Ротор бесщеточного возбудителя синхронной машины

 

О Й АНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

„„771814

Союз Советски к

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30..11.78 (21) 2718119/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.10.80. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 25.10.80 (51) М.К .

Н 02 К 19/38

Гооударственный комитет

СССР (53) УДК 621.313. .322.23 (088.8) ао делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. В. Харьков и В. Б. Кощеев (71) Заявитель (54) РОТОР БЕСЩЕТОЧНОГО ВОЗБУДИТЕЛЯ

СИНХРОННОЙ МАШЛНЫ

Изобретение относится к области бесщеточного возбуждения энергоблоков мощностью 1000 МВт и выше для тепловых и атомных электростанций, а также для мощных синхронных компенсаторов.

Для современных сверхмощных энерго блоков предъявляются особо высокие требования к надежности возбуждения турбоагрегатов. Данное изобретение может быть использовано для диодных бесщыочных возбудителей, но особенно актуальным оно является для наиболее прогрессивных тиристорных бесщеточных возбудителей.

С увеличением мощности энергоблоков увеличивается мощность возбудителей и соответственно количество параллельно соединенных полупроводниковых вентилей.

Известен ротор диодного бесщеточного возбудителя турбогенератора 300 МВт, состоящий из якоря, обращенного синхронного генератора и вращающегося выпрямителя (1). Ротор имеет якорную обмотку с параллельными ветвями, начала которых зам- 20 кнуты в звездку, а концы замкнуты пофазно и соединены через предохранители с вентилями вращающегося выпрямителя. При этом параллельно включенные диоды нагружаются током неравномерно в соответствии с их собственными сопротивлениями. В случае применения вместо диодов тиристоров они включаются неодновременно и данная схема оказывается неработоспособной. Поэтому необходимо принятие специальных мер по выравниванию нагрузки вентилей.

Такими мерами являются подбор вентилей по параметрам, применение индуктивных делителей тока и специальных схем обмотки, питающей выпрямитель.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ротор бесщеточного тиристорного возбудителя турбогенератора (2). Ротор содержит трехфазную якорную обмотку, уложенную в пазы сердечника якоря, а также предохранители и вентили вращающегося выпрямителя, соединенные по трехфазной мостовой схеме. Благодаря наличию параллельных ветвей обмотки якоря не только улучшается распределение токов между параллельно соединенными вентилями, но и обеспечивается процесс включения тиристоров.

Однако при выходе из строя тиристора и отключении предохранителя обесточивается

771814 соответствующая параллельная ветвь обмотки якоря, что при наличии сильной магнитной связи между параллельными ветвями приводит к разбалансу токов во всех остальных тиристорах, тепловой перегрузке отдельных вентилей, повышенной вибрации ротора, увеличению шума и потерь генератора. Все это снижает надежность бесщеточного возбудителя и энергоблока в целом.

Цель изобретения — увеличение надежности работы бесщеточного возбудителя в нормальных и аварийных режимах. 16

Для достижения цели в ротор предлагается ввести дополнительную обмотку якоря с числом параллельных ветвей, равным числу пар вентилей вращающегося выпрямителя. Начала параллельных ветвей допол1$ нительной обмотки соединены между собои пофазно и с концами фаз основной обмотки, а концы каждой параллельной ветви дополнительной обмотки соединены через предохранители с вентилями. В симметричном режиме с полным числом вентилей данная схема обладает положительными качествами схемы прототипа, а при отключении вентилей благодаря ослабленному взаимному влиянию ветвей дополнительной обмотки и малому ее объему по сравнению с основной обмоткой магнитная и тепловая симметрия п возбудителя практически не нарушается.

В частном случае с целью упрощения конструкции ротора возбудителя дополнительная обмотка якоря может быть образована из части основной обмотки якоря, ее последних полусекций, соединенных с помощью перемычки и уложенных в пазы на наружной поверхности якоря.

В случае выполнения дополнительной обмотки в виде отдельных катушек она может быть размещена на внутренней поверх- $$ ности сердечника якоря.

На фиг. 1 представлена электрическая схема ротора бесщеточного возбудителя; на фиг. 2 показана обмотка ротора с перемычкой; на фиг. 3 приведена эквивалентная электрическая схема замещения ротора.

