Устройство для управления возбуждением синхронной электрической машины Советский патент 1984 года по МПК H02P9/10 

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано в системах возбуждения синхронных электрических машин. Известны системы возбуждения дл электрических синхронных машин, в которых для питания обмотки возбуж дения применяется возбудитель, а гашение магнитного поля осуществля ется включением в контур гашения добавочного резистора через конта ты специсшьного автомата. Для улучшения пусковой механической характеристики машины на пе риод асинхронного пуска цепь обмот ки возбуждения замыкается на этот же резистор через контакты специал ного автомата. 13. Недостатком данной системы яв ляется ее контактность, а также зн чительное время гашения поля возбу дения, что снижает надежность. Кр ме того, улучшение пусковых характеристик включением добавочного ре зистора в цепь обмотки возбуждения недостаточно эффективно, что в ряд случаев приводит к завышению установленной мощности двигателя по ус виям пуска, к понижению КПД электропривода и к увеличению пусковых потерь энергии. Известно устройство для управления возбуждением синхронной маши ны с тиристорным преобразователем, в котором гашение поля возбуждения достигается переводом тиристорного преобразователя в инверторный режим, при этом в цепь обмотки возбуждения вводится встречное напряжение, а пусковые режимы и защита обмотки возбуждения от перенапряжений в этих режимах Достигается применением пускозгидитной цепи, составленной из встречно-параллельно -включенных тиристоров, соединенных последовательно с разрядным резистором 23. Однако режим форсированного гашения поля возбуждения в указанном устройстве не. может быть осу-, ществлен при коротких замыканиях, сопровождающихся глубокой посадкой напряжения или его исчезновением из-за невозможности перевода преобразователя в инверторный режим. Наличие двух управляемырс ключей в пускозащитной цепи усложняет устройство, а применение разрядного резистора не достаточно эффективно для повышения среднего пускового момента в режиме асинхронного пуска синхронной машины,что в конечном итоге увеличивает время пуска и потери электроэнергии. Наиболее близким к предлагаемом по технической сущности является устройство, содержащее управляемый преобразователь, к выходу постоян ного тока которого подключена обмотка возбуждения, . .а управляющие входы связаны с выходами блока импульсно-фазового управления через коммутирующие элементы узла управления пуском и гашением поля возбуждения, связанного с якорной обмоткой синхронной электрической машины, пуско-защитную цепь, состоящую из последовательно соединенгных резистора, первого конденсатора и диода, которая подключена к вЕДХоду постоянного тока управляемого преобразователя, минусовый вывод которого соединен с резистором пуско-защитной цепи и анодом гасящего тиристора, катод которого связан через второй конденсатор, а управляющий электрод через коммутирующий элемент узла управления пуском и гашением поля возбуждения - с плюсовым выводог управляемого преобразователя, причем точка соединения первого конденсатора и резистора, пуско-защитной цепи соединена с катодом зарядного диода, анод которого соединен с точкой соединения второго конденсатора и катода гасящего тиристора. Гашение поля возбуждения в этом устройстве достигается емкостным пре ыванием тока тиристорного преобразователя с последующим введением в контур гашения коммутирующего конденсатора. Для разгона двигателя применен резисторно-конденсаторный пуск, обеспечивающий более высокий средний пусковой момент в зоне больших скольжений (1-0,5) Гз. Недостатком известного устройства является значительное снижение .пускового момента в области малых скольжений (0,.4-0,005) из-за возрастания реактивного сопротивления емкостных элементов с уменьшением частоты ЭДС ротора, что приводит к увеличению времени пуска, возрастанию пусковых потерь электроэнергии и снижению КПД синхронного электропривода. Цель изобретения - повышение надежности пуска, путем увеличения среднего пускового момента в режиме асинхронного пуска. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления возбуждением синхронной электрической машины, содержащее управляемый преобразователь, к выходу постоянного тока которого подключена обмотка возбуждения, а управляющие входы связаны с выходами блока импульсно-фаэового управления через коммутирующие элементы узла Управления пуском и гашением поля возбуждения, связанного с якорной обмоткой синхронной электрической машины, пуско-защитную цепь, состоящую из последовательно соединен ных резистора, первого конденсатора и диода, .которая подключена к выходу постоянного тока управляемого преобразователя, минусовый вывод которого соединен с резистором пуско-заадитной цепи и анодом гасящего тиристора, катод которого связан через второй конденсатор, а управляющий электрод через коммутирующий элемент узла управления пуском и гашением поля возбуждения -. с плюсовым выводом управляемого преобразователя, причем точка соеда ненияпервого конденсатора и резисг тора пуско-защитной цепи соедине на с катодом зарядного диода, анод которого соединен с точкой соединения второго конденсатора и катода гасящего тиристо-а, введены пусково тиристор, дополнительный диод, стабилитрон и двухобмоточный дроссель при этом анод пускового тиристора соединен с плюсовым выводом управляемого преобразователя и .анодом дополнительного диода, катод которого соединен через стабилитрон с управляющим электродом пускового тиристора, катод которого соединен с катодом зарядного диода через первую обмотку двухобмоточного дросселя, вторая обмотка Которого подключена параллельно первому кон денсатору. На чертеже приведена схема устройства для управления возбуждением синхронной электрической машины Устройство для управления возбуждением содержит управляемый преобразователь 1, к В лходу постоян ного тока которого подключена обмотка 2 возбуждения, а управляющие входы связаны с выходами блока 3 импульсно-фазового управления через коммутирующие элементы 4 и 5 узла 6 управления пуском и гашением поля возбуждения, связанного с якор ной обмоткой синхронной электрической Машины. Пуско-защитная цепь состоит из последовательно средименных резистора 7, первого конденсатора 8 и диода 9 и подключена к выходу постоянного тока управляемого преобразователя 1, минусовый вывод которого соединен с резистором 7 пуско-заЩитной цепи и анодом гасящего тиристора 10,катод которого связан через второй конденсатор 11, а управляющий электрод через к ; «мутирующий элемент 12 узла б управления пуском и гашением поля возбуждения, стабилитрон 13 и вентиль 14 с плюсовым выводом управляемого преобразователя 1. Точка соединения первого конденсатора 8 и резистора 7 пуско-защитