кл. Н 02 Р 9/14, 1982, Устройство для контроля внутреннего угла (устойчивости) синхронной машины. Информационный листок, сер.

"Энергетика и автоматика", 1982, Р 5. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — увеличение быстродействия регулирования

ÄÄSUÄÄ 1554100 А 1

2 возбуждения в функции внутреннего угла синхронной машины и повышение надежности. Устройство для регулирования возбуждения синхронной машины содержит датчик 6 накопления, амплитудный селектор 7, который через формирователь 5 коротких импульсов, формирователь 18 сигнала сброса счетчика подключен к счетчику 14, второй вход которого через схему 13 совпадения и триггер 8 соединен с формирователем 4, связанным с фазой сети.

Выход триггера 8 через преобразователь 9, дифференциатор 10 сумматор

11 соединен с блоком 12 управления, подключенным к обмотке 19 возбуждения, Работа устройства состоит в выявлении угла сигнала датчика 6 положения относительно фазы сети. 1 з,п. ф-лы, 7 ил.

1554100

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования возбуждения синхронных машин в функ5 ции внутреннего угла, для выявления асинхронного хода, а также в качестве цифрового показывающего прибора.

Цель изобретения — увеличение быстродействия регулирования возбуждения в функции внутреннего угла 9 синхронной машины, повышение надежности и точности измерения.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для регулирования возбуждения синхронной машины; на фиг. 2 — структурная схема блока уп" равления; на фиг, 3 — схема выдачи тактового сигнала; на фиг. 4— структурная схема преобразователя; на фиг. 5 — диаграмма работы блоков; на фиг. 6 — диаграмма работы ампли тудного селектора; на фиг ° 7 — ди- . аграмма работы блоков, обеспечивающих устранение начального угла сдвига между напряжениями сети U< и ЭДС Е возбуждения синхронной машины.

Устройство дпя регулирования возбуждения синхронной машины содержит первый преобразователь 1 и третий преобразователь 2, схему 3 задержки сигнала, вход которой подключен к первому преобразователю 1, а выход соединен с первой схемой 4 формирова- ния коротких импульсов, вторую схему

5 формирования коротких импульсов, которая входом связана с датчиком 6 положения ротора через амплитудный селектор 7, триггер 8, входы которого соединены с выходами первой 4 и вто- 40 рой 5 схем формирования коротких импульсов, второй преобразователь 9, выход которого через дифференциатор

10 и непосредственно соединен с сумматором ll, а выход последнего подключен к блоку 12 управления, схему

l3 совпадения, первый вход которой подключен к выходу триггера 8, выход через счетчик 14 соединен со схемой

15 индикации, а второй вход схемы 13 совпадения соединен с генератором

16 импульсов, схема 17 выдачи тактового сигнала выходом соединена со схемой 15 индикации, первым входом — с выходом триггера 8, выход блока 12 управления предназначен для подключения к обмотке 19 возбуждения, коммутирующий элемент 20 с двумя размыкающими и одним замыкающим контак4 том. Через размыкающие контакты соединены датчик 6 положения ротора и амплитудный селектор 7, выход. триггера 8 и вход второго преобразователя 9, а замыкающий контакт соединяет выход третьего преобразователя 2 с третьим входом схемы 17 выдачи тактового сигнала, второй вход которой соединен с выходом схемы 3 задержки сигнала, коммутатором 21, предназначенным для подключения нуля и фаз источника питания статора синхронной машины соответственно с первым входом первого преобразователя

1 и через переключатель 22 с вторым входом первого преобразователя 1, Структурная схема блока управления содержит генератор 23 опорного напряжения, нуль-орган 24,. усилительформирователь 25 импульсов и выпрямитель 26. Генератор 23 опорного напряжения совместно с нуль-органом 24 представляет собой фазосдвигающее устройство.

Структурная схема 17 выдачи тактового сигнала содержит счетчики 27-30 (фиг. 3), схемы 31 и 32 формирования коротких импульсов, триггер 33, схемы 34-37 задержки, схему И 38.

Преобразователь 9 содержит усилитель-интегратор 39 (фиг. 4), источник 40 опорного напряжения, формирователи 43 и 44 импульсов, ключи 41 и 42, одновибраторы 45 и 46 и запо-. минающее устройство 47.

Устройство работает следующим образом, При включении коммутатора 21 и переключателя 22 на входы преобразователей 1 и 2 подаются фазные напряжения U и U< источника питания, к которому подключен статор синхронной машины (СИ).

