УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ, ПИТАЕМОЙ ОТ ВЫПРЯМИТЕЛЯ Российский патент 1994 года по МПК H02H7/08 H02H3/20 H02P1/50 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к возбуждению, регулированию и защите электрических машин, и может найти применение для защиты обмотки возбуждения синхронной машины, в частности синхронного компенсатора, от перенапряжений, возникающих при пуске.

Известны пускозащитные устройства, представляющие собой тиристорные ключи, шунтирующие на время пуска обмотку возбуждения синхронного двигателя, питаемую от возбудителя переменного тока через выпрямитель, многообразие схем которых предложено Розенберри (патент США N 3098959, кл. 318-181; Б. Н. Абрамович. "Возбуждение, управление и защита промышленных бесщеточных синхронных машин", Информэлектро, М. , 1981, с. 26-30).

Наиболее близким к изобретению является пускозащитное устройство для обмотки возбуждения синхронного двигателя, питаемой от выпрямителя, содержащее последовательно соединенные первый и второй тиристорные ключи, соединенные через первый и второй пускозащитные резисторы с клеммами для подключения обмотки возбуждения, первый блок управления и второй блок управления, содержащий стабилитроны, выход первого ключа соединен с клеммой для подключения к одному из входов выпрямителя, причем выпрямитель и ключи подключены к обмотке возбуждения противоположной полярностью, выходы блоков управления подключены к управляющим входам соответствующих ключей, а входы блоков управления подключены к анодам своих тиристорных ключей (патент США N 3509439, кл. 318-183).

Наличие пускозащитных резисторов ограничивает ток через тиристорные ключи в момент подачи возбуждения при достижении двигателем подсинхронной скорости, что с одной стороны повышает надежность устройства, а с другой - облегчает процесс пуска, поскольку входной момент двигателя не снижается. Недостатком устройства является то, что напряжение, при котором включается устройство вдвое больше, чем по схеме Розенберри, где оба блока управления подключены к аноду первого тиристорного ключа, а, следовательно, при разгоне двигателя устройство отключится в области больших скольжений, что снижает асинхронный момент в области малых скольжений и утяжеляет пуск. Кроме того, в момент включения за счет различия характеристик тиристоров второй ключ, включившийся первым, зашунтирует свой блок управления, при этом первый блок управления окажется кратковременно под двойным напряжением и в нем возникает бросок тока, снижающий надежность устройства.

Целью изобретения является облегчение процесса пуска синхронной машины за счет сохранения в работе пускозащитного устройства до возможно малых скольжений в процессе разгона и повышение надежности работы устройства за счет облегчения режимов работы блоков управления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для защиты обмотки возбуждения синхронной машины, питаемой от выпрямителя, содержащем последовательно соединенные первый и второй управляемые ключи, соединенные через первый и второй пускозащитные резисторы с клеммами для подключения к обмотке возбуждения, первый блок управления, вход которого соединен с силовым входом первого ключа, а его выход - с управляющим входом первого управляемого ключа, второй блок управления, выполненный на стабилитронах, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа, причем полярность управляемых ключей противоположна полярности выпрямителя, а выход первого управляемого ключа соединен с клеммой для подключения к одному из входов выпрямителя, вход второго блока управления подключен к силовому входу первого управляемого ключа, первый блок управления выполнен на двух соединенных последовательно конденсаторах, общий вывод которых служит выходом первого блока управления, вывод одного конденсатора - входом, а вывод другого конденсатора подключен к выходу второго ключа, стабилитроны второго блока управления соединены между собой последовательно.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для защиты обмотки возбуждения 1 содержит выпрямитель 2, имеющий входы 3, подключенный к обмотке возбуждения 1, первый 4 и второй 5 пускозащитные резисторы, первый 6 и второй 7 управляемые ключи, имеющие каждый силовой 8 и управляющий 9 входы и выход 10, первый 11 и второй 12 блоки управления, имеющие каждый вход 13 и выход 14. Первый блок управления 11 содержит два последовательно соединенных конденсатора 15, общие выводы которых служат выходом 14, а свободный вывод одного из конденсаторов служит входом 13, а вывод 16 другого конденсатора подключен к выходу 10 второго ключа 7. Второй блок управления 12 содержит цепочку последовательно соединенных стабилитронов 17. Первый пускозащитный резистор 4, первый ключ 6, второй ключ 7 и второй пускозащитный резистор 5 соединены между собой последовательно и подключены к обмотке возбуждения 1 полярностью, противоположной полярности выпрямителя 2. Средняя точка этой цепи подключена к одному из входов 3 выпрямителя 2. Выходы 14 блоков управления 11 и 12 подключены к управляющим входам 9 ключей 6 и 7 соответственно, а входы 13 объединены между собой и подключены к силовому входу 8 первого ключа 6.

