Устройство для реверсивного бесщеточного возбуждения синхронной машины

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах возбуждения бесщеточных синхронных машин большой мощности. Целью изобретения является повышение надежности и упрощение устройства. Возбуждение синхронной машины производится через встречно-параллельно включенные тиристорные преобразователи, управление которыми осуществляется от электрической машины - генератора управляющих сигналов путем регулирования тока возбуждения в продольно-поперечных обмотках с помощью ДРВ. Особенностью устройства является использование одного канала управления для работы обоих преобразователей, что достигается введением в устройство двух одинаковых групп разделительных трансформаторов в цепях управления тиристорами и соединением их первичных обмоток в две группы, связанные через переключающий прерыватель с общей точкой якорных обмоток генератора, в зависимости от режима работы синхронной машины. 3 ил.СОизобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам бесщеточного возбуждения синхронных машин.Известно устройство реверсивного бес- . щеточного возбуждения синхронной машины, в которой возбуждение осуществляется с помощью двух дополнительных генераторов, что приводит к увеличению габаритов и снижению .надежности системы возбуждения.•Известно устройство реверсивного бесщеточного возбуждения синхронной машины, содержащее первый и второй вращающиеся т-фазные тиристорные преобразователи, входами переменного тока подключенные к т-фазной якорной обмотке вспомогательного генератора переменного тока, а первыми объединенными выходами разноименной полярности - непосредственно к одному из выводов для подключения обмотки возбуждения синхронной машины, другой вывод для подключения обмотки возбуждения связан со вторыми разноименными выходами первого и второго вращающихся тиристорных преобразователей соответственно через первый и второй датчики тока возбуждения, дополнительный генератор, имеющий якорную обмотку, свя--vjGO О ^CN>&

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 02 P 9/14,9/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4733218/07 (22) 29.08.89 (46) 15.02.92. Бюл, М 6 (71) Научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения

Харьковского завода "Электротяжмаш" им. В.И.Ленина (72) Ю.Е.Савельев, В,B.Êîíîíåíêî, В.Л.Петри и Г.А.Ковальков (53) 621.313.32, 621.316.722 (088.8) (56) Патент Великобритании

N 1042757, кл. Н 02 P 9/30, 1966.

Авторское свидетельство СССР

М 1361704, кл. Н 02 P 9/14, 1987, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕВЕРСИВНОГО

БЕСЩЕТОЧНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах возбуждения бесщеточных синхронных маИзобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам бесщеточного возбуждения синхронных машин, Известно устройство реверсивного бес. щеточного возбуждения синхронной машины, в которой возбуждение осуществляется с помощью двух дополнительных генераторов, что приводит к увеличению габаритов и снижению, надежности системы возбун<дения.

Известно устройство реверсивного бесщеточного возбуждения синхронной машины, содержащее первый и второй вращающиеся m-фазные тиристорные пре„„ Ы„„1713076 А1 шин большой мощности. Целью изобретения является повышение надежности и упрощение устройства. Возбуждение синхронной машины производится через встречно-параллельно включенные тиристорные преобразователи, управление которыми осуществляется от электрической машины — генератора управляющих сигналов путем регулирования тока возбуждения в продольно-поперечных обмотках с помощью ДРВ. Особенностью устройства является использование одного канала управления для работы обоих преобразователей, что достигается введением в устройство двух одинаковых групп разделительных трансформаторов в цепях управления тиристорами и соединением их первичных обмоток в две группы, связанные через переключающий прерыватель с общей точкой якорных обмоток генератора, в зависимости от режима работы синхронной машины. 3 ил. (л) образователи, входами переменного тока подключенные к m-фазной якорной обмотке вспомогательного генератора переменного тока, а первыми объединенными выходами разноименной полярности — непосредственно к одному из выводов для подключе- 3 ния обмотки возбуждения синхронной машины, другой вывод для подключения об4отки возбуждения связан со вторыми разноименными выходами первого и второго вращающихся тиристорных преобразователей соответственно через первый и второй датчики тока возбуждения, дополнительный генератор, имеющий якорную обмотку, свя1713076 занную с двумя блоками формирования им пульсов и имеющий две обмотки возбу>кдения, смещенные в пространстве на 90 электрических градусов, которые через соответствующие первый и второй усилители, охваченные обратной связью по току, связаны с конусным и синусным функциональными преобразователями, автоматический регулятор возбуждения, первыми информационными входами связанный с выходами трансформаторов направления и тока якорной обмотки синхронной маLUMHb(, а вторыми информационными входами — с первыми выходами первого и второго датчиков тока возбуждения синхронной машины, логический блок с пороговыми элементами на каждом из трех входов, реализующий функцию

