Автономная электроэнергетическая установка с синхронными машинами

 

Использование изобретения: при создании систем для бесперебойного снабжения потребителя электроэнергией переменного тока с высокими показателями качества как в стационарных, так и переходных режимах. Сущность изобретения: автономная электроэнергетическая установка с синхронными машинами содержит два источника, каждый из которых имеет синхронную машину 1(2) со своими возбудителями 3(4) и неэлектри- .еский привод 5(6), связанный с одним из .чОнцов вала соответствующей синхронной машины 1(2). При этом статорные цепи синхронной машины 1 через управляемый выключатель 7 подключены к вводу бйа/ сети . nov/reS промышленной сети, а через управляем m выключатель 8 - к балластной нагрузке 9 Статорные цепи синхронной машины иг посредственно связаны с нагрузгой и то немного потребителя. Валы машин 1 : 2 жестко связаны между собой свободными концами, образуя общий зал установки Функциональная группа устройств контроля и управления содержит измеритель 11 частоты, измеритель 12 активной мощности, задатчики частоты и активной мощности 13. 17 соответственно, блоки 14 и 18 сравнения Блок 14 связан через размыкающий ключ 15 с усилителем 16, а блок 18 - с дифференцирующим зпеном 19. Усилитель 16 соединен через согласующий преобразователь 20 с возбудителем 3, Блок 21 пуска, блоки 22 и 23 переключения режима и генератор 24 линейно нарастающего напряжения предназначены для изменения режима функцио нирования. Объединение в одной установке нескольких конструктивно совместимых приводов, передающих мощность на одни вал. исключает необходимость синхронизации и спязанных с нею сбоев в электроснабжении 3 з п ф-лы, 4 ил , .О |0 О К i k , риг i

< ис Н 02 P 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1<омитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5026821/07 (22) 28.01.92 (46) 07.09.93. Бюл, N 33-36 (71) Опытно-конструкторское бюро "Горизонт" (72) Никитенко Ю.В., Прядилова Т.Н.. Близнюк В.А., Тур В.В, (73) Опытно-конструкторское бюро "Горизонт" (54) АВТОНОМНАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С СИНХРОННЫМИ

MALUVIHAMI (57) Использование изобретения: при создании систем для бесперебойного снабжения потребителя электроэнергией переменного тока с высокими показателями качества как в стационарных, так и переходных режимах.

Сущность изобретения; автономная электроэнергетическая установка с синхронными машинами содержит два источника, каждый пз которых имеет синхронную машину 1(2) со своими возбудителями 3(4) и неэлектри.еский привод 5(6), связанный с одним иэ концов вала соответствующей синхронной машины 1(2). При этом статорные цепи синхронной машины 1 через управляемый выключатель 7 подключены к вводу

/yap r nu

„„Я Ц „„2000654 промышленной сети, а через управляемый выключа1ель 8 — к балластной нагрузке 9

Статорные цепи синхронной мэшины? i« посредственно связаны с нагруз ой,- тпномного потребителя, Валы машин 1 :-1 2 жестко связаны между собой свободными концами, образуя общий вал установки.

Функциональная группа устройств контроля и управления содержит измеритель 11 частоты, измеритель 12 активной мощности, задатчики частоты и активной мощности 13.

17 соответственно, блоки 14 и 18 сравнения.

Блок 14 связан через размыкающий ключ 15 с усилителем 16, а блок 18 — с дифференцирующим звеном 19. Усилитель 16 соединен через согласующий преобразователь 20 с возбудителем 3, Блок 2 1 пуска, блоки 22 и

23 переключения режима и генератор 24 линейно нарастающего напряжения предназначены для изменения режима функц«онирования. Объединение в одной устано"-;ке нескольких конструктивно совмест«мых приводов, передающих мощность на од«н вал, исключает необходимость синхрон«зации и связанных с нею сбоев в электроснабжени«. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

2000654 Лзобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании систем для бесперебойного снабжения автономного потребителя электроэнергией переменного тока с высокими показателями качества как в стационарных, так и переходных режимах.

