Патент ссср 341124

 

ОПИСАНИЕ 34Ц24

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Оввз 1 юввтвиих

Свциаюиютииювких

Рювпублин

Зависимое от авт. свидетельства М

Заявлено 29.1.1968 (№ 1213342/24-7) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 05Х1.1972. Бюллетень N 18

Дата опубликования описания 23Х1.1972

М. Кч. Н 02) 3/46

Кюззитвт юю валам извбцютвиии и GTNpblìèé юри Свюютю Мииивтрюв

ИС1

УДК 621.313.322.062.1.

016 3(088 8) Автор изобретения

Ф. С. Шапиро

Челябинское отделение Государственного проектного инстит

«Тяжпромэлектропроект»

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕН

НАГРУЗОК МЕЖДУ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАЬОТА1ОЩИМИ

ВЫСОКОЧАСТОТНЫМИ ИНДУКТОРНЫМИ ГЕНЕРАТОРАМИ

При параллельной работе высокочастотных индукторных генераторов, например, на высокочастотных преобразовательных подстанциях кузнечных цехов машиностроительных заводов ставится задача равномерного распределения нагрузки между всеми включенными параллельно генераторами с целью оптимального использования установленных мощностей.

Известны устройства для автоматического распределения нагрузок между параллельно работающими высокочастотными индукторными генераторами, каждый из которых приводится во вращение синхронным двигателем.

Устройства содержат корректоры возбуждения генераторов и корректоры возбуждения синхронных двигателей, Однако такие устройства не могут обеспечить равномерность загрузки параллельно работающих генераторов.

Неравномерность загрузки параллельно работающих высокочастотных генераторов с приводом от синхронных двигателей обусловлена следующими факторами: а) разбросом параметров и характеристик двигателей и генераторов, работающих параллельно; б) неодинаковыми углами между полюсами роторов и статоров синхронного двигателя и индукторного генератора. Для генераторов с частотой .в 2600 гц, имеющих приводные двигатели с одной парой полюсов, требуемая точность установки углов лежит выше 1, что для крупных машин является весьма сложной задачей);

5 в) естественными разбросамп в установке режимов возбуждения как двигателей, так и генераторов; г) возмущениями,,вносимыми как изменением напряжения питания приводных двига10 телей, так и изменением нагрузки.

Существование такого большого количества разнообразных и случайяых по своей природе факторов, влияющих на распределение нагрузки между генераторами, приводит к большим

15 трудностям при эксплуатации.

Цель изобретения — поддержание равномерного распределения между параллельно работающими высокочастотными генераторами с синхронными приводными двигателямн

20 активных и реактивных мощностей.

Это достигается в результате того, что устройство снабжено датчиками разности фаз токов и датчиками разности амплитуд токов каждых двух генераторов, причем выходы

25 датчиков разности фаз токов i-го и (/+1)-го генераторов подключены ко входам корректоров возбуждения i-го и (!+ 1) -ro генераторов, а выходы датчиков разности амплитуд токов

i-го и (i+1) -го генераторов подключены ко

341I24 и фазовых углов токов (v) входам 1-го и (! +1) -го корректоров возбуждения синхронных двигателей, Для поддержания равенства активных и реактивных мощностей, отдаваемых в общую сеть параллельно работающими генераторами, необходимо (и достаточно),поддерживать раВВНсТВо мс2кду Векторамн токов всех генераторов рассматриваемой группы. Так, для группы из и параллельно работающих генераторов это условие может быть записано так:

1! — 12 — ° ° ° I> — ° ° ° I»> (I) где 1; I„;sin(BII+|г;) — вектор тока i-го генератора;

I „— амплптудпое зна>|си||с тока l-го генератора; ср; — фазовый угол вектора тока i-го eHOP 3TOPa ЛО OTIIOIIICHIIIO К ВСKTOP!» Н а HPЯЖЕН||Я ня общих шинах.

Действительпо, при соблюдении этого условия (1) получа|от равенство актнвпых мощностей, отдаваемых генераторами в общую сеть, U„I, cos, == U„l,cos г„=.... U„I„cos .„(11) п реактивных мощностей

U„I, sin;", = U„l, sin у,, =,... С „!„31п 7 „, (Ш), где U„— напряжение на общих шинах, а 1,— действующее значение тока i-ro генератора.

Условия равенства векторов токов (I) можно записать в виде двух равенств: иодулей токов

1! =12= ° ° 11= ° ° 1п (1Ц

Ч>! = Ч>2= ° ° ° Ч>1= Ч!!!

Эти равенства (IV и V) мо|кно изобразить и в таком виде:

1, =1;„! i 12,...(n — 1) (Vl) 1 = 1,2,... (и — 1) (И1) Из указанных равенств (У1 и VII) видно, что система управления равномерной загрузкой параллельно работающих генераторов может быть построена в виде двух подсисте"..1, одна из которых управляет равенством модулей токов генераторов, а вторая — равенством фаз токов генераторов.

Выравнивание амплитуд токов генераторов можно производить путем изменения cooT>HQшения токов возбуждения приводных синхронных двигателей. Если при napaллсльной работе двух генераторов с синхронными приводными двигателями увеличить ток возбуждения одного из двигателей, то пространственный угол ротора этого двигателя изменится в сторону опережения по отношению к,полю статора, что, в свою очередь, приведет и повороту в сторону опережения вектор э.д.с. генератора, приводпмого рассматрнвае дым двигателем. Это, в свою очередь, приведет к увеличению тока рассматриваемого генератора и уменьшению тока генератора, работающего с

5 ю

55 бо б5

4. ним napaëëåëünî. Следовательно, возможно, изменяя токи возбуждения приводных двигателей, сделать равными по модулю токи генераторов илп, говоря иначе, привести разность

i3IO!l)> 7L É TOKOB I< H3 jIIO.

