УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ МАШИН Российский патент 1997 года по МПК H02P9/14 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам возбуждения, и может быть использовано для обеспечения устойчивости синхронных электрических машин путем формирования тока возбуждения.

Известно устройство возбуждения асинхронизированной синхронной машины, в которой каждая из фаз обмотки возбуждения расщеплена на две части [1]
Такое расщепление было выполнено для протекания по каждой из частей обмотки токов различного направления и не позволяет улучшить качество формы напряжения питания этих обмоток. В предлагаемом техническом решении расщепление обмоток позволяет осуществлять их питание от мостовых схем выпрямления.

Известно устройство для возбуждения синхронных машин, в котором обмотка возбуждения через мостовой выпрямитель подключена к m-фазному источнику питания (трансформатору) [2] Такое устройство лежит в основе тиристорных управляемых возбудителей (ТВУ) типа ТЕ-8 и ВТЕ, широко используемых на газокомпрессорных станциях с электроприводами.

Наиболее близким к изобретению является устройство для возбуждения синхронной машины, которое также, как и данное изобретение содержит m-фазный источник питания, управляемый мостовой выпрямитель, выходы фазных обмоток источника питания соединены со входами управляемого мостового выпрямителя, выходы которого подключены к обмотке возбуждения синхронной машины. Таким образом обмотка возбуждения через управляемый мостовой выпрямитель подключена к m-фазному источнику питания, анодная группа управляемого мостового выпрямителя соединена с вторично включенным анодом вентиля, катод которого соединен с нулевой точкой m-фазного источника питания (авторское свидетельство СССР N 232422, кл. H 02 P 9/08, 1970).

В устройстве при нормальном режиме работы возбуждаемой машины работают вентили катодной группы, а в форсированном режиме дополнительно открываются вентили катодной группы, обеспечивая двойную форсировку возбуждения.

Однако недостатками последних двух известных устройств является то, что в рабочем режиме система управления обеспечивает угол управления вентилями тиристорного моста близкий α=60^o и выходное напряжение ТВУ равно половине максимального. В форсировочном режиме a=0^o напряжение и ток обмотки возбуждения удваиваются. Недостатком такого устройства является низкий коэффициент мощности cosφ 0,42-0,505, низкое качество выходного напряжения в рабочем режиме (коэффициент искажения имеет величину K_ис=1,24), повышенные потери в источнике питания, повышенные массо-габаритные показатели, т.к. источник питания рассчитывается на полную мощность режима форсировки.

Целью изобретения является улучшение массо-габаритных показателей, уменьшение потерь в источнике питания и улучшение качества выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве возбуждения синхронной машины, содержащем m-фазный источник питания, управляемый мостовой выпрямитель, выходы фазных обмоток m-фазного источника питания соединены со входами управляемого мостового выпрямителя, выходы которого подключены к обмотке возбуждения синхронной машины, встречно включенный вентиль, анод которого соединен с анодной группой управляемого мостового выпрямителя, обмотка возбуждения синхронной машины снабжена второй независимой параллельной ветвью, подключенной через второй управляемый мостовой выпрямитель к выходам фазных обмоток m-фазного источника питания, а катод указанного вентиля соединен с катодной группой второго управляемого мостового выпрямителя.

На чертеже представлена схема устройства возбуждения синхронных машин.

Устройство возбуждения синхронной машины содержит m-фазный источник трехфазного напряжения, выполненный, например, на трансформаторе 1, выходные фазные обмотки которого подключены ко входу управляемого мостового выпрямителя с анодной и катодной группами вентилей 2, 3, выходы которого подключены к обмотке возбуждения 6.1 синхронной машины, которая снабжена второй независимой параллельной ветвью 6.2. По сушеству обмотка возбуждения выполнена в виде двух полуобмоток. Вторая полуобмотка 6.2 через второй управляемый мостовой выпрямитель, составленный из анодной и катодной групп 4, 5 вентилей, подключена к выходам фазных обмоток m-фазного источника питания. Устройство содержит встречно включенный вентиль 7, анод которого соединен с анодной 3, а катод с катодной 4 группами управляемых мостовых выпрямителей.