Известны автономные электромашинные источники переменного тока, содержащие генератор (как правило, синхронная машина с возбудителем, обеспечивающим регулирование напряжения на ее выходе) и привод. В зависимости от вида первичного источника энергии вал генератора может приводиться во вращение двигателями разных типов: электрическими (синхронными или асинхронными); внутреннего сгорания или дизельными; турбинными. работающими от газа, пара и т.п.

Эти источники используются для электроснабжения потребителей, требующих развязанного от сети напряжения питания, как при наличии сети (электромашинная пара двигатель — генератор), так и в отсутствие ее (любые источники, работающие от неэлектрических видов первичной энергии). Качество электроэнергии на выходе автономного электромашинного источника определяется как характеристиками привода (стабильность частоты), так и характеристиками генератора и его взаимодействием с нагрузкой потребителя (стабильность напряжения, синусоидальность и др,).

Для электроснабжения автономного потребителя, не допускак цего перерыва в питании (например). из-за угрозы аварийного останова технологического процесса), необходимо использование как минимум двух типов источников: во-первых, электромашинной пары двигатель — генератор (основной источник), обеспечивающий длительное (тысячи часов) электроснабжение при использовании промышленной сети, а также поддержание частоты вращения в допустимых пределах как при изменении мощности нагрузки в широком диапазоне. так и при паузах в напряжении сети небольшой длительности (до нескольких секунд), определяемой характеристиками машин согласно известного уравнения движения агрегата

Т д» Рп Рг (1) д® где и — круговая частота вращения вала;

Т вЂ” постоянная времени механической инерции агрегата;

Рл — мощность, развиваемая приводом;

P — электрическая мощность генератора, (в относительных единицах, без учета потерь);

55 во-вторых. резервного источника с неэлек рическим приводом, запускаемого в работу при отказе сети.

Для обеспечения бесперебойности питания и качества электроэнергии не хуже, чем двигатель-генератор, резервный источник должен иметь следующие функциональные характеристики: быстрый запуск и прием полной нагрузки (от долей секунды до нескольких секунд); достаточно длительное время непрерывной работы (от нескольких минут до десятков часов), необходимое для восстановления сети или нормального останова технологического процесса; быстродействующее регулирование мощности для обеспечения баланса мощностей на заданной частоте согласно формуле (1) при изменениях нагрузки потребителя.

Однако комплекс противоречивых требований создает технические трудности при реализации резервного источника. Эта проблема особенно актуальна для установок большой мощности (десятки мегаватт), так как приводы с быстрыми запуском и приемом полной нагрузки (например, привод на основе свободной силовой турбины, работающей от различного рода аккумуляторов давления) имеют небольшое время одного цикла непрерывной работы (из-за ограниченного запаса энергоносителя), а экономические двигатели длительного действия имеют медленный выход на номинальный режим. Кроме того, во многих случаях принцип работы, позволяющий обеспечить быстрый запуск и прием полной нагрузки, не допускает регулирования из-за срыва процесса формирования движущегося фактора (газа, парогаза и т.п.) турбины или допускает регулирование мощности в узком диапазоне, Эта техническая проблема решается созданием установок, включающих дополнительные устройства, компенсирующие недостающие характеристики основного источника.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является автономная электроэнергетическая установка, содержащая два электромашинных источника переменного тока, каждый из которых состоит из синхронной машины с возбудителем и неэлектрического привода, управляемые выключатели. связанны со статорными цепями синхронных машин, обеспечивающие их подключение к автономному потребителю, а также устройство контроля параметров переменного напряжения и активной электрической мощности. связанные со статорными цепями синхронных машин.

2000654

10

20

30

Такое выполнение установки за счет точной синхронизации выходных напряжений позволяет обеспечить бесперебойность электроснабжения в процессе перевода нагрузки автономного потребителя с одного источника на другой.

Кроме того. такой способ выполнения электроснабжения автономного потребителя за счет использования в установке разного типа источников, в том числе с электродвигателем, позволяет обеспечить работу как при наличии промышленной сети, так и при ее отказе.

Недостатками известной установки являются воэможность сбоев и провалов напряжения в процессе перевода нагрузки при падающей частоте одного из источников (при отказе сети), так как обеспечение качества электроэнергии при синхронизации и параллельной работе (хотя и кратковременной) источников представляет собой сложную техническую задачу даже для более легких динамических режимов; ухудшение качества электроэнергии в случае необходимости использования источников с неэлектрическими приводами, не имеющими регуляторов частоты или имеющих медленнодействующие.

Цель изобретения — повышение надежности бесперебойного электроснабжения автономного потребителя, а также обеспечение качества электроэнергии при необходимости применения в установке приводов, имеющих медленнодействующие регуляторы частоты вращения, или приводов без регуляторов частоты вращения.

Цель достигается тем, что в автономную электроэнергетическую установку с синхронными машинами, содержащую два источника переменного тока, каждый из которых состоит из синхронной машины с возбудителем и неэлектрического привода с системой управления, измеритель частоты, задатчик частоты, орган сравнения, измеритель активной мощности, суммирующий усилитель и управляемый выключатель, первые силовые вводы которого подключены к статорным цепям первой синхронной машины, а статорные цепи второй синхронной машины предназначены для подключения к шинам автономного потребителя, при этом входы измерителей частоты и активной мощности связаны со статорными цепями второй синхронной машины, а выходы задатчика и измерителя частоты — соответственно с первым и вторым входами органа сравнения, причем каждый привод механически связан с одним из концов вала соответствующей синхронной машины, а система управления каждого привода имеет управляющий вход, введены новые элементы и связи, а именно: валы синхронных машин вторыми концами жестко соединены между собой, образуя общий вал установки, а вторые силовые вводы первого управляемого выключателя и вход дополнительно введенного блока пуска предназначены для подключения к внешней питающей сети, при этом выход блока пуска связан с управляющими входами систем управления обоих приводов и с цепью управления первого выключателя, а возбудитель первой синхронной машины выполнен с возможностью реализации не только генераторного, но двигательного режима ее функционирования. Таким образом, синхронные машины образуют электромашинную пару двигатель — генератор, способную обеспечивать электроснабжение автономного потребителя при наличии внешней питающей сети, а приводы, использующие неэлектрические виды первичной энергии и запускаемые в работу по сигналу блока пуска, способы поддерживать вращение вала при отказе внешней сети. при этом исключается воэможность сбоев и провалов в напряжении, питающем автономного потребителя, так как исключается необходимость синхронизации и параллельной работы при переводе нагрузки потребителя с одного источника на другой.

Кроме того, в известную установку введены два блока переключения режима, генератор линейно нарастающего напряжения, размыкающий ключ с управляющим входом, дифференцирующее с замедлением звено, задатчик активной мощности, второй орган сравнения, второй управляемый выключатель и балластная нагрузка активной мощности, при этом возбудитель первой синхронной машины выполнен с двумя дополнительными входами, система управления первого неэлектрического привода — с дополнительным входом для сигнала на останов привода, система управления второго неэлектрического привода — с выходом для сигнала о его готовности к нагрузке.

Первый вход первого блока переключения режима соединен с выходом блока пуска, второй вход первого блока переключения — с выходом измерителя частоты, а выход первого блока переключения режима связан с первым дополнительным входом возбудителя первой синхронной машины и с цепью управления второго выключателя, который обеспечивает подключение балластной нагрузки к статорным цепям первой синхронной машины. Первый вход суммирующего усилителя связан через размыкающий ключ с выходом первого органа

2000654

25

40

55 сравнения, второй вход через дифференцирующее с замедлением звено — с выходом второго органа сравнения, входы которого соединены с выходами задатчика и измерителя активной мощности. Выход суммирующего усилителя связан через согласующий преобразователь с вторым дополнительным входом возбудителя первой синхронной машины. Первый вход второго блока переключения режима и вход генератора линейно нарастающего напряжения связаны с выходом системы управления второго неэлектрического привода, второй вход второго блока переключения режима — с выходом суммирующего усилителя, а выход — с управляющим входом раэмыкающего ключа и с вторым входом системы управления первого неэлектрического привода, выход генератора линейно нарастающего напряжения соединен с третьим входом первого органа сравнения, Введенные элементы и связи осуществляют регулирование мощности, отдаваемой балластной нагрузке, в функции отклонения частоты и активной мощности, отдаваемой второй синхронной машиной автономному потребителю. Это предоставляет возможность стабилизации частоты в случае необходимости использования приводов, не имеющих регуляторов частоты или имеющих медленнодействующие, как при переводе нагрузки " одного привода на другой, так и при изменениях нагрузки автономного потребителя, На фиг. 1 предст.влена блок-схема предлагаемой àBTOHQMHolt электроэнергетической установки; на фиг. 2 — схема блока пуска; на фиг. 3 — схема дифференцирующего с замедлением звена; на фиг. 4 — схема блока переключения режима.

Автономная электроэнергетическая установка с синхронными машинами (см. фиг, 1) содержит два источника переменного тока. каждый из которых состоит из синхронной машины 1 (2) с возбудителем 3 (4) и неэлектрического привода 5 (6) с системой управления, при этом статорные цепи первой синхронной машины 1 связаны с первыми силовыми вводами первого управляемого выключателя 7 и второго управляемого выключателя 8, вторые силовые вводы последнего подключены к выводам балластной нагрузки 9 активной мощности, а статорные цепи второй синхронной машины 2 предназначены для подключения к шинам автономного потребителя, Незлектрические приводы 5 и 6 выг|олнены с противоположным направлением вращения, каждый из них механически связан с одним из концов вала соответствующей синхронной машины 1 и 2, при этом валы последних жестко соединены между собой вторыми концами, образуя общий вал 10 установки. Возбудитель 4 второй синхронной машины реализует генераторный режим ее функционирования, обеспечивая заданную величину напряжения на шинах автономного потребителя, а возбудитель 3 первой синхронной машины 1 выполнен с возможностью реализации как генераторного, так и двигательного режимов ее функционирования и имеет два дополнительных входа, первый иэ которых предназначен для переключения режима с двигательного на генераторный, второй — для дистанционного регулирования уставки напряжения генераторного режима. Система управления первого привода 5 выполнена с двумя управляющими входами, первый иэ которых предназначен для сигнала на пуск, а второй — для останова привода. Система управления второго привода 6 выполнена с управляющим входом для сигнала на пуск привода и с выходом для сигнала о его готовности к приему нагрузки, Функциональная группа элементов контроля и управления установки содержит измеритель 11 частоты, измеритель 12 активной мощности, зэдатчик 13 частоты, первый орган 14 сравнения, выход которого связан через размыкающий ключ 15 с первым входом суммирующего усилителя 16, задэтчик 17 активной мощности, второй орган 18 сравнения, выход которого связан через дифференцирующее с замедлением звено 19 с вторым входом суммирующего усилителя 16. Выходы задатчика 13 и измерителя 11 частоты соединены соответственно с первым и вторым входами первого органа 14 сравнения, выходы задатчика 17 и измерителя 12 активной мощности соединены соответственно с первым и вторым входами второго органа 18 сравнения, а выход суммирующего усилителя 16 связан через согласующий преобразователь 20 с вторым дополнительным входом возбудителя 3 первой синхронной машины 1.