Выравнивание фаз токов генераторов можно производить изменением соотношения токов возбуждения высокочастотных,генераторов. Так, если в рассматриваемом примере двух параллельно работающих генераторов увеличить ток возбуждения одного генератор3, то рабочий ток этого, генератора изменит свой фазовый угол относительно фазы напряжения .на шинах в сторону отставания, Одновременно с этим ток второго генератора изменит свой фазовый угол в сторону определения.

Следоватслы|о, !1змепением соотносшения токов возбуждения высокочастотных генераторов можно установить одинаковые фазовые углы токов генераторов или, говоря иначе, привести разность фаз токов к нулю, Необходимо отметить, что при измененци соотношения амплитуд токов одновременно изменяются cooTnonleHHII их фаз, а при изменении соотношения фаз токов одновременно изменяется соотношение их амплитуд. Однако эти изменения, обусловленные взаимосвязью величин, значительно меньше, чем рассматриваемые.

Таким образом, применение в качестве приводов высокочастотных индуктор>ных генераторов синхронных двигателей позволяет реалпзоB3ть систему автоматического управления равномерной загрузкой при их параллельной работе на общие шины.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для распределения нагрузок, в котором сравниваются фазы токов каждой пары генераторов; на фиг. 2 — структурная схема устройства, в котором сравнивается фаза тока каждого из генераторов с фазой тока нагрузки, являющегося векторной суммой токов всех генераторов. (Структурные схемы приве7eHbI для четырех генераторов), Высокочастотные генераторы 1 приводятся во вращение синхронными двигателями 2.

Пространственное положение ротора генератора, а следовательно, и фаза его э.д.с, однозначно определяется углом 0; соответствующего приводного двигателя. Угол 01 функционально связан с током возбуждения синхронного двигателя. Выходной величиной каждого генератора служит вектор его тока I,. Между каждой парой соседних по принятой нумерации генераторов включены датчики разности фаз токов (ДРФ) 3 и датчики разности амплитуд токов (ДРА) 4.

На выходе ДРФ имеется сигнал, прапор>ционя.льный разности фаз соответствующих токов, а на выходе ДРА — сигнал, пропорцио. нальный разности амплитуд этих ке токов.

Сигнал с выхода ДРФ подается на входы корректоров возбуждения генераторов (КВГ)

5, разность фаз токов которых измеряет расC:!l3TpHB3eI>lb|É д3тчиК. В КВГ CHIH3JI р33НОСТН

341124 фаз токов преобразуется в сигнал коррекции возбуждения генераторов Л1г„, изменяя возбуждение, а следовательно, и амплитуду э.д,с. генераторов таким образом, чтобы свести сигнал разности фаз токов к нулю.

Сигнал с выхода ДРА:подается на входы корректоров возбуждения синхронных двигателей (КВД) 6 тех генераторов, разность амплитуд токов которых измеряет рассматриваемый датчик. Подаваемый с выхода 1(ВД сигнал корреKHHH возбуждегшя двигателей изменяет режимы возбуждения соответствующих двигателей и функционально с ними связанные углы О, а следовательно, и фазу э.д.с. генераторов таким образом, чтобы свести измеряемую датчиком 4 разность амплитуд токов генераторов к нулю.

Корректоры возбуждения .генераторов и двигателей представляют собой динамические звенья, параметры которых выбирают исходя из условий обеспечения устойчивости системы и получения требуемого качества процесса управления.

Отличие второго варианта устройства (см. фиг. 2) от первого (см. фиг. 1) заключается в том, что датчики разности фаз 8 сравнивают фазы токов каждого генератора с фазой тока нагрузки, являющегося векторной суммой токов всех генераторов (сумматор 7). Здесь с выхода каждого датчика разности фаз сигнал подается на вход корректора возбуждения соответствующего ему генератора.

В системах, построенных по структурным схемам, изображенным на фиг. 1 и 2 путем изменения соотношения режимов возбуждения генераторов, осуществляемого корректорами возбугждсния генераторов 5, фазы всех токов поддерживаются равными, так как выполняется условие V или У11, а с помощью изменения

5 соотношения режимов возбуждения приводных синхронных двигателей, что (как было указано) приводит и изменению фазы э. д. с. генераторов, поддерживаются равными амплппгуды токов всcх генераторов, т. е. выпол10 нястся условие IV или Ч1. Такич образом, в предлагаемой системе будет поддерживаться равенство векторов всех токов (1), т. е. равенство активных и реактивных мощностей генераторов.

Предмет изобретен ия

Устройство для автоматического распределения нагрузок между параллельно работающими высокочастотными индукторными гене20 раторами, каждый из которых приводится во вращение синхронным двигателем, содержащее корректоры возбуждения генераторов и

I oppcHTopbl возбуждения синхронных Двигателей, от,ггг гпгогггееся тем, что, с,целью поддер25 жания равенства активных н реактивных мощностей генераторов, QHo снабжено датчиками разности фаз токов и датчиками разности амплитуд токов каждых двух генераторов, причем выходы датчиков разности фаз токов i ãî

30 и (г +1)-го генераторов подключены ко входам корректоров возбуждения i-го и (i+1)-го генераторов, а выходы датчиков разности амплитуд токов i-го и (i+1)-,го генераторов подключены ко входам г-го и (i+1)-го коррек35 торов возбуждения синхронных двигателей.

341124

Фиг. 2

Составитель К. Фотина

Техред Т. Ускова

Редактор T. Загребельная

Корректор Е. Усова

Заказ 1931/10 (1зд. № 799 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2