Устройство работает следующим образом.

При пуске одна полуволна переменной ЭДС, возникающей на обмотке возбуждения 1 замыкается через выпрямитель 2. После перехода тока через нуль напряжение на обмотке возбуждения 1, оказавшейся в этом режиме разомкнутой, быстро растет и, достигнув напряжения срабатывания стабилитронов 17 блока управления 12, приводит к открыванию второго ключа 7, а поскольку первый ключ 6 всегда заранее готов к работе, то оба ключа 6 и 7 включаются и замыкают обмотку возбуждения 1 на пускозащитные резисторы 4 и 5. После прохождения этой полуволны тока через пускозащитные резисторы 4 и 5 ключи 6 и 7 закрываются, и процесс повторяется с частотой скольжения. На подсинхронной скорости подается питающее напряжение на входы 3 выпрямителя 2 и, если в этот момент ключи 6 и 7 открыты, то бросок тока через них ограничивается сопротивлением пускозащитных резисторов 4 и 5. Перемычка между средней точкой защитной цепи и одним из входов 3 выпрямителя 2 обеспечивает шунтирование каждого ключа 6 и 7 для токов, идущих от выпрямителя 2, за счет чего ключи закрываются и в дальнейшей нормальной работе синхронной машины не участвуют. Однако, при возникновении перенапряжений на обмотке возбуждения 1, превышающих напряжение пробоя стабилитронов 17 второго блока управления 12 ключи 6 и 7 будут подключать пускозащитные резисторы 4 и 5 , что способствует гашению перенапряжений.

Благодаря принятому подключению блоков управления 11 и 12 порог срабатывания их определяется максимально возможным напряжением в форсировочных режимах обмотки возбуждения 1, что позволяет сохранить устройство в работе до меньших скольжений, чем это обеспечивает устройство с подключением каждого блока управления на напряжение своего ключа, и, следовательно, процесс пуска облегчается.

Так как первый блок управления 11 обеспечивает на управляющем входе 9 первого ключа 6 потенциал, необходимый для его включения практически с момента появления положительного потенциала на силовом входе 8 этого ключа, то включение первого ключа 6 однозначно определяется включением второго ключа 7. Таким образом, напряжение срабатывания устройства целиком определяется напряжением пробоя цепочки стабилитронов 17 и различие характеристик ключей не имеет никакого значения, включение их произойдет одновременно. Кроме того, благодаря подключению входов обоих блоков управления в одну точку исключается возможность появления перегрузок в цепях управления, что облегчает их работу и способствует повышению надежности всего устройства. (56) Глебов И. А. , Логинов С. И. "Системы возбуждения и регулирования синхронных двигателей". Энергия, 1972, с. 50-51.

Патент США N 3509439, кл. 318-183, 1970.

Использование: защита синхронных электрических машин от перенапряжений. При возникновении перенапряжений на обмотке возбуждения 1, превышающих напряжение пробоя стабилитронов 17 второго блока управления 12, ключи 6 и 7 будут подключать пускозащитные резисторы 4 и 5, что способствует гашению перенапряжений. Благодаря принятому подключению блоков управления 11 и 12 порог срабатывания их определяется максимально возможным напряжением в форсировочных режимах обмотки возбуждения 1, что позволяет сохранить устройство в работе до меньших скольжений, чем это обеспечивает устройство с подключением каждого блока управления на напряжение своего ключа и, следовательно, процесс пуска облегчается. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ, ПИТАЕМОЙ ОТ ВЫПРЯМИТЕЛЯ содержащее последовательно соединенные первый и второй управляемые ключи, соединенные через первый и второй пускозащитные резисторы с клеммами для подключения к обмотке возбуждения, первый блок управления, вход которого соединен с силовым входом первого ключа, а его выход - с управляющим входом первого управляемого ключа, второй блок управления выполнен на стабилитронах, его выход подключен к управляющему входу второго ключа, причем полярность управляемых ключей противоположна полярности выпрямителя, а выход первого управляемого ключа соединен с клеммой для подключения к одному из входов выпрямителя, отличающееся тем, что, с целью облегчения пуска синхронной машины и повышения надежности в работе, вход второго блока управления подключен к силовому входу первого управляемого ключа, первый блок управления выполнен на двух соединенных последовательно конденсаторах, общий вывод которых служит выходом первого блока управления, вывод одного конденсатора - входом, а вывод другого конденсатора подключен к выходу второго ключа, стабилитроны второго блока управления соединены последовательно.