Блок 21 пуска. два одинаковых блока 22 и 23 переключения режима и генератор 24 линейно нарастающего напряжения предназначены для изменения режимов функционирования установки. Вход блока 21 пуска и вторые силовые вводы первого выключателя 7 предназначены для подключения к внешней питающей сети, выход блока 21 пуска связан с первыми входами систем управления обоих незлектрических приводов

5 и 6. с цепью управления первого выключагеля У и с первым входом первого блока 22 переключения режима, второй вход послед2000654

10

55 него соединен с выходом измерителя 11 частоты, а выход связан с цепью управления второго выключателя 8 и с первым дополнительным входом возбудителя 3. Объединенные вход генератора 24 линейно нарастающего напряжения и первый вход второго блока 23 переключения режима связаны с выходом системы управления второго привода 6, второй вход блока 23 переключения режима соединен с выходом суммирующего усилителя 16, выход генератора 24 линейно нарастающего напряжения соединен с третьим входом первого органа

14 сравнения, а выход второго блока 23 переключения режима — с управляющим входом размыкающего ключа 15 и с вторым входом системы управления первого привода 5.

Блок 21 пуска (см. фиг. 2) содержит реле

25 напряжения, реле 26 частоты, логическую схему ИЛИ 27 и элемент 28 временной задержки, выход которого образует выход блока 21. Объединенные входы реле 25 напряжения и реле 26 частоты образуют вход блока 21, а их выходы соединены соответственно с первым и вторым входами схемы

ИЛИ 27, выход последней соединен с входом элемента 28 временной задержки.

Дифференцирующее с замедлением звено 19 (см. фиг. 3) содержит соединенные последовательно апериодический элемент

29 первого порядка и инвертирующий усилитель 30. выход которого соединен с первым входом сумматора 31, выход последнего образует выход звена 19. Объединенные вход апериодического элемента

29 и второй вход сумматора 31 образуют вход звена 19.

Каждый блок 22 (23) переключения режима (см. фиг. 4) содержит триггер 32 Шмитта, логическую схему И 33 и релейный элемент 34 с самоблокировкой, выход последнего образует выход блока 22 (23), а вход соединен с выходом логической схемы

И 33. Первый вход логической схемы И 33 образует первый вход блока 22 (23), второй вход соединен с выходом триггера 32

Шмитта, а вход последнего образует второй вход блока 22 (23) переключения режима.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

Первая синхронная машина 1 пускается в ход любым известным способом в режиме двигателя и подключается через выкл очатель 7 к внешней питающей сети. Возбуждение этой синхронной машины наиболее выгодно осуществить от тиристорного воз20

50 будителя. обеспечивающего быстродействующее регулирование тока возбуждения как в функции тока статора (двигательный режим), так и в функции отклонения напряжения статора от установленного значения (генераторный режим). Вторая синхронная машина 2 вводится в работу в режиме генератора и подключается к шинам автономного потребителя.

При работе от внешней питающей сети выключатель 7 включен, выключатель 8 отключен, неэлектрические приводы 5 и 6 находятся в состоянии готовности к автоматическому запуску в работу. электроснабжение автономного потребителя осуществляется электромашинной парой двигатель — генератор 1 — 2 за счет энергии, потребляемой от внешней питающей сети.

Блок 21 пуска осуществляет контроль величины напряжения (реле 25) и контроль частоты (реле 26) напряжения внешней питающей сети. При выходе любого иэ контролируемых параметров за пределы установленных норм логическая схема ИЛИ 27 формирует сигнал, наличие которого в течение установленного времени (элемент 28 временной задержки) идентифицируется как отказ внешней сети, По сигналу блока 21 пуска запускаются в работу о6а неэлектрических привода 5 и 6, выключатель 7 отключает установку от внешней сети, на первом входе блока 22 переключения режима появляется разрешающий сигнал. В процессе запуска быстродействующего первого привода 5 расходуется кинематическая энергия вала

10 установки, частота его вращения начинает падать согласно уравнению (1), вызывая снижение частоты напряжения на статоре второй синхронной машины 2, при этом величина напряжения остается неизменной, поддерживаемая возбудителем 4, Во избежание выхода частоты напряжения на шинах автономного потребителя за пределы установленных норм первый привод 5 должен иметь время пускового процесса (т), удовлетворяющее вытекающему из уравнения (1) соотношению

Т Ьв г » (2) макс где Т вЂ” постоянная времени механической инерции вала 10 установки;

br ) — допустимое отклонение частоты вращения;

Pì3êñ максимальная мощность нагрузки потребителя.

