СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК H02J3/00 

Изобретение относится к электроэнергетике и может найти применение в системах электроснабжения с мощными двигателями переменного тока, на гидроаккумулирующих электростанциях и насосных станциях при пусках электрических машин в двигательный режим.

Известны системы электроснабжения, в которых разворот электрических машин осуществляется с помощью механически связанных с ними вспомогательных разгонных двигателей [1].

Недостатком такой системы электроснабжения является необходимость установки для каждой электрической машины вспомогательного разворотного двигателя.

Известна система электроснабжения [2], в которой пуск электрических машин достигается за счет подключаемого поочередно через пусковую систему шин к фазным выводам электрических машин специального пускового устройства, например статического тиристорного преобразователя, имеющего регулируемый диапазон частот от нуля до номинальной. После разворота электрической машины посредством пускового устройства до подсинхронных оборотов она синхронизируется с сетью, а пусковое устройство отключается и используется для пуска следующей электрической машины.

Недостатком известной системы электроснабжения является необходимость установки в ней для осуществления пусков электрических машин специального пускового устройства, что усложняет систему электроснабжения и приводит к ее удорожанию.

Целью изобретения является упрощение и удешевление системы электроснабжения при осуществлении пусков электрических машин.

Это достигается тем, что в системе электроснабжения, содержащей трансформаторы, первичные обмотки которых подключены к питающей сети, а к вторичным обмоткам через коммутационные аппараты подключены электрические машины переменного тока, фазные выводы которых через пусковые коммутационные аппараты подключены к пусковой системе шин, согласно изобретению к нулевым выводам по крайней мере одной электрической машины дополнительно подключены закорачивающий коммутационный аппарат и коммутационный аппарат, связывающий ее нулевые выводы с пусковой системой шин; кроме того, к пусковой системе шин подключена нулевыми выводами электрическая машина, имеющая больший по сравнению с другими тормозной момент.

На чертеже показан вариант выполнения системы электроснабжения.

Система электроснабжения состоит из трансформаторов 1-3, первичные обмотки которых 4-6 через коммутационные аппараты 7-9 подключены к питающей сети, а к вторичным обмоткам 11-13 через коммутационные аппараты 14-15 подключены электрические машины 17-19, фазные выводы которых через коммутационные аппараты 20-22 подключены к пусковой системе шин 23. К нулевым выводам электрической машины 17 подключен коммутационный аппарат 24, связывающий ее с пусковой системой шин, и закорачивающий коммутационный аппарат 25.

Система электроснабжения работает следующим образом. Предположим, что перед началом пуска коммутационные аппараты 7-9 включены, а остальные - отключены. Для пуска электрической машины 18 включают коммутационные аппараты 21, 24. Включением коммутационного аппарата 14 на последовательно соединенные посредством пусковой системы шин 23 электрические машины 17 и 18 подают напряжениe U₂ вторичной обмотки трансформатора 1. При значениях относительных сопротивлений Z₁ и Z₂ соответственно электрических машин 17 и 18 начальный пусковой ток I_п в их цепи составит /при сопротивлении системы X_c=0:
I_п=U₂/(Z₁+Z₂+Zт_), где Z_т - сопротивление трансформатора.

При этом пусковой ток будет значительно меньше пускового тока при прямом асинхронном пуске.

Напряжение на двигателях распределяется пропорционально их сопротивлениям. В начальный момент пуска при однотипных электрических машинах Z₁=Z₂ напряжения на них U_д1 и U_д2 равны и составляют:
U_д1=U_д2=I_пZ₁=I_пZ₂=Z₁U₂/(Z₁+Z₂₎= =Z₂U₂/(Z₁+Z₂).

По мере разворота электрических машин до подсинхронных оборотов их сопротивления увеличиваются и при одинаковом числе оборотов /скольжении/ будут равными, а напряжения на их обмотках также возрастают и также будут равными. После набора электрическими машинами подсинхронных оборотов включают коммутационный аппарат 15, а затем отключают коммутационный аппарат 24. При этом электрическая машина 18 подключается на полное напряжение, а электрическая машина 17 со временем останавливается.

