Устройство для возбуждения синхронной машины

 

Сущность изобретения: устройство для возбуждения синхронных машин содержит тиристориый выпрямитель, блок импульсно-фазового управления тиристорным выпрямителем, блок защиты и блок автоматического регулирования воэбужде- , кия. Новым в устройстве для возбуждения является выполнение суммирующего усилителя в виде операционного усилителя, охваченного целью обратной связи, а формирователей импульсов управления на основе релаксационного генератора на однопереходном транзисторе оптопары, причем соединенные вместе первые выводы светодиодов каждой оптопары через резистор соединены с эмиттером регулирующего транзистора, база которого подключена к выходу операционного усилителя, а коллектор через обмотки трансформатора синхронизации соединен с вторыми выводами соответствующих светодиодов оптопар. Выходы датчиков регулируемых параметров подключены к входу операционного усилителя и входам блока защиты, связанного своим выходом с шунтирующими элементами , включенными параллельно светоизлучающим диодам оптопар. Т з. п. ф-лы, 3 ил. Ј

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .

РЕСПУБЛИК (s)ys Н 02 P 9/30 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4872558/07 (22) 09.10.90 (46) 30.05.93. Бюл. М 20 (71) Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича (72) В.А.Анисимов, T,К.Коробцов, П.П.Лемешко и М.А.Шатунов (56) Авторское свидетельство СССР

Q 1020995, кл. Н 02 Р 9/30, 1980.

Техническое описание и инструкция по эксплуатации тиристорных возбудителей серии ТЭЗ-320-5. Харьков, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ

СИНХРОННОЙ МАШИНЫ (57) Сущность изобретения: устройство для, возбуждения синхронных машин содержит тиристорный выпрямитель, блок импульсно-фазового управления тиристорным выпрямителем, блок защиты и блок автоматического регулирования возбужде, ния. Новым в устройстве для возбуждения

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для автоматического регулирования тока возбуждения синхронных электрических машин во всех отраслях народного хозяйства, где они используются.

Цель изобретения — упрощение, повышение надежности и качества регулирования.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для возбуждения синхронной машины, на фиг. 2 — схема одного канала блока импульсно-фазового управления и его связи с остальными узлами и элементами устройства, а на фиг. 3 — временные диаграммы на Ы, 1818677 А1 является выполнение суммирующего усилителя в виде операционного усилителя, охваченного цепью обратной связи, а формирователей импульсов управления на основе релаксационного генератора на однопереходном транзисторе оптопары, причем соединенные вместе первые выводы светодиодов каждой оптопары через резистор соединены с эмиттером регулирующеro транзистора, база которого подключена к выходу операционного усилителя, а коллектор через обмотки трансформатора синхронизации соединен с вторыми выводами соответствующих светодиодов оптопар. Выходы датчиков регулируемых параметров подключены к входу операционного усилителя и входам блока защиты, свяэанного своим выходом с шунтирующими элементами, включенными параллельно светоизлучающим диодам оптопар. f з. и. ф-лы, 3 ил. пряжений и токов на элементах устройства при его работе.

Устройство для возбуждения смущронной машины (фиг. 1) включает в себя блок импульсно-фазового управления (БИФУ) 1, блок автоматического регулирования тока возбуждения 2, блок защиты 3 и управлявмый тиристорный преобразователь 4, подключенный к обмотке возбуждения синхронной машины 5. БИФУ 1 содержит три идентичные схемы формирования импульсов управления 6, 7 и 8, выходы каждой из которых соединены с управляющими электродами тиристоров 9, 10 и 11 преобразователя 4, БИФУ 1 содержит также трансформатор синхронизации 12, первичные

1818677

«11мст::... к. lGpQtQ соединены треугольником, а Вторичиые — звездой. ПоследовательHG c xà:,KäQé вторичной обмоткой включены лстеициометры «3, 14, 15. Движки потенциОметров через диоды 16, 17, 18 и резисторы

19, 20, 21, подключены к соответствующим

„ хемэм 6, 7 и 8 формирования импульсов управления. Каждая из этих схем (иэ фиг. 2 изобрзжеиа тОлькО схема 8) сОстОит из формирователя импульсов H импульсного усилителя. причем формирователь импульсов представляет собой ждущий мультивибратор, вып«з«лиэииый иэ Одиопереходном трэиз:«сторе Ог«топары 22, Ширина импульса мупьтивибрэтора определяется величиHQй емкости ", ..;. Усилит8ль ВЫПОлнен нэ трэизи;TQp8 ."4. Нагруженном иэ импульсный трэисфОрматор 25, ВыВОДы ВторичнОЙ обмотки трансформатора 25 подключены к управляющему электроду тиристора 11.

Импульсные трансформаторы схем формирователей импульсов 6 и 7 подключены к управляющим электродам тиристоров 9и 10

СООТВВТСТВЕИНО.