Ротор содержит основную обмотку 1 якоря, подключенную к предохранителям 2 и диодам (вентилям) 3 через дополнительную обмотку 4. Дополнительная обмотка 4 якоря образована из основной (фиг. 2) и отделе- 4$ на от нее перемычкой 5. Для упрощения на фиг. 2 изображена только одна фаза обмотки, В качестве примера конструктивного исполнения может быть предложен ротор, на якоре которого уложена обмотка, раз$9 деленная на основную и дополнительную при помощи короткозамыкающего кольца, установленного в зоне лобовых частей. Концы дополнительной обмотки соединены с вентилями вращающегося выпрямителя.

$$

Для более детального описания работы рассмотрим фиг. 3, где изображена эквивалентная электрическая схема предложенного ротора бесщеточного возбудителя на интервале коммутации фаз А и В, где e„L<—

ЭДС и собственная индуктивность параллельных ветвей основной обмотки якоря, Мвзаимные индуктивности между параллельными ветвями основной обмотки, е, L>—

ЭДС и индуктивность параллельных ветвей дополнительной обмотки якоря, R„, L активное сопротивление и индуктивность нагрузки.

1. Симметричный режим (ключ К замкнут) . При полном числе вентилей вращающегося выпрямителя схема (фиг. 1) работает аналогично схеме прототипа. Последовательно с каждым вентилем 3 включена

ЭДС ед и индуктивность 1. дополнительной обмотки (фиг. 3), что обеспечивает надежное включение параллельно соединенных тиристоров и равномерное распределение тока между ними на интервале проводимости вентиля.

2. Несимметричный режим (ключ К разомкнут). В основной обмотке генератора бесщеточного возбудителя существуют магнитные связи между параллельными ветвями (фиг. 3) всех трех фаз.

При отключении вентиля обесточивается параллельная ветвь фазы А дополнительной обмотки с ЭДС е и индуктивностью Lq, которая составляет незначительную часть всей обмотки фазы А и имеет слабую магнитную связь с другими ветвями. Поэтому магнитная симметрия ротора и индуктивные сопротивления остальных ветвей дополнительной обмотки практически не изменяются.

В результате при аварийном отключении вентиля будут обеспечены равномерное распределение токов между вентилями каждой фазы и отсутствие повышенных вибраций и шума бесщеточного возбудителя. Это подтверждено экспериментальными исследованиями, проведенными на модельном синхронном генераторе со специальной обмоткой якоря, дополнительная обмотка которой имеет четыре параллельные ветви Р каждой фазе.

Формула изобретения

1. Ротор бесщеточного возбудителя синхронной машины, содержащий основную обмотку якоря, состоящую из нескольких параллельных ветвей, начала которых соединены между собой, а концы соединены пофазно, предохранители и полупроводниковые вентили, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности работы бесщеточного возбудителя в нормальных и аварийных режимах, в него введена дополнительная обмотка, содержащая параллельные ветви по числу пар полупроводниковых вентилей, причем начала ветвей соединены между собой пофазно и с концами основной обмотки, а концы ветвей дополнительной обмотки соединены через предохранители с полупроводниковыми вентилями.

771814

2. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительная обмотка образована частью основной обмотки якоря из последних полусекций, соединенных с помощью перемычки и уложенных в пазы на наружной поверхности якоря.

3. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительная обмотка выполнена в виде отдельных катушек и размещена на внутренней поверхности сердечника якоря.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Амос Г. 3, Павлов Г. Г., Смирнов Г. К., Федоров В. Ф.«Некоторые особенности конструкций бесщеточных возбудителей мощных турбогенераторов и синхронных компенсатороваВ сб.;«Преобразовательные устройства и системы возбуждения синхронных машин», Л., «Наукаэ,1973.

2. Богданов Н. И. и драПроблемы создания и перспективы развития бесщеточных систем возбуждения турбогенераторов и синхронных компенсаторов». В сб.: Науч. тр.

ВНИИэлектромаш «Бесщеточные системы возбуждения мощных турбогенераторов и синхронных компенсаторов» Л., 1977.

771814

4 (! !

77

)! !!

Составитель А. Кецарис

Редактор Т. Лошкарева Техред К. Шуфрич Корректор Н. Григорук

Заказ 6713/68 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <<Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1 !

1!

>(!