Для пуска электрической машины 19 включают коммутационные аппараты 22, 24 и электрические машины 17 и 19 запускаются на пониженном напряжении аналогично рассмотренному выше. После набора ими подсинхронных оборотов включают коммутационный аппарат 16 и отключают коммутационный аппарат 24. Если необходимо включение в сеть и электрической машины 17, то сразу после отключения коммутационного аппарата 24 включают закорачивающий коммутационный аппарат 25. При этом электрическая машина 17 будет работать на полном напряжении параллельно с остальными электрическими машинами системы электроснабжения. Возможны другие варианты перевода электрических машин 17 и 19 с последовательного соединения на параллельную работу. В первом из них после разворота электрических машин 17 и 19 до подсинхронных оборотов отключают коммутационный аппарат 24 и сразу же включают коммутационные аппараты 16 и 25. В другом варианте после набора электрическими машинами 17 и 19 подсинхронных оборотов включают коммутационный аппарат 25, отключают аппарат 24 и включают 16. Таким образом все электрические машины запускаются на пониженном напряжении и работают на полном напряжении сети.

Следует отметить, что при пуске последовательно соединенных электрических машин, имеющих одинаковые тормозные моменты, напряжение на их обмотках при подсинхронных оборотах будет одинаковым и близким к номинальному. Вследствие этого, при включении коммутационного аппарата 15 или 16 /при пуске электрической машины соответственно 18 или 19/ в цепи электрических машин будет наблюдаться толчок тока, по амплитуде превышающий начальный пусковой ток. Чтобы исключить такой толчок тока, согласно изобретению к пусковой системе шин нулевыми выводами подключают электрическую машину 17, имеющую больший тормозной момент по сравнению с остальными электрическими машинами 18, 19. В этом случае последовательно соединенные электрические машины разворачиваются с различной скоростью, что приводит к перераспределению напряжений на них прямо пропорционально их сопротивлениям. При этом электрическая машина с меньшим тормозным моментом 18, 19 ускоряется и набирает подсинхронные обороты, а с большим 17 - затормаживается и напряжение на ней снижается до минимального. Включение коммутационного аппарата 15 /16/ плавно переводит электрическую машину 18 /19/ на полное напряжение, а коммутационный аппарат 24 отключает, фактически, бестоковую цепь. Такая система электроснабжения обеспечивает облегченные условия работы коммутационных аппаратов и исключает толчковые воздействия на электрические машины.

Предлагаемая система электроснабжения позволяет осуществить пуск электрических машин с уменьшенными пусковыми токами, не требует разработки специального оборудования и может быть внедрена с использованием стандартного оборудования.

Использование: упрощение и удешевление системы электроснабжений при осуществлении пусков электрических машин. Сущность изобретения: в системе электроснабжения, содержащей трансформаторы, первичные обмотки которых подключены к питающей сети, а к вторичным обмоткам через коммутационные аппараты подключены электрические машины переменного тока, фазные выводы которых через пусковые аппараты подключены к пусковой системе шин, к нулевым выводам по крайней мере одной электрической машины дополнительно подключены закорачивающий коммутационный аппарат и комутационный аппарат, связывающий ее нулевые выводы с пусковой системой шин. Кроме того, к пусковой системе шин подключена нулевыми выводами электрическая машина, имеющая больший по сравнению с другими тормозной момент. 1 ил.

СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ, содержащая трансформаторы, первичные обмотки которых подключены к питающей сети, а к вторичным обмоткам через коммутационные аппараты подключены электрические машины переменного тока, фазные выводы которых через пусковые коммутационные аппараты подключены к пусковой системе шин, отличающаяся тем, что, с целью упрощения и удешевления системы электроснабжения при осуществлении пусков электрических машин, к нулевым выводам по крайней мере одной электрической машины дополнительно подключены закорачивающий коммутационный аппарат и коммутационный аппарат, связывающий ее нулевые выводы с пусковой системой шин.