Преобразователи 1 и 2 определяют переход через нулевое положение напряжения на выводах статора СМ и преобразуют сигнал синусоидальной формы. (фиг. 5а, например, фаза А и В) в сигнал прямоугольной формы (фиг.5б и в).

Перед подключением устройства к системе возбуждения СМ необходимо осуществить режим "Настройка" самого устройства, С этой целью в устройство введен преобразователь 2. Например, сдвИг фаз напряжения на входах преобразователей 1 и 2 равен

120 эл. град., что соответствует под15541 ключению преобразователя 1 к фазе

А, а преобразователя 2 к фазе В, В режиме Настройка с помощью кнопки 20 отключается датчик положе5 ния ротора (ДПР) и канал регулирования возбуждения СМ и подключается преобразователь 2. Сигнал с выхода преобразователя 1 подается через схему 3 задержки сигнала на первую схему 4 формирования коротких импульсов, а сигнал с преобразователя 2 через второй замыкающий контакт коммутирующего элемента 20 — на вторую схему 5 формирования коротких импульсов. Сигналы со схем 4 и 5 (фиг, 5r и д) поступают на информационные входы триггера 8. Импульсы схемы 4 устанавливают триггер 8 в состояние лог, "1", а импульсы схе- 20 мы 5 (от преобразователя 2 или ДПР 6)в состояние лог. "0". Поэтому на выходе триггера 8 получают сигнал (фиг. 5е), длительность которого равна сдвигу фаэ сигналов, поступающих 25 с выходов преобразователей 1 и 2 (или ДПР 6).Сигнал с выхода триггера

8 поступает непосредственно на первый вход схемы 13 совпадения и на первьй вход схемы 17 выдачи тактово- 30 го сигнала. На второй вход схемы 13 совпадения поступают сигналы с генератора 16 сигналов (фиг. 5ж). С выхода схемы 13 совпадения (фиг, 5з) сигнал поступает на первый вход счетчика 14, на второй вход которого поступает сигнал от формирователя 18 сигнала сброса, который сбрасывает счетчик 14 перед каждым тактом в состояние llpll Схема !4 представляет 40 собой трехразрядный двоично-десятичный счетчик: первый разряд считает единицы импульсов, второй — десятки импульсов, третий — сотни импульсов.

Сигнал со схемы 14 поступает на пер- 45 вьй вход схемы 15 индикации, а на второй вход — сигнал со схемы 17 выдачи тактового сигнала, Для визуального наблюдения (например, на пульте диспетчера) о зна- 50 чениях внутреннего угла 8 СМ на индикаторных лампах схемы 15 индикации необходимо, чтобы индикация текущих значений внутреннего угла 9 происходила в течение определенного времени, В данном устройстве показания о значениях внутреннего угла 9 на индикаторных лампах схемы 15 индикации появляются в течение I с, Как в режи00 6 ме "Настройка" устройства при подключении преобразователя 2, так и в режиме измерения внутреннего угла

8 при отключении преобразователя 2 и подключении ДПР 6 информация на индикаторных лампах схемы 15 индикации появляется с частотой сети Е=50 Гц, что затрудняет наблюдения. Для устойчивости наблюдения сигнал на выходе схемы 17 выдачи тактового сигнала формируется с задержкой во времени.

Схемы 34-37 включены в канал сброса счетчиков 27-30 в состояние

"0" как элементы задержки, На вход схемы 17 выдачи тактового сигнала поступают еще два сигнала: один— от схемы 3 задержки сигнала на вход счетчика 27, а другой — от преобразователя 2 (или ДПР 6) на вход счетчика 29. На выходе счетчиков 28 и 30 формируются сигналы с задержкой во времени (фиг. 5и, к), которые поступают на входы триггера 33. Сигнал с выхода триггера 33 поступает на второй вход схемы И 38, а на первый вход поступает сигнал от триггера 8.

На выходе схемы И 38 появляется тактовый сигнал (фиг. 5л), который поступает на второй вход схемы 15 индикации, на вход поступает сигнал

"Такт считывания" регистров. При этом на цифровом табло схемы 15 индикации высвечивается цифра "120". Это соответствует исправному состоянию устройства

Отклонение показания схемы 15 индикации от значения ."120" указывает на неисправность устройства или несимметрию в сети, что уточняется подключением преобразователей к одной фазе. Если в этом случае показание схемы 15 индикации отлично от нуля, то это указывает на неисправность устройства.

В случае исправности устройства ключом 20 (фиг. 1) отключают преобразователь 2 и подключают ДПР 6 и канал регулирования возбуждения CM.