При достижении номинального значения частоты первый блок 22 переключения режима формирует сигнал (срабатывает

2000654

12 триггер 32 и через схемы И ЗЗ включает реле 34 с самоблокировкой). По этому сигналу включается второй выключатель 8, и возбудитель 3 переключает режим управления возбуждения первой синхронной машины 1 с двигательного на генераторный.

Возбудитель 3 обеспечивает регулирование напряжения на статоре синхронной машины 1 пропорционально сигналу Uy, поступающему на ее второй дополнительный вход. При этом появляется потребление мощности балластной нагрузкой 9.

В интервале от момента приема нагрузки первым приводом 5 до момента выхода второго привода 6 на номинальный режим вращение вала обеспечивается первым приводом 5.

Рассмотрим процесс стабилизации частоты вращения для крайнего случая — первый привод 5 не имеет регулятора частоты.

Положим, что выходной сигнал (hF) первого органа 14 сравнения имеет положительный знак при превышении и отрицательный знак при снижении частоты напряжения, выходной сигнал ЛРг второго органа 18 сравнения изменяется от нуля (при номинальной нагрузке генератора) до максимального значения положительного знака (при холостом ходе генератора), и в момент отказа сети частота и нагрузка генератора номинальные.

При отказе сети частота вращения падает, на выходе органа 14 сравнения — сигнал отрицательного знака, следовательно, на выходе усилителя 16 — нулевой сигнал. В процессе подъема частоты (после приема нагрузки первым приводом 5) сигнал на выходе органа 14 сравнения достигает нулевого значения (при номинальной частоте) и при превышении номинального значения меняет знак на положительный. На выходе усилителя 16, следовательно, и на втором дополнительном входе возбудителя 3 появляется сигнал управления, а на статоре синхронной машины 1 — напряжение. На некоторой частоте достигается баланс мощностей, в балластной нагрузке расходуется избыточная мощность привода 5. 8 установившемся состоянии отклонение частоты от установленного значения определяется коэффициентом передачи контура регулирования по отклонению частоты, который выбирается в соответствии с допустимым значением hF.

При изменении нагрузки потребителя, например скачкообразном сбросе мощности, на выходе органа сравнения 18 появляется сигнал hP и через звено 19 (сумматор

31) поступает на второй вход первого усили5

15

55 теля 16, где суммируется с сигналом AF, при этом увеличиваются сигнал Uy и, соответственно, мощность, потребляемая балластной нагрузкой РБ. Кроме того. сигнал ЬРг через апериодический элемент 29 поступает на вход инвертирующего усилителя 30, выходной сигнал которого начинает возрастать от нуля до значения ЛРг, но противоположного знака, с постоянной времени элемента

29, при этом выходной сигнал сумматора 31 уменьшается от значения ЛРг до нуля, после чего действие контура регулирования по мощности заканчивается, В процессе регулирования скорость измерения частоты обусловлена медленно изменяющимся возмущением Рг + Рь, что позволяет избежать выхода частоты вращения за пределы установленных норм.

При набросе нагрузки потребителя все процессы протекают аналогично процессам, описанным для сброса нагрузки, но с противоположным знаком.

Рассмотрим процесс перевода нагрузки с привода 5 на привод 6 для крайнего случая: привод 5 не имеет регулятора частоты, а привод 6 имеет медленнодействующий регулятор, обеспечивающий поддержание частоты в допустимых пределах только при ограниченной скорости изменения нагрузки, После выхода привода 6 на номинальный режим его система управления формирует сигнал о готовности к нагрузке. Этот сигнал поступает на запускающий вход генератора 24 и разрешающий вход блока 23.