35 — 40

-, 50

Y=X> Х2+Х1 Хз, где X> — логический сигнал на выходе пора гового элемента первого входа, Хг — логический сигнал на выходе поро гового элемента второго входа, Хз — логический сигнал на выходе поро гового элемента третьего входа, первым и вторым управляющими входами подключенный ко вторым выходам соответ ственно первого и второго датчиков тока возбуждения синхронной машины, а инфор мационным-входом ко второму выходу авто матического регулятора возбуждения и выходом связанный с входом бесконтактно го передатчика сигналов и управляющими входами первого и второго управляемых пе реключателей полярности, объединенные информационные входы которых подклю чены к первому выходу автоматического регулятора возбуждения, а. выходы соотве ственно к входам косинусного и синусного функциональных преобразователей, преры ватели импульсов, управляемые передатчи . ком сигналов, Недостатком этого устройства является пониженная надежность, обусловленная большим количеством прерывающих орга нов (равное числу вращающихся тиристо

poB) двух прерывателей импульсов, а также наличием двух блоков формирования им пульсов.

Целью изобретения является повыше ние надежности устройства и упрощение его конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для реверсивного бесщеточного возбуждения синхронной машины дополнительный генератор снабжен выводом от общей точки соединения его якорных обмоток и дополнительно введены две группы разделительных трансформаторов, число которых в каждой группе равно числу тиристоров соответствующего преобразователя, при этом вторичные обмотки каждого трансформатора подключены параллельно управляющему переходу одного из тиристоров, а первичные обмотки одними из выводов соединены с соответствующими выходами блока формирования импульсов, а вторые выводы в каждой из групп объединены между собой и общие выводы соединения подключены к соответствующим выходам прерывателя импульсов, общий коммутирующий вход которого соединен с выводом от общей точки соединения якорных обмоток дополнительного генератора.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема блока разделительных трансформаторов; на фиг. 3 †принципиальная схема логического блока..

Устройство реверсивного бесщеточного возбуждения синхронной машины 1 содержит первый 2 и второй 3 вращающиеся mфазные тиристорные преобразователи, входами переменного тока подключенные к

m-фазной якорной обмотке 4 вспомогательного генератора 5 переменного тока, а первыми объединенными выводами разноимен ной поля р ности — непосредственно к одному из выводов для подключения обмотки 6 возбуждения синхронной машины, другой вывод для подключения обмотки 6 возбуждения связан с вторыми разноименными выводами первого 2 и второго 3 вращающихся тиристорных преобразователей соответственно через первый 7 и второй 8 датчики тока возбуждения синхронной машины 1. Дополнительный генератор 9 снабжен выводом от общей точки соединения его якорных обмоток 10, связанных через блок формирования импульсов управления

11 с одними из выводов первичных обмоток первой 12 и второй 13 групп разделительных трансформаторов (фиг, 2),, число которых в каждой группе равно числу тиристоров соответствующего тиристорного преобразователя 2, 3.

Вторые выводы первичных обмоток каждой из групп разделительных трансформаторов 12, 13 объединены между собой и общие выводы соединения подключены к соответствующим выходам исполнительного органа 14 прерывателя импульсов 15, общий коммутирующий вход которого связан с выводом от общей точки соединения якорных обмоток 10 дополнительного генератора 9. Вторичные обмотки каждого трансформатора подключены параллельно

1713076

У=Х1 Х2+Х1 ХЗ, где X1 — логический сигнал на выходе порогового элемента первого входа, 35

X2 — логический сигнал на выходе порогового элемента второго входа, Хз — логический сигнал на выходе порогового элемента третьего входа.

Первый и второй управляющие входы 40 логического блока 29 подключены к вторым выходам первого 7 и второго 8 датчиков тока возбуждения, а информационный вход связан со вторым выходом автоматического регулятора возбуждения 26. Выходлогиче- 45 ского блока 29 связан через согласующий блок 30 с входом бесконтактного передатчика сигналов 31, выход которого подключен к управляющему входу командного органа 32 прерывателя импульсов 15, и с 50 управляющими входами командных орга(1 нов 33, 34 уйравляемых переключателей полярности, Логический блок 29 (фиг. 3) содержит пороговые элементы (компараторы) 35, 36, 55

37 на каждом из входов и пять логических элементов типа 2И-НЕ 38-42, с помощью которых реализуется логическая функция

Y=X1 Х2+Х1 Хз управляющему переходу одного из тиристоров и шунтированы диодами.