Сигнал от ДПР 6 поступает через первый размыкающий контакт коммутирующего элемента 20, амплитудный селектор 7 и вторую схему 5 формирования коротких импульсов на вход триггера

8. При появлении на входе амплитудного селектора 7 сигнала от ДПР 6, уровень которого заведомо выше порога срабатывания амплитудного селектора 7, формируется сигнал, соответ1554100 ствующий лог. ")", что в свою очередь соответствует появлению между фотоэлементами ДПР 6 кодовой метки. На сигнал от ДПР 6 могут накладываться помехи — индустриальные радиопомехи (напрнмер, от возбудителя СИ, расположенного с ней на одном валу) (фиг. 6), которые могут привести к неустойчивой работе устройства и снизить его надежность. Экспериментально установлено, что амплитуда этих помех в несколько раз ниже амплитуды полезного сигнала, получаемого от ДПР 6. Амплитудный селектор

7 настраивается таким образом, чтобы амплитуда сигналов от помех находилась ниже уровня его срабатывания. Обеспечивается режим холостого хода СИ. При холостом ходе между

ЭДС Е возбуждения и напряжением статора синхронной машины U сущес ствует постоянный фазовый сдвиг, который указывается на цифровом табло схемы )5 индикации. С помощью переключателя 22,на вход преобразователя ) подключают другие фазы, чтобы на цифровом табло схемы 15 индикации получить наименьшее значение этого фазового сдвига. Найдя эту фазу (например, фаза А), с помощью регулятора схемы 3 задержки сигнала устраняется данный фазовый сдвиг (фиг. 7). При этом на цифровом табло схемы )5 индикации высвечивается цифра "О". Это значит, что ЭДС Е возбуждения совпадает по фазе с фазой

А напряжения питания статора CM.

Это соответствует нулевому отсчету внутреннего угла д .

В случае наличия несимметрии в сети, что определяется переключением переключателя 22 на фазу С, на цифровом табло схемы 15 индикации высвечивается цифра, отличная от заданного значения, т.е. от значения

120 н 240, В случае выявления нею симметрии напряжения в сети, к которой подключен статор CY., с помощью регулятора схемы 3 задержки сигнала на цифровом табло схемы 15 индикации устанавливается не нуль (как в случае исправности устройства), а такая величина, которая соответствует отклонению фазы напряжения от заданных значений 120 н 240

Итак, при наличии несимметрнн напряжения питания Пс сети, к которой подключен статор СИ, ЭДС Е возбужде10 ния также синхронизируется с ним.

При этом смещение (цифра на цифровом табло схемы 15 индикации) обусловлено однофазной нагрузкой. После отключения однофазной нагрузки ЭДС Е возбуждения и напряжение U статора

СМ автоматически синхроннзируется, что соответствует нулевому отсчету внутреннего угла 8 . .Прн подключении к СИ нагрузки на цифровом табло схемы 15 индикации высвечивается соответствующая ей цифра. Например, синхронный двигатель обычно работает о при углева=25-30 . С выхода триггера

8. сигнал, длительность которого пропорциональна внутреннему углу 8, поступает через третий размыкающий контакт коммутирующего элемента 20 также на вход преобразователя 9. В последнем (фиг. 4) сигнал через ключ

41 поступает на усилитель-интегратор 39, а также на входы формирователей 43 и 44 импульсов. Уровень нака25 пливаемого сигнала на выходе интегратора 39 соответствует длительности сигнала на его входе. Формирователь

43 импульсов запускает одновибратор

45, выход которого соединен с входом

3Q запоминающего устройства 47. Схемы

43 и 45 образуют цепь управления запоминающим устройством 47. При появлении управляющего сигнала на выходе одновибратора 45 информация с интегратора 39 переписывается в запоминающее устройство 47. Формирователь

44 импульсов запускает одновибратор

46, выход которого соединен с клю чом 42, Срабатывая, ключ 42 шунтирует

40 выход интегратора 39. Схемы 44, 46 и

42 образуют цепь сброса интегратора

39. Цепь сброса построена таким образом, что сбрасывает предыдущее значение интегратора 39 после переписи

45 его в запоминакщее устройство 47 прн поступлении последующего сигнала на

его вход, Таким образом, уровень сигнала на выходе запоминающего устройства 47 представляет собой во все моменты времени кусочно-постоянную . (ступенчатую) функцию, которая совпадает со значениями решетчатой функпнн в моменты ее существования на

его входе.

