Система возбуждения синхронной машины с форсированным гашением поля Советский патент 1983 года по МПК H02P9/10 H02P9/14 

: Изобретение относится к электроехнике и может быть использовано ;системах возбуждения для электриеских машин, преимущественно для: мощbix синхронных двигателей.

Известна система возбуждения син- 5 хронных машин с гашением поля, замыканием обмотки возбуждения на активное или нелинейное сопротивления, а также противовключением электромашйнного возбудителя либо переводом 10 ионного или тиристорного возбудителя в i инверторн режим С 1 .

При заьмкании обмотки возбуждения на активное или нелинейное сопротивления обеспечивается в зависимости 5 ot величины этих сопротивлений большая или меньшая скорость гашения тока ротора, однако скорость гашения поля cj нxpoннoй Машины в этом случае ограничена из-за наличия демпферных кЪнтуров на роторе и тем больше, чем мЬщнее демпферные контур. Системы с противовключением электромашинного возбудителя сложны и громоздки из-за н;с1личия коммутирующей аппаратуры к: тому же электромашиннью возбудители имеют низкие технико-экономические показатели.

Известна система возбуждения синХ|хэнной машины, содержащая два тиристЬрных преобразователя, подклк чен}1ые встречно-параллельно кобмотке возбуждения, соответствующие системы управления преобразователями, реверсивный датчик тока обмотки возбуждения, блок раздельного управления преобразователя Ш; блок запирания, связанные с сист1Е1мами управления преобразователями, б;тюки перевода в инверторный режим и кс1мандное реле. 40

Такая система обеспечивает реверс возбуждения синхронной машины по от командного реле, при этом один тиристорный преобразователь переводится в инверторный режим и дг после падения до нуля тока в обмотке возбуждения по сигналу реверсивного дг1т,чика тока происходит запирание первого преобразователя через его систему управления и включение второго п;реобразователя. Обратный реверс тоKci возбуждения происходит в таком же порядке 2 ,

Недостатком известной системы возб5ЖДения является то, что она, решая в процессе реверса вопрос гашения 55 т)ка возбуждения, не решает вопрос форсированного гашения поля синхронной машины, необходимого при замоз пуске синхронных двигателей после кратковременного перерыва питания 60 для уменьшения остаточного напряжения на машине и ограничения переходного тока при несинхронном включении, Это снижает надежность системы возбуждения.65

Цель изобретения - повынение надежности за счет реализации режима гашения поля синхронной машины.

Поставленная цель достигается тем, что в систему возбуждения синхронной машины, содержащую два тиристорны |, преобразователя, подключенных встречно-параллельно к обмотке возбуждения, системы управления преобразователями, блок прерывания тока и -командное реле гашения поля, связанное с системой управления вторым преобразователем и через блок перевода в инверторный режим с системой управления первым преобразователем, введен датчик остаточного напряжения статора синхронной мшиины, при этом выход его соединен с входами системы управления вторым тиристорным преобразователем и блока прерывания тока, выход которого подключен к второму преобразователю.

Кроме того, введен датчик тока второго преобразователя, выход датчика соединен с входами системы управления вторым преобразователем и блока прерывания тока.

На фиг.1 приведена блок-схема системы возбуждения синхронной машины с форсированным гашением поля; на фиг,2 - пример выполнения схемы блока прерывания тока во втором преобразователе,- на фиг,3 - блок-схема системы возбуждения с дополнительным датчиком тока второго преобразователя.

Система возбуждения (фиг.и состоит из первого тиристорного преобразователя 1 с системой 2 управления и блоком 3 перевода преобразователя в инверторный режим, второго тиристорного преобразователя 4 с системой 5 управления и с блоком б прерывания тока в нем, датчика 7 остаточ кого напряжения статора синхронной машины и командного реле 8 гашения поля Выход второго тиристорного преобразовтеля 4 подключен параллельно выходу основного тиристорного преобразователя 1 встречно, выход датчика 7 остато ного напряжения статора соединен с входом системы 5 управления вторым преобразователем 4 и с входом блока 6 прерывания тока во втором тиристорном преобразователе 4, а выход командного реЛе 8 гашения поля соединен с входом блока 3 перевода в инверторный режим основного преобразователя 1 и с входом системы 5 управления вторым тиристорным преобразователем 4 о Выходы преобразователей подключены к обмотке 9 возбуждения синхронной машины, а входы - к источнику 10 питания системы возбуждения.

