УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА Российский патент 1997 года по МПК H02H7/06 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты автономных асинхронных генераторов от повышенных токов нагрузки.

Известно устройство, в котором применен асинхронный электрический генератор с емкостным возбуждением и с приводным двигателем в виде быстроходного ветроколеса, а в качестве защиты от перегрузок по току использован предохранитель (авт. св. СССР N 198737, кл. F 03 D 9/00, 1956). Недостатками известного устройства являются колебания напряжения генератора при изменении нагрузки, а предохранители не обеспечивают требуемой селективности защиты при перегрузках. Положительной особенностью устройства является применение просто и надежного по конструкции асинхронного короткозамкнутого двигателя в качестве генератора.

Известно также устройство для автоматического регулирования напряжения асинхронного генератора с конденсаторным самовозбуждением, отличающееся тем, что с целью сохранения постоянства напряжения на выводах генератора при изменении нагрузки от нуля до номинальной путем регулирования величины тока возбуждения в статоре, применен трехфазный дроссель насыщения с двумя обмотками управления и трансформатор тока, а в качестве защиты от токовых перегрузок использован выключатель (авт. св. СССР N 113315, кл. Н 02 Р 9/46, 1957).

Недостатком этого устройства является сложная конструкция и необходимость использования повышенного (в несколько раз) тока генератор для срабатывания выключателя. Кроме того, дроссель и трансформатор имеют большую материалоемкость и вследствие этого повышенную стоимость.

Известно принятое за прототип, устройство для автоматического регулирования напряжения и частоты асинхронного генератора с приводом от двигателя внутреннего сгорания, содержащее две конденсаторные батареи, из которых первая батарея включена параллельно, вторая последовательно нагрузке, датчик напряжения и фазные провода генератора (авт. св. СССР N 466600, кл. Н 02 Р 9/46, 1971).

С учетом необходимости защиты данного устройства от перегрузок по току конденсаторная батарея, включенная последовательно нагрузке, должна быть рассчитана на номинальное напряжение генератора, хотя падение напряжения на последовательно включенной конденсаторной батарее при номинальной нагрузке составляет 30 40 В. Применение батареи с высоким номинальным напряжением приводит к неоправданному росту габаритов, массы и стоимости оборудования. Кроме того, недостатком прототипа является отсутствие устройства защиты генератора от токовых перегрузок.

Настоящим техническим решением поставлена задача устранить недостатки прототипа, повысить надежность работы и улучшить массогабаритные показатели генератора.

Общими с прототипом являются существенные признаки, изложенные в ограничительной части формулы настоящего изобретения.

В отличие от прототипа предложенное техническое решение имеет следующие существенные признаки: тиристорная группа из трех тиристоров, подключенная параллельно конденсаторам первой батареи, автоматический выключатель, установленный в разрыве фазных проводов между тиристорной группой и конденсаторами первой батареи, датчик напряжения своими входами подключен параллельно конденсаторам второй батареи, а выход датчика связан с управляющими электродами тиристоров.

Данная совокупность отличительных признаков и связей элементов не найдена в известных источниках и поэтому предлагаемое техническое решение обладает новизной и имеет высокий технический результат, заключающийся в повышении надежности работы асинхронного генератора и улучшении массогабаритных показателей.

Схема устройства для защиты асинхронного генератора представлена в материалах заявки. Устройство для защиты асинхронного генератора содержит две конденсаторные батареи, из которых первая батарея 1 включена параллельно, вторая 2 последовательно нагрузке 3, датчик напряжения 4 и фазные провода 5 генератора 6.

Устройство снабжено автоматическим выключателем 7 и тиристорной группой 8 из трех тиристоров 9, последние подключены параллельно конденсаторам первой батареи 1, автоматический выключатель 7 установлен в разрыве фазных проводов 5 между тиристорной группой 8 и конденсаторами первой батареи 1, датчик напряжения 4 своими входами 10 подключен параллельно конденсаторам второй батареи 2, а выход датчика 4 связан с управляющими электродами 11 тиристоров 9 при помощи провода 12.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 6 приводят во вращение при помощи приводного двигателя (двигатель внутреннего сгорания, турбина, ветроколесо и др. первичные двигатели). При замкнутом выключателе 7 разбег генератора осуществляется на холостом ходу с минимальными потерями на трение в опорах вала ротора.

На определенной частоте вращения ротора происходит возбуждение генератора реактивным током батареи 1. При этом батарея 2 обеспечивает стабилизацию напряжения генератора 6 при изменении нагрузки за счет изменения реактивного тока генератора. В случае увеличения тока нагрузки выше допустимого (или при К3) напряжение на батарее 2, измеряемое датчиком напряжения 4, возрастает, на выходе последнего формируется сигнал на управляющие электроды 11 тиристоров 9, которые открываются и обеспечивают разряд конденсаторов батареи 1 через автоматический выключатель 7, что приводит к его срабатыванию и отключению нагрузки от выводов генератора 6, защищая тем самым генератор 6 и батарею конденсаторов 2 от токов перегрузки.

При практической реализации устройства в схеме используют тиристоры Т-25, а датчик напряжения выполняют в виде цепочки: резистор-конденсатор на каждой фазе.

Таким образом, устройство позволяет использовать вторую батарею конденсаторов на номинальное напряжение, например 60 100 В, при номинальном напряжении на асинхронном генераторе 250 В, что снижает массу габариты второй батареи в 5 10 раз и значительно увеличивает надежность работы генератора.

Использование: изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты автономных асинхронных генераторов от повышенных токов нагрузки. Сущность изобретения: устройство содержит две конденсаторные батареи, первая 1 из которых включена в фазные провода генератора параллельно нагрузке, а вторая 2 - последовательно. Тиристорная группа из трех тиристоров 9 подключена к фазным проводам параллельно конденсаторам первой батареи, автоматический выключатель 7 установлен в разрыве фазных проводов между тиристорной группой и конденсаторами первой батареи, датчик напряжения 4 своими входами подключен параллельно конденсаторам второй батареи, а выход датчика связан с управляющими электродами тиристоров. При увеличении тока или коротком замыкании от датчика напряжения 4 поступает сигнал на управляющие электроды тиристоров 9, последние открываются и обеспечивают разряд конденсаторов первой батареи через автоматический выключатель 7, что приводит к его срабатыванию и отключению нагрузки 3, защищая генератор и вторую батарею конденсаторов от перегрузки. 1 ил.

Устройство для защиты асинхронного генератора с двумя конденсаторными батареями, из которых первая батарея включена параллельно, вторая - последовательно нагрузке, содержащее датчик напряжения и фазные провода генератора, отличающееся тем, что устройство снабжено автоматическим выключателем и тиристорной группой из трех тиристоров, последние подключены параллельно конденсаторам первой батареи, автоматический выключатель установлен в разрыве фазных проводов между тиристорной группой и конденсаторами первой батареи, датчик напряжения своими входами подключен параллельно конденсаторам второй батареи, а выход датчика связан с управляющими электродами тиристоров.