Сигнал с выхода преобразователя 9 поступает на вход дифференциатора 10 и сумматора 11. На выходе дифференцнатора 10,получают сигнал, пропорциональный производной внутреннего угла

Формула и э обретения

l. Устройство для регулирования возбуждения синхронной машины, содержащее первый и второй преобразователи, схему задержки сигнала, вход которой подключен к выходу первого преобразователя, а выход соединен с входом первой схемы формирования коротких импульсов, вторую схему фор.мирования коротких импульсов, выходом

15541

6 изменения нагрузки, который посту= пает на второй вход сумматора 11.

Таким образом, на выходе сумматора

31 получают сигнал, пропорциональный

5 как изменению внутреннего угла 8 так и его произ водной d9/d t.

Сигнал с выхода сумматора 11 поступает на блок 12 управления обмотки 19 возбуждения СМ. Введение производной в процессе регулирования позволяет влиять на колебательные процессы не только при малых, но и при сильных возмущениях, способствует их затуханию. При больших затуханиях, вносимых производной, значительно снижается вероятность выпадения машины из синхрониэма.

С целью увеличения стабильности регулирования схемы интегратора, эа- 20 поминающего устройства, одновибратора, дифференциатора и сумматора целесообразно выполнить на операционных усилителях, Таким образом, введение в устрой- 25 ство преобразователя 2 позволяет определить несимметрию источника питания, к которому подключен статор СМ> и исправность устройства, что важно при установлении нулевого отсчета g0 внутреннего угла 6, благодаря чему обеспечивается точность измерения и регулирования возбуждения СМ; введение амплитудного селектора позволяет устранить помехи — индустриальные радиопомехи (например, от возбудите ля СМ, расположенного с ней на одном валу), которые накладываются на сигнал, снимаемый с ДПР 6, что приводит к повышению надежности устройства, а введение производной в канал регулирования возбуждения позволяет влиять на колебательные процессы не только при малых, но и при сильных возмущениях, увеличивая быстродействие регулирования в функции внутреннего угла 9 СМ, 00

10 подключенную к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом первой схемы формирования коротких импульсов, датчик положения 1 ротора синхронной машины, блок управления, выход которого предназначен для подключения к обмотке вбэбуждения синхронной машины, схема совпадения, выход которой соединен с первым входом счетчика, выходом подключенного к первому входу схемы индикации, первый вход схемы совпадения подключен к выходу триггера и первому входу схемы выдачи тактового сигнала, а второй вход схемы совпадения соединен с выходом генератора импульсов, второй и третий входы схемы выдачи тактового импульса соединены соответственно с выходом схемы задержки сигнала и с входом второй схемы формирования коротких импульсов, а выход подключен к второму входу схемы индикации, формирователь сигнала сброса счетчика, вход которого соединен с выходом второго формирователя коротких импульсов, а выход подключен к второму входу счетчика, коммутатор с контактом для подключения первого входа первого преобразователя — к нулевому проводу сети и группой из трех контактов для подключения через переключатель второго входа первого преобразователя к фазам сети, выход триггера соединен с входом второго преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия регулирования возбуждения в функции внутреннего угла синхронной машины и повышения надежности регулирования, в него введены коммутирующий элемент с размыкающим контактом, амплитудный селектор, сумматор и дифференциатор, при этом выход датчика положения ротора через упомянутый размыкающий контакт и амплитудный селектор соединен с входом второй схемы формирования коротких импульсов, второй преобразователь выходом через дифференциатор и непосредственно соединен с входами сумматора, выход которого подключен к входу блока управления.

2 ° Устройство no n. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования и измерения внутреннего угла 6, в него введен третий преобразователь с двумя входами, один иэ которых подключен

155 к одному из контактов упомянутой группы, а другой вход — к второму входу первого преобразователя, коммутирующий элемент снабжен замыкающим и вторым размыкающим контактами,, один вход замыкающего контакта соединен

4100 1г с выходом третьего преобразователя, а другой — с входом второй схемы формирования коротких импульсов, а второй размыкающий контакт включен между выходом триггера и входом второго преобразователя.

i 554100

Ьив

Vkellt

Vox l×

"Йм 4 иьинs д ив.в е байи 6

VEbrs 8

3 ЮГ 28 Иых Я

0Уых Я

lllllllllllllillIllllllllIIIUllllll I I I I I I I I I I I I I I i I I I I

Ф7 Мх 7

"cm

llggN

0й хЫ7

Фиг. У

Составитель В.Тарасов

Редактор И.Петрова Техред А;Кравчук Корректор И,Муска

Ю

Заказ 463 Тираж 450 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101