Дополнительный генератор 9 (фиг. 1) имеет первую 16 и вторую 17 обмотки возбуждения, смещенные в пространстве на 5

90 электрических градусов и подключенные соответственно к выходам первого 18 и второго 19 усилителей, охваченных отрицательной обратной связью по току. Входы первого 18 и второго 19 усилителей связаны 10 соответственно с выходами косинусного 20 и синусного 21 функциональных преобразователей, Входы функциональных преобразователей 20, 21 соединены соответственно. с выходами переключающих органов 22, 23 15 первого 24 и второго 25 управляемых переключателей полярности, объединенные информационные входы которых связаны с первым выходом автоматического регулятора 26. Первые информационные входы авто- 20 матического регулятора 26 подключены к выходам датчиков напряжения 27 и тока 28 якорной:обмотки синхронной машины 1, а вторые информационные входы регулятора подсоединены к первым выходам первого 7 25 и второго 8 датчиков тока возбуждения синхронной машины 1. Устройство содержит логический блок 29 с пороговыми элементами на каждом из трех входов, реализующий функцию 30

Устройство работает следующим образом.

Для конкретности при описании работы устройства принимаем синхронную машину

1. — синхронным компенсатором, что соответствует наиболее тяжелым условиям работы системы возбуждения, требующим

- равноценной работы систем при различной полярности токов возбуждения в обмотке возбуждения 6.

B режиме выдачи реактивной мощности предполагаем работающим первый вращающийся тири сто рн ый п реоб разо ватель 2.

В соответствии со значениями сигналов . датчиков тока 7 и. 8 и датчиков напряжения

27 и тока 28 синхронной машины 1 автоматический регулятор возбуждения 26 вырабатывает сигнал управления, по второму выходу воздействующий на информационный вход логического блока 29. Полярность сигнала управления определяет выбор работающего вращающегося тиристорного преобразователя, в данном случае преобразователя 2. При отсутствии сигнала от датчика тока 8 о наличии тока от второго тиристорного преобразова еля 3 на выходе логического блока 29 существует логиче-, ский сигнал, разрешающий работу первого преобразователя 2 и запрещающий работу второго преобразователя 3. Это достигае ся тем, что логический сигнал с выхода логического блока 29 воздействует на вход согласующего блока 30, который сигналом первого выхода через передатчик 31 воздействует на командный орган 32 управляемого прерывателя импульсов 15 таким образом, что его исполнительный орган 14 соединяет общую точку якорной обмотки 10 дополнительного генератора 9 с общей точкой первичных обмоток разделительных трансформаторов блока 12. При этом замыкается цепь для прохождения импульсовуправления с выхода системы формирования импульсов 11 через первичные обмотки разделительных трансформаторов блока 12 и размыкается цепь первичных обмоток разделительных трансформаторов блока 13, Сигналы второго и третьего выходов согласующего блока 30 воздействуют на команд-ные органы 33 и 34 управляемых переключателей полярности сигналов 24, 25 таким образом, что сигнал управления с первого выхода автоматического регулятора возбуждения 26 проходит через их переключающие органы 22, 23 без изменения своей полярности. Функциональные преобразователи 20, 21 по входному сигналу управления формируют такие сигналы на своих выходах, которые, пройдя через уси1713076

l )p=lm cos(K Uy), I17=lm sin{K Uy), 10

1м=1„сов(-К Uy), ! 17=im sin(-К Uy), лители мощности 18, 19, приобретают вид следующих зависимостей токов в обмотках возбуждения 16, 17 дополнительного генератора 9 где ly — токи в обмотках 16, 17;

1 — максимальное значение тока в обмотке возбуждения;

К вЂ” коэффициент пропорциональности;

Uy — выходной аналоговый сигнал управления на выходе автоматического регулятора возбуждения 26.

Такой закон изменения токов во взаимно перпендикулярных обмотках возбуждения 16, 17 дополнительного генератора 9 дает линейную зависимость угла поворота результирующего вектора магнитного поля дополнительного генератора 9 от выходного сигнала автоматического регулятора возбуждения 26, а следовательно, и угла управления тиристорами первого вращающегося тиристорного преобразователя 2.

Допустим, что в энергосистеме сложилась такая ситуация, что синхронны и компенсатор должен перейти в режим потребления реактивной энергии, при этом автоматический регулятор возбуждения 26 меняет свой выходной сигнал, изменяется его полярность.

Такое изменение сигнала управления (Uy) на первом выходе автоматического регулятора возбуждения 26 приводит по цепи

22 — 20 — 18 — 16 10 — 11 — 12 — 2

23 — 21 — 19 — 17» к переводу первого вращающегося тиристорного преобразователя 2 в инверторный режим. В результате происходит гашение поля в обмотке 6 синхронной машины 1.