Сигнал генератора 24 (совпадающий по знаку с выходным сигналом измерителя 11 частоты) поступает на третий вход органа 14 сравнения, при этом возрастает сигнал ЬР на его выходе. соответственно сигнал Uy u мощность Рг,. Нарушается баланс мощностей, частота вращения начинает уменьшаться, регулятор частоты второго привода начинает увеличивать мощность, поддерживая частоту в допустимых пределах, обеспечивая баланс мощностей:

Рп!+ Рп2 Рг РБ О, где Pn1 — мощность первого привода;

P

Р— мощность, отдаваемая автономному потребителю:

Рг, — мощность. отдаваемая балластной нагрузке.

Очевидно, что для обеспечения плавного перехода нагрузки без перерегулирования частоты, скорость нарастания сигнала на выходе генератора 24 линейно нарастающего напряжения должна быть меньше

2000654 скорости регулирования мощности второго привода 6.

При достижении выходным сигналом усилителя 16 значения Pe = Р срабатывает устройство 23 переключения режима, по его 5 сигналу производится останов первого привода 5 и размыкается ключ 15. При этом сигнал на выходе усилителя 16 становится равным нулю, снижается также до нуля напряжение первой синхронной машины 1 и, 10 следовательно, мощность Рь, На этапе работы привода 6, имеющего регулятор частоты. контур регулирования

РБ по отклонению частоты отключен, а контур регулирования РБ по отклонению мощ- 15 ности генератора обеспечивает демпфирование процессов при изменениях нагрузки потребителя.

Таким образом, объединение в одной установке нескольких конструктивно совме- 20 стных приводов, передающих мощность на один вал, связанный с валом генератора, исключают необходимость синхронизации напряжений и связанных с нею возможных сбоев в электроснабжении, 25

Экспериментальные исследования заявленной установки проведены на опытном образце установки с максимальной выходной мощностью 15 М Вт, включающем в себя два синхронных турбогенератора с тири- 30 сторным возбудителем каждый, экономичный регулируемый газотурбинный двигатель с медленным запуском (3 — 4 мин). а также нерегулируемый привод кратковременного действия на основе свободной си- 35 ловой турбины и парогазогенератора (имеющего время запуска не более 0.5 с), балластную нагрузку активной мощности и блок управления, включающий в себя устройства контроля параметров и автоматиче- 40 ского регулирования. Испытания показали, что установка обеспечивает бесперебойное снабжение автономного потребителя электроэнергией с показателями качества, удовлетворяющими требованиям ГОСТа, как в 45 стационарных, так и переходных режимах, включая полный сброс (мгновенное изменение) нагрузки потребителя.

Выполнение привода кратковременного действия беэ регулятора частоты враще- 50 ния позволило повысить надежность всей установки, так как надежность механических и пневмогидравлических исполнительных механизмов гораздо ниже надежности полупроводниковых устройств и простого 55 по конструкции блока активных сопротивлений. Причем экономия энергоносителей, которая могла быть получена за счет регулирования мощности привода кратковремг нного действия. ничтожна, тэк как время работы привода кратковременно о действия составляет доли процента от времени работы экономического двигателя длительного действия.

