Союзная iпа;>&"-ш;~5;1;;;;7;"кдр!

 

350295

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Calo» Саватских

Социалистических

Республик

Зависимый от патента №

М, Кл. Н 02р 9/30

Заявлено 23.XI I.1969 (№ 1388983/24-7) Приоритет

Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 04 1Х.1972. Бюллетень № 26

УДК 621 313.12.025.07 (088.8) Дата опубликования описания 1.XI.1972

Автор изобретения

Иностранец

Давид Беннет (Великобритания) Иностранная фирма

«Стоун — Плэтт Кроли Лимитед» (Великобритания) Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ТОКА ВОЗБУЖДЕНИЯ

СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Известны устройства для стабилизации тока возбуждения синхронного генератора, содержащие регулирующий усилитель в виде трехфазного тиристорного моста с управляющим элементом, измерительные элементы виде стабилитрона и делителя напряжения по цепям стабилизации тока возбуждения синхронного генератора в зависимости от его напряжения и тока главной нагрузки, цепь стабилизации тока возбуждения синхронного генератора в зависимости от тока заряда аккумуляторной батареи и питающий автотрансфор матор.

В предлагаемом устройстве для улучшения условий самовозбуждения генератора параллельно основным тиристорам регулирующего усилителя включены вспомогательные тирнсторы, управляющие цепи которых соединены с управляющим элементом регулирующего усилителя, включающиеся при более низком по сравнению с основными тиристорами остаточном напряжении генератора.

В устройство введена цепь форсировки затухания тока возбуждения, что позволяет уменьшить постоянную времени.

Цель форсировки может быть выполнена либо в виде последовательно-встречно включенных полупроводникового диода и стабилитрона, шунтирующих обмотку возбуждения, либо в виде логического элемента на транзисторе в каждой фазе, эмиттер которого соединен с катодом тиристора регулирующего усилителя, база через резистор — с концом обмотки возбуждения, соединенным с нейтральной точкои питающего автотрансформатора, а коллектор через полупроводниковые диоды— с управляющей цепью тнристоров регулирующего усилнтеля. Кроме того, коллектор транзистора каждой из фаз соединен через рези10 сторы с катодом тлристора регулирующего усилителя другой фазы, являющейся опережающей по отношению к первой.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предложенного устрой15 ства; на фиг. 2 — схема зарядного устройства;

HH фиг. 3 — схема цепи форснровки затухания тока возбуждения; на фиг. 4 — то же, другой вариант; на фиг. 5 — днаграмма, поясняющая работу схемы цепи форсировки.

20 Трехфазное питание от сшгхронного генератора через зажимы 1а — 1с, трн входных плавких предохранителя 2a — 2c и отводы 8а — 8c поступает на соответствующие обмотки автотрансформатора 4. Выходные сигналы авто25 трансформатора снимаются с отводов 5а — 5c и подаются на основную обмотку возбуждения б синхронного генератора через тирпсторы

7а — 7с (соответственно для каждой пз фаз Л, В, C), которые в нормальном режиме нахо30 дятся в непроводящем состоянии. При помО359295

3 щи соответствующего выброса отводов 8а — Dc на вторичной обмотке автотрансформатора можно установить напряжение, равное заданному значению, Неуправляемая размагничивающая обмотка 8 получает питание с отводов

6а — 6c автотр ансфор матор а через диоды 9.

Диоды 10 обеспечивают питание управляющего элеменпга 11 и дифференциального усилителя 12. Управляющий элемент выраоатывает непрерывные сигналы для отпирания тиристоров 7а — 7с при помощи импульсного трансформатора 18. Таким образом, тиристоры находятся в открытом состоянии и пропускают ток по обмотке возбуждения 6 до тех пор, пока работает управляющий элемент. Делитель напряжения 14 воспринимает выходное напряжение синхронного генератора через диоды 15, включенные в отрицательном направлении.

Часть напряжения с делителя поступает на стабилитрон 16, Стабилитрон включен так, что открывается только тогда, когда входное напряжение с делителя, пропорциональное выходному напряжению, достигает заданной величины. Транзистор 17, ьключенный параллельно управляющему элементу, переходит после этого в проводящее состояние и закорачивает управляющий элемент, что приводит к прекращению работы последнего. На тиристоры /а — 7с прекращается подача питания, они переходят в непроводящее состояние и перестают подавать напряжение на основную обмотку возбуждения.