Светоизлучающий диод оптроиа 22 шуитируется злемеитом 26. управляемым

Выходом блока защиты 3. Этот же выход блока защиты 3 управляет аналогичными элементами., у:: . :руащими выводы светодиодОВ В схе :,к l QpìHpGâàíèë импульсов

6 И 7 В КЭЧВ-..ТВ8:: . -КнтоируЮщИХ ЭЛЕМЕНТОВ

::О-ут и..пользоваться нормально Открытые коитэкть реле либо ключи, выполненные на биполярных или ЧОП-транзисторах. Блок

::,В .,и, включает в себя таймер и пороговые элементы, Входы которых являются входами блоха защити 3, э выходы подключены к !

1хсду таймера„выходной СИГиэл тэйм8ОЭ ПО

-,, i YQ8«8T иэ Выход блока защиты.

О «ДИ ««ВН«««Ь«8 ВМРСТВ КЭ ГОДЫ СВ8ТОИЗЛУ» чэгощих дибдОВ Оптронов, Входящих в схемы 6, 7 и 8 формирования импульсов упрэвл8иия, подключены к пер8мениому резистору, соединенному с эмиттером регулирующего транзистора 28 (фиг. 1), Коллектор трэизистОрэ 28 связан с Общей точкой сО8дииеиия вторичных обмоток трансформатора синхронизации 12, База транзистора подключена к выходу операционного усилиТепа 29. охваченного цепочкой обратной связи 30, Обеспечивающей требуемый закон регулирования. Входом уСилителя является суммирующая цепь, составленная резистооами 31, 32 и 33, причем резистор 31 подключен к потеициометру 34, задающему величину тока возбуждения синхронной машины, резистор 32 связан с выходом датчиKB 35 напряжения стэтОрэ, а резистор 33 соединен с выходом датчика 36 тока ВОзбуждеиия. Выходы дэтчикОВ 35 и 36 сОединены

55 с первым и вторым входами блока защиты 3, на третий вход которого подключается выходной сигнал датчика асинхронного хода

37.

Входом датчика 35 напряжения статора синхронной машины служит выход разделительного трансформатора 38, а входом датчика 36 тока возбуждения является сигнал, снимаемый с шунта 39.

Устройство работает следующим образом. В рабочем режиме на вторичных обмотках трансформатора синхронизации 12 блока импульсно-фазового управления 1 появляются фазные напряжения, сдвинутые на 30 зл. град. по отношению к соответствующим напряжениям, поступающим на аноды силовых тиристоров 9, 10 и 11, Временные диаграммы напряжений на анодах тиристоров приведены на фиг. 3 а. Фазовый сдвиг обусловлен включением первичных обмоток трансформатора 12 по схеме треугольника. Часть напряжения соответствующей фазы с движков потенциометров 13, 14, 15 через диоды 16, 17, 18 поступает на аноды светоизлучающих диодов оптопар, входящих В схемы 6, 7, 8 формирования импульсов управления.

Диаграммы токов, протекающих через светодиоды, включенные в фазы А, В и С вторичной обмотки трансформатора 12, приведены на фиг, 3 б, в и г соответственно.

Работу схем формирования рассмотрим на примере схемы 8, включенной в фазу С (фиг. 2), Схемы формирования 6 и 7 работают аналогично.

Поскольку светодиоды являются элементами с выраженной нелинейностью, то при обратном смещении они не подсвечиваются„а при прямом не Выдают ВыхОднОГО

ca8TGaQrQ сигнала, если величина тока смещения меньше некоторого порогового значения. При достижении положительной полуволной тока синхронизации, поступающего на анод светодиода, этого порога, светодиод загорается и включает фототрэнзистор Оптопары 22, входящий s схему одностабильного мультивибратора.

Последний генерирует импульс, поступающий на усилитель, содержащий транзистор

24 и импульсный трансформатор 25. С вторичной обмотки трансформатора импульс подается на управляющий электрод тиристора 11 (9 и 10 для схем 6 и 7 формирования импульсов). Импульсы на управляющих электродах тиристоров 9. 10 и 11 приведены на фиг. 3 д, е, ж соответственно. Момент генерации управляющего импульса, т. е. его положение на временной оси относительно питающего напряжения, определяется током через светоизлучающий диод. Величина

1818677 этого тока зависит от степени открытия регулирующего транзистора 28, входящего в блок регулирования 2. Транзистор 28совместно с операционным усилителем 29 образуют преобразователь напряжения в ток.

Изменения напряжения на входе операционного усилителя преобразуются в изменения тока через светоиэлучающие диоды, В качестве примера на фиг. 3 б показаны пунктиром различные величины амплитуд положительной полуволны тока синхронизации, протекающего через светоизлучающие диоды оптронов. Величина тока Inop., соответствующая порогу срабатывания оптронов, изображена на фиг. 3 б, в и r прямой линией, параллельной оси абсцисс, Импульсы управления генерируются в моменты пересечения этой линии полуволной тока синхронизации. На фиг, 3 б точками 1, 2 и 3 указаны моменты генерации импульсов для различных амплитуд полуволн тока.

Требуемая величина тока возбуждения задается потенциометром 34. При изменении какого-нибудь контролируемого параметра, например, уменьшении тока ротора, выходной сигнал датчика тока 36, поступающий на вход блока автоматического регулирования 2, вызывает дополнительное открывание транзистора 28. Токи через светоизлучающиедиоды оптопар 22 увеличиваются, момент генерации импульсов управления тиристорами преобразователя наступает раньше (смещается из т. 2 на фиг, 3 б, в т, 1), а ток возбуждения увеличивается.

Аналогично происходит регулирование по напряжению статора машиньг.

Однако при возникновении аварийной ситуации. например при падении напряжения на статоре ниже некоторого заданного уровня, выходной сигнал датчика 35 переводит возбудитель в режим форсирования тока ротора, а в блоке защиты 3 вызывает срабатывание порогового элемента, запускающего таймер. Если по истечении установленного времени напряжение на статоре не восстановится, таймер инициирует выходной сигнал блока защиты 3, который вызывает срабатывание элементов 26, шунтирующих светоизлучающие диоды оптопар 22 блоков формирования импульсов

6. 7 и 8. Генерация импульсов прекращается и возбудитель отключается. Восстановление номинального напряжения на статоре синхронной машины до истечения установленного времени вызывает сброс таймера и отключение возбудителя не происходит.

Возникновение асинхронного хода вызывает запуск таймера по сигналу датчика 37. но с меньшим временем выдержки. В остальном процесс протекает аналогично выше описанному, В случае появления короткого замыкания в цепи ротора синхронной машины выходной сигнал датчика 36 тока ротора вызывает срабатывание порогового элемента в блоке защиты 3, который, минуя таймер, включает шунтирующие элементы

26 в схемах формирования импульсов управления 6, 7 и 8, Подача импульсов íà управляющие электроды тиристоров преобразователя 4 блокируется и возбудитель отключается.

Заявляемое устройство для возбуждения синхронной машины благодаря введению операционного усилителя с большим коэффициентом усиления в контур автоматического регулирования позволяет повысить точность и стабильность регулирования тока возбуждения, а также более просто, чем в известном устройстве, осуществлять заданные законы регулирова. ния путем выбора обратной связи и подключения выходов необходимых датчиков с соответствующей полярностью к сумматору операционного усилителя, Использование в заявляемом устройстве оптронных пар, светодиоды которых за10

20

25 действованы в схеме регулирования, а транзисторы — в схемах формирования импульсов управления тиристорами, приводит к упрощению этих схем, а также обеспечивает их электрическую развязку, что повышает надежность устройства для возбуждения.

Введение элементов, шунтирующих светодиоды оптронов. обеспечивает в данНоМ устройстве простую и надежную блокировку импульсов тиристорами при возникновении аварийной ситуации.

Формула изобретения . 1. Устройство для возбуждения синхронной машины, содержащее тиристорный выпрямитель, выход которого подключен к

35

40 обмотке возбуждения синхронной машины, де регулирующего транзистора, резистора, синхронизирующего трансформатора, первые выводы соответствующих фаэ выходной обмотки которого соединены с одним иэ выводов соответствующих диодов, и формирователя импульсов управления в каждом канале, суммирующий усилитель, входами подключенный к выходам задатчика величины тока возбуждения, датчиков напряжения

55 статора и тока возбуждения синхронной машины, отличающееся тем,что,сцелью упрощения, повышения надежности и качества регулирования, суммирующий усилитель выполнен в виде операционного

45 блок импульсно-фазового управления тиристорным выпрямителем, выполненным в ви1818677

Г 4

32 фиг.2 усилителя, охваченного цепью обратной связи, а каждый формирователь импульсов управления выполнен на основе релаксационного генератора на однопереходном фототранзисторе оптопары, светодиод которой первым выводом соединен с другим выводом соответствующего диода, а вторым — с первым выводом резистора, вторым выводом соединенного с эмиттером регулирующего транзистора, коллектор которого подключен к обьединенным вторым выводам фаз выходной обмотки синхронизирующего трансформатора, а база — к выходу операционного усилителя.

2. Устройство no n. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что введен блок защиты, датчик асинхронного хода и коммутирующие элементы по числу каналов блока импульсно5 фазового управления, подключенные параллельно светодиодам оптопар указанного блока, при этом входы блока защиты подключены к выходам датчиков асинхронного хода, напряжения статора и тока воз10 буждения синхронной машины, а его выход — к управляющим входам коммутирующих элементов.

1818677

Составитель Т.Коробцов

Техред М.Моргентал Корректор А.Мотыль

Редактор

Заказ 1941 Тираж Г одписное

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