Формула изобретения

1, Автономная электроэнергетическая установка с синхронными машинами, содержащая два источника переменного тока, каждый из которых состоит иэ синхронной машины с возбудителем и неэлектрического привода с системой управления, измеритель частоты, зэдатчик частоты, измеритель активной мощности. суммирующий усилитель, первый орган сравнения и первый управляемый выключатель, первые силовые вводы которого связаны со статорными цепями первой синхронной машины, при этом входы измерителей частоты и активной мощности связаны со статорными цепями второй синхронной машины, предназначенными для подключения к автономному потребителю, выходы измерителя частоты и эадатчика час готы соединены соответственно с первым и вторым входами первого органа сравнения, причем каждый неэлектрический привод связан непосредственно или через раэобщительную муфту с одним из концов вала соответствующей синхронной машины, а система управления укаэанного привода имеет первый управляющий вход для подачи сигнала пуска, о т л ич а ю щ а я с я тем, что введены блок пуска, два блока переключения режима, генератор линейно нарастающего напряжения, размыкающий ключ с управляющим входом, дифференцирующее с замедлением звено, эадатчик активной мощности, второй орган сравнения. балластная нагрузка и второй управляемый выключатель, при этом возбудитель первой синхронной машины выполнен с возможностью реализации двигательного режима ее функционирования и двумя дополнительными входами, первый из которых предназначен для переключения режима с двигательного на генераторный, второй — для дистанционного регулирования уставки напряжения генераторного режима, система управления первого привода снабжена вторым управляющим входом для подачи сигнала останова, система управления второго неэлектрического привода снабжена выходом для формирования сигнала о его готовности к приему нагрузки, вторые силовые вводы первого управляемого выключателя и вход блока пуска предназначены для подключения к внешней питающей сети, а выход блока пуска связан с первыми управляющими

2000654

16 входами систем управления обоих неэлектрических приводов, первым входом первого блока переключения режима и с цепью управления первого выключателя, второй вход первого блока переключения режима 5 соединен с выходом измерителя частоты, а выход первого блока переключения режима соединен с первым дополнительным входом возбудителя первой синхронной машины и с цепью управления второго 10 выключателя, силовые вводы которого подсоединены между выводами балластной нагрузки и статорными цепями первой синхронной машины, первый вход суммирующего усилителя связан через размыкаю- 15 щий ключ с выходом первого органа сравнения, второй вход суммирующего усилителя связан через дифференцирующее с замедлением звено с выходом второго органа сравнения, входы которого соединены с 20 выходами измерителя и эадатчика активной мощности, выход суммирующего усилителя связан через согласующий преобразователь с вторым дополнительным входом возбудителя первой синхронной машины, 25 выход системы управления второго привода связан с объединенными входом генератора линейно нарастающего напряжения и первым входом второго блока переключения режима, второй вход которого соединен 30 с выходом суммирующего усилителя, выход генератора линейно нарастающего напряжения соединен с третьим входом первого органа сравнения, выход второго блока переключения режима соединен с управляю- 35 щим входом размыкающего ключа и с вторым управляющим входом системы управления первого привода, причем валы синхронных машин жестко связаны между собой вторыми концами, образуя общий вал установки.

2. Установка по и. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что блок пуска составлен из реле частоты, реле напряжения, двухвходной логической схемы ИЛИ и элемента временной задержки, причем объединенные входы реле частоты и реле напряжения образуют вход блока, а выходы соединены с соответствующими входами схемы ИЛИ, выход которой соединен с входом элемента временной задержки, при этом выход элемента временной задержки образует выход блока пуска, 3, Установка по и. 1 о т л и ч а ю щ а я- с я тем. что дифференцирующее с замедлением звено составлено из апериодического элемента первого порядка, инвертирующего усилителя и сумматора, причем выход апериодического элемента связан с первым входом сумматора через инвертирующий усилитвль, при этом объединенные второй вход сумматора и вход апериодического элемента образуют вход звена. а выход сумматора образует выход звена.

4. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что каждый из блоков переключения режима составлен из триггера Шмидта, ло- гической схемы И и релейного элемента с самоблокировкой, причем первый вход схемы И образует первый вход блока, вход триггера Шмидта образует второй вход блока, выход триггера Шмидта соединен с вторым входом схемы И, а ее выход — c входом релейного элемента с самоблокировкой, при этом выход последнего образует выход блока.

2000654

Огп ор еюо1Ю

Фиг. Ю

К Воздудитето У

wive 8

Хи

Х/ дт dna (Ore ф7и&да Ю

Фиг. 9

Составитель Т,Прядилова

Техред М.Моргентал

Корректор B.Ïåòðàø

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

Ол бнеш сети

Ол ижр (Олусии

Редактор А.Купрякова

Заказ 3081

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

5 об еп Т, zz