Делитель напряжения 14 настраивается так, что стабилитрон 16 может проводить только тогда, когда поддерживается требуемая величина выходного напряжения синхронного генератора. Аналогично осуществляется работа .управляющего элемента 11 в зависимости от величины тока главной нагрузки, который измеряется трансформатором 18, соединенным через делитель напряжения 19 и выпрямитель

20 со стабилитроном 21. Кроме того, работа управляющего элемента зависит также от тока заряда аккумуляторной батареи. Этот ток измеряется при помощи шунта 22, включенного между положительным и отрицательным выводами трехфазного двухполупериодного моста 28 (см. фиг. 2), через который при помощи трансформатора 24 ток заряда от синхронного генератора поступает на аккумуляторную батарею 25. Дополнительные диоды 26 на отрицательном полюсе батареи предохраняют последчюю от разряда, когда напряжение на батарее превышает напряжение, поступающее с синхронного генератора. Падение напряжения на шунте 22 (см. фиг. 1) у-силивается при помощи дифференциального усилителя

12 и подается через транзистор 27 на транзистор 17. Когда указанное напряжение находится на заданном уровне, соответствующем требуемой величине тока заряда, транзистор

17 проводит, а управляющий элемент 11 отключен.

Следовательно, предложенное устройство обеспечивает полное управление возбуждением

65 синхронного генератора в зависимости от напряжения последнего, тока главной нагрузки и тока заряда аккумуляторной батареи. llo отношению к любой паре из числа указанных факторов осущесгвляется двойное управление.

Компенсация погрешностей, связанных с изменением окру жающей температуры, может быть выполнена путем включения последовательно со стабилитронами соответствующих диодов 28, имеющих температурные зависимости, компенсирующие эти погрешности.

Тиристоры /а — 7с не пропускают тока при напряжениях, возникающих за счет остаточного магнетизма. Для обеспечения надежного самовозбуждения при запуске генератора параллельно этим тиристорам включены более чувствительные тиристоры 29а — 29с. Управлякщий элемент ll срабатывает также при малых напряжениях, обеспечивая управление тиристорами 29а — 29с, В случае нагрузки с большой индуктивностью необходимо уменьшить ток через тиристоры 7а — 7c и 29и — 29c до нуля для возвращения их в непроводящее состояние.

Последовательно-встречно с неуправляемым диодом подключен стабилитрон дО, порог сраоатывания которого определяется напряжением, немного меньшим амплитуды переменного напряжения питания. В соответствии с этим оомотка возбуждения 6 регенерирует через тиристоры до ех пор, пока указанное напряжение превышает напряжение отпирания диода, что приводит к разряду оомотки через тиристоры, После этого TQK через тиристоры падаег до нуля и, таким ооразом, они переходят в непроводящее состояние. Ы результате достигается заметное уменьшение времени затухания переходного процесса. Включение стаоилитрона с неуправляемым полупроводниковым диодом можно заменить другим включением стабилитрона последовательно с емкостью или сопротивлением, имеющим отрицательный температурный коэффициент, с последовательно включенным диодом.

В схеме соединения системы тиристор — обмотка возбуждения (см фиг. 3) может быть использовано устройство, в котором ускорение переходных процессов в обмотке возбуждения достигается путем изменения полярности напряжения питания. В такой схеме каждый из тиристоров 7 находится в открытом состоянии лишь в течение отрицательных полупериодов напряжения питания, форсируя затухание переходного процесса по току в обмотке возбуждения. Для этого импульсы, предназначенные для отпирания соответствующих тиристоров

7а — 7с, формируются тремя одинаковыми логическими схемами, каждая из которых содержит транзисторы Ла — 81с, определяющие необходимый момент отпирания тиристора.

Когда тиристоры находятся в нормально открытом состоянии, то напряжение, вырабатываемое в точке 82, имеет отрицательную полярность. Если точку 82 отключить от источника питания, то, так как нагрузка имеет ин350295 дуктивность, последняя поддерживает ток в прежнем направлении. Поэтому обмотка возбуждения генерирует напряжение, которое для поддержания тока достигает большой величины. Ток течет по любой цепи, которая имеет наименьшее сопротивление, в данном случае один из тиристоров 7а — 7с. Следовательно, нельзя отключать все тиристоры. Фаза В источника питания отстает от фазы А в точке 88 (см. фиг. 5), что поддерживает «лвижение» источника. Аналогично в точке 84 фаза С должна поддерживать замкнутую цепь, В противном случае достигаются точки 85 и 86.