Устройство возбуждения синхронных машин работает следующим образом. В рабочем режиме полуобмотки возбуждения 6.1 и 6.2 питаются от источника питания 1 по цепи: катодная группа 2, полуобмотка 6.1, вентиль 7, полуобмотка 6.2 и анодная группа 5. Для обеспечения номинального напряжения возбуждения угол управления тиристорами близок к a 0^o, обмотка возбуждения питается напряжением от мостовой схемы выпрямления с коэффициентом пульсаций 6,67% (при пренебрежении углом коммутации). Мощность, потребляемая обмоткой возбуждения, и мощность источника питания P_т связаны соотношением P_т= K_р•P_ов 1,05•P_ов. Эта величина является расчетной для мощности трансформатора. В режиме форсировки импульсы управления с a 0^o подаются на все тиристоры анодных и катодных групп 2, 3, 4, 5. В этом случае каждая из полуобмоток питается от мостовой схемы выпрямления, напряжение питания полуобмоток удваивается, а коэффициент пульсаций будет такой же как и в рабочем режиме 6,67% Мощность, потребляемая каждой полуобмоткой возбуждения в форсировочном режиме, удваивается по сравнению с суммарной мощностью полуобмоток 6.1 и 6.2 в рабочем режиме. В виду кратковременности режима форсировки в качестве расчетной можно принять мощность источника питания (трансформатора) в рабочем режиме, т.е. P_т=1,05•P_ов.

В устройстве, принятом за прототип, в рабочем режиме при угле управления 60^o, коэффициент мощности весьма мал и составляет величину 0,42-0,505. В предлагаемом устройстве ввиду того, что как в рабочем (основном) режиме работы, так и в форсировочном угол управления тиристорами близок к 0^o, коэффициент мощности близок к 0,8, а коэффициент пульсаций напряжения 6,67% Кроме того, напряжение вторичной обмотки трансформатора (источника питания) в предлагаемом устройстве должно быть в два раза меньше, чем в прототипе, что обеспечивается в два раза меньшим количеством витков при одинаковом расчетом токе и сечении проводников. Таким образом, сопротивление и потери в источнике питания уменьшаются в два раза. Применение предлагаемого устройства за счет повышения cosφ позволяет уменьшить мощность источника питания на 25-30% и уменьшить его потери.

Устройство относится к электротехнике, а именно к системам возбуждения, и может быть использовано для обеспечения устойчивости синхронных электрических машин путем форсирования тока возбуждения. В устройстве возбуждения синхронной машины, содержащем m-фазный источник питания, управляемый мостовой выпрямитель, выходы фазных обмоток источника питания соединены со входами мостового выпрямителя, выходы которого подключены к обмотке возбуждения синхронной машины. Для повышения коэффициента мощности, уменьшения потерь, улучшения качества напряжения обмотка возбуждения синхронной машины разделена на независимые параллельные ветви, каждая из которых через мостовую схему выпрямления подсоединена к выходу m-фазного источника питания, причем катодная группа второго мостового выпрямителя через встречно включенный вентиль соединена с анодной группой первого мостового выпрямителя. 1 ил.

Устройство для возбуждения синхронной машины, содержащее m-фазный источник питания, управляемый мостовой выпрямитель, выходы фазных обмоток m-фазного источника питания соединены с входами управляемого мостового выпрямителя, выходы которого подключены к обмотке возбуждения синхронной машины, встречно включенный вентиль, анод которого соединен с анодной группой управляемого мостового выпрямителя, отличающееся тем, что обмотка возбуждения синхронной машины снабжена второй независимой параллельной ветвью, подключенной через второй управляемый мостовой выпрямитель к выходам фазных обмоток m-фазного источника питания, а катод указанного вентиля соединен с катодной группой второго управляемого мостового выпрямителя.