Изменение полярности сигнала управления по второму выходу автоматического регулятора возбуждения 26 и получение информации от датчика 7 об уменьшении тока первого тиристорного преобразователя 2 до нуля вызывает изменение логического сигнала на выходе логического блока 29 на противоположный, что означает разрешение работы второму вращающемуся тиристорному преобразователю 3 и запрет работы первому преобразователю 2. Это достигается воздействием через согласующий блок 30 на командный орган 32 прерывателя

55 импульсов управления 15 (через передатчик сигналов 32) и на командные органы

33, 34 управляемых переключателей полярности 24, 25. При этом общая точка якорной обмотки 10 дополнительного генератора 9 соединяется исполнительным органом 14 с общей точкой разделительных трансформаторов блока 13, а исполнительными органами 22, 23 полярность сигнала управления (Uy) с выхода автоматического регулятора возбуждения 26 меняется на противоположную. Зависимость токов в обмотках 16, 17 дополнительного генератора 9 принимает вид что в результате по цепи 10 — 11 — 13 — 3 приводит к работе второго вращающегося тиристорного преобразователя в выпрямительном режиме и появлению тока противоположного направления в обмотке возбуждения в синхронной машине 1.

Таким образом, изобретение обеспечивает надежную работу системы возбуждения с помощью одного канала управления обоими вращающимися преобразователями, при этом существенно упрощен прерыватель импульсов; вместо большого количества вращающихся прерывающих органов применен один, что в итоге позволяет при относительной простоте исполнения обеспечить высокую надежность работы устройства, Формула изобретения

Устройство для реверсивного бесщеточного возбуждения синхронной машины, содержащее первый и второй вращающиеся.

m-фазные тиристорные преобразователи, входами переменного тока подключенные к m- ôàçíoé якорной обмотке вспомогательного генератора переменного тока, а первыми объединенными выходами разноименной полярности непосредственно к одному из выводов для подключения обмотки возбуждения синхронной машины, другой вывод для подключения обмотки возбуждения связан с вторыми разноименными выходами первого и второго вращающихся тиристорных преобразователей соответственно через первый и второй датчики тока возбуждения, дополнительный генератор, имеющий якорную обмотку, связанную с входом блока формирования импульсов, и две обмотки возбуждения, смещенные в

1713076

35

45

55 пространстве на 90 электрических градусов, которые через соответствующие первый и второй усилители, охваченные обратной связью по току, связаны с выходами косинусного и синусного функциональных преобразователей, автоматический регулятор возбуждения, первыми информационными входами связанный с выходами датчиков напряжения и тока якорной обмотки синхронной машины, а вторыми информационными входами с первыми выходами первого и второго датчиков тока возбуждения синхронной машины, логический блок с пороговыми элементами на каждом из трех входов, реализующий функцию Y--Х Xz+X> Хз, где

X> — логический сигнал на выходе порогового элемента первого управляющего входа, Xg — логический сигнал на выходе порогового элемента второго уп равл я ю щего входа, Хз — логический сигнал на выходе noporosoro элемента информационного входа, первым и вторым управляющими входами подключенный ко вторым выходам соответственно первого и второго датчиков тока возбуждения синхронной машины, информационным входом — ко второму выходу автоматического регулятора возбуждения, а выходом связанный со входом бесконтактного передатчика сигналов и с управляющими входами первого и второго управляемых переключателей полярности, объединенными информационными входами подключенных к первому выходу автоматического регулятора возбуждения, а выходами соответственно ко входам косинусного и

5 синусного функциональных преобразователей, прерыватель импульсов с входом управления, общим коммутирующим входом и двумя раздельными выходами, причем вход управления связан с выходом бесконтакт10 ного передатчика сигналов, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения, дополнительный генератор снабжен выводом от общей точки соединения его якорных обмоток и дополни15 тельно введены две группы разделительных трансформаторов, число которых в каждой группе равной числу тиристоров соответствующего преобразователя, при этом вторичные обмотки каждого трансформатора

20 подключены параллельно управляющему переходу одного из тиристоров, а первичные обмотки одними из выводов соединены с соответствующими выходами блока формирования импульсов, а вторые выводы

25 каждой из групп объединены между собой и общие выводы соединения подключены к соответствующим выходам прерывателя импульсов. общий коммутирующий вход которого соединен с выводом от общей точки

30 соединения якорных обмоток дополнительного генератора.

1713076

1713076

1.с

1713076

I

-+";

;!

1:

«1» б / сп

Редактор Н.Каменская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Заказ 543 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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