Если бы в точке 86 фаза С не поддерживала замкнутую цепь, то была бы достигнута точка

87 и питание было бы снова подано на обмотку возбуждения. Во избежание этого фаза С запитывается фазой В непосредственно перед достижением точки 86, например, в точке 88. Поэтому в точке 88 необходимо отпирать тиристор 7с фазы С, в результате чего имеют место скачки до точки 89 и движение к точке 88 (показано пунктиром). В точке 88 по отношению к фазе С фаза В положительна, а нейтральная точка отрицательна, Такое сочетание напряжений наблюдается только между точками 88 и 86. Таким образом, тиристор 7с фазы С может быть открыт между точками 88 и 86, и проводимость от фазы В перед точкой 86 переходит к фазе С.

На фиг. 3 работа схемы рассматривается на примере одной фазы С. Потенциал нейтральной точки имеет место на нижнем конце резистора 40, а потенциал фазы  — на нижнем конце резистора 41. Эталонный потенциал, в данном случае потенциал фазы С, приложен к эмиттеру транзистора 81с. Когда потенциал нейтральной точки отрицателен, а потенциал фазы В положителен относительно . фазы С, тиристор 7с вынужден открыться, причем сигнал на управляющий электрод поступает через диод 42. Стабилитрон 48 действует в качестве предохранителя для ограничения прямого и обратного напряжений, поступающих на базу транзистора 81с. Стабилитрон 44 ограничивает прямое и обратное напряжения, подаваемые на тиристор 7с и в цепь управления им.

Аналогично тиристор 7а отпирается, когда нейтральная точка отрицательна, а фаза С положительна относительно фазы А, а тиристор

76 отпирается, когда нейтральная точка отрицательна, а фаза А положительна относительно фазы В.

Включение стабилитрона с неуправляемым лиолом лля форсировки затухания тока возбуждения можно заменить схемой (см. фиг.4), состоящей из лиолов 45 и 46, тиристора 47 и

5 емкости 48.

Предмет изобретения

10 1. Устройство лля стабилизации тока возбужления синхронного генератора, содержащее регулирующий усилитель в виле трехфазного тнристорного моста с управляющим элементом, измерительные элементы в виде ста15 билитрона и лелителя напряжения по цепям стабилизации тока возбужленпя синхронного генератора в зависимости от его напряжения и тока главной нагрузки, цепь стабилизации тока возбужления синхронного генератора в

20 зависимости от тока заряда аккумуляторной батареи и питающий автотрансформатор, отличающееся тем, что, с целью улучшения условий самовозбуждения генератора, параллельно основным тиристорам регулирующего

25 усилителя включены вспомогательные тиристоры, управляющие цепи которых соединены с управляющим элементом регулирующего усилителя. включающиеся при более низком по сравнению с основными тиристорами оста30 точном напряжении генератора.

2. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что, с целью уменьшения постоянной времени, введена цепь форсировки затухания тока возбуж чения.

35 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что цепь форсировки выполнена в виле последовательно-встречно включенных полупроводникового диода и стабилитрона, шунтпрующих обмотку возбуждения.

40 4. Устройство по и. 2, отличающееся тем, что цепь форснровкп выполнена в виде логического элемента на транзисторе в каждой фазе, эмиттер которого соединен с катодом тиристора регулирующего усилителя, база через

45 резистор — с концом обмотки возбуждения, соединенным с нейтральной точкой питающего автотрансформатора, а коллектор через полупроводниковые диоды — с управляющей цепью тиристоров регулирующего усилителя, кроме

50 того, коллектор транзистора каждой из фаз соединен через резисторы с катодом тиристора регулирующего усилителя другой фазы, являющейся опережающей по отношению к первой.

Зо0295 Рог . 5

Составитель В. Круглова

Редактор А. Пейсоченко Техред Л. Богданова Корректор E. Зимина

Заказ 3589/18 Изд. № 1449 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, К-35, Раушская иаб., д. 4(5

Типография, пр. Сапунова, 2