Блок 6 прерывания тока согласно варианту его выполнения состоит из конденсатора 11, включенного параллельно тиристорам 4 (фиг.2 ) анодной (или катодной ) группы второго преоб разователя через последовательную цель из дополнительного тиристора 12 и диодов 13 для междуфазной развязки, и зарядной цепи из диода 14 и резистора 15, последовательно включенных между точкой соединения конденсатора 11 с тиристором 12 и любой фазой источника 10 питания системы возбуждения. Система возбуждения с дополнител ным датчиком тока второго преобразователя (фиг.З ) полностью соответствует ранее рассмотренной системе возбуждения (фиг.1) и дополнительно включает датчик 16 тока второго пре образователя 4, выход датчика соеди нен с входом системы 5 управления вторым преобразователем 4 и с входом блока б прерывания тока. Система возбуждения работает еле дующим образом. При поступлении сигнала на Гашение поля на вход командного реле 8 с выхода реле поступает сигнал на вход блока 3, который через систему 2 управления переводит первый преобразователь 1 в инверторный режим работы, при этом ток в обмотке 9 возбуждения гасится до нуля, часть индуктивной энергии, запасенной в ин дуктивности обмотки возбуждения, передается через преобразователь 1 обратно к источнику 10 питания системы возбуждения. Одновременно с выхода реле 8 поступает сигнал на вход системы 5 управления, которая включает второй тиристорный преобразователь 4. Ток через преобразователь 4 не пойдет до тех пор, пока ток в обмотке 9 возбуждения не упадет до нуля, так как до этого момента преобразователь 4 заперт обратным напряжением обмотки возбуждения. В момент достижения током в обмотке 9 возбуждения нулевого значения пойдет ток обратного направления через преобразователь 4 в обмотк возбуждения, поскольку преобразовате 4 подключен параллельно преобразователю 1 с обратной полярностью напряжения. Реверс тока в обмотке возбужд ния вызывает быстрое гашение магнит го потока в контурах синхронной маш ны ( гашение поля машины ), при этом пропорционально магнитному потоку падает остаточное напряжение статора Когда поле мшйины погасится до доста точно малой величины, соответствующе уставке датчика 7 остаточного напря жения статора, с выхода датчика 7 поступает сигнал на вход системы 5 управления, по которому прекращаетс ток в цепях управления тиристорами преобразователя 4. Одновременно сигн от датчика 7 остаточного напряжения статора поступает на вход блока 6, которьлй прерывает ток в проводящем тиристоре преобразователя 4. При одновременной работе преобразователей 1 и 4, включенных встречно-параллельно, протекающие между ними токи короткого замыкания кратковременны и малы и не наносят ущерба системе возбуждения, поскольку преобразователь 4 работает в выпрямительном режиме, а преобразователь 1 в инверторном режиме с предельным углом управления тиристорами. Такое решение позволяет не включать в систему возбуждения сложный блок переключения преобразователей с реверсивным датчиком тока в обмотке возбуждения. Преобразователь 4 выполнен маломЬщньсм, рассчитанным на работу только в период гашения поля машины, т.е. на длительность работы менее 1 с. Скорость гашения поля машины зависит от напряжения второго преобразователя, поэтому система управления вторым преобразователем включает его с постоянным наименьшим углом управления тиристорами и может быть выполнена в виде реле, замыкающие контакты которого включены между анодом и управлякадим электродом каждого тиристора второго преобразователя. Роль указанного реле может выполняться и командным реле гашения поля машины. Блок прерывания тока (фиг.2 ) работает следующим образом. Конденсатор 11 заряжается во время работы системы возбуждения от источника 10 питания системы возбуждения плюсовой полярностью через диод 14 и резистор 15, ограничивающий ток заряда, и минусовой полярностью от того же источника через обмотку 9 возбуждения. Разряду конденсатора 11 препятствует диод 14. По окончании процесса гашения поля по сигналу от датчика 7 остаточного напряжения статора прекращается ток в цепях управления тиристорами 4 и включается тиристор 12, конденсатор 11 через тиристор 12 и один из диодов 13 разряжается на тиристорную группу 4, при этом ток разряда направлен навстречу току в проводящем тиристоре, вследствие чего ток в нем достигнет нулевого значения, и тиристор закрывается. При параллельной работе от общих шин нескольких синхронных машин с системой возбуждения с форсированным гашением поля из-за различной скорости гашения магнитного потока машинвследствие различия в их параметрах возможен случай, когда к моменту полного гашения поля одной из машин остаточное напряжение на общих шинах не упадет до уставки датчика 7 остаточного напряжения

статора. В этом случае .фиг.3j при нарастании тока обратной полярности в системе возбуждения этой машины до уставки быстродействующего датчика 16 вйходного тока второго преобразователя с выхода датчика 16 на вход системы 5 управления сигнал, по которому прекращаетci ток в цепях управления тиристорами преобразователя 4, одновременно сигнал от датчика 16 поступает на вход блока 6, который прерялвает ток в проводящем тиристоре преобразователя 4. В результате нарастание т0ка во втором преобразователе 4 до уставки быстродействующего датчй:ка 16 служит дополнительным критерием окончания гашения поля данной синхронной машины, предотвращая возможность ее перемагничивания обратньжм потоком и, одновременно, защищая второй тиристорный преобразователь от перегрузки.

Таким образом, система возбуждений с форсированным гашением поля синхронной машины обеспечивает высокую скорость гашения, что повышает надежность и позволяет осуществлять самозапуск синхронных машин после кратковременного перерыва питания с малым остаточным напряжением

на статоре и ограниченным переходньом током.

1. СИСТЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ С ФОРСИРОВАННЫМ ГАШЕНИЕМ ПОЛЯ, содержащая два тиристорных преобразователя, подключенных встречно-параллельно к обмотке возбуждения, системы управления преобразователями, блок прерывания тока и командное реле гашения поля, связанное с системой управления вторым преобразователем и через блок перевода в инверторный режим с систекюй управления первым преобразователем, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, введен датчик остаточного напряжения статора синхронной машины, при зтсял выход его соединен с входами системы управления вторым преобразователем и блока прерывания тока, выход которого подключен к второму преобразователю. 2. Система по п.1, отличающ а я с я тем, что введен датчик тока второго преобразователя, выход Q датчика соединен с входами системы S управления вторьм преобразователем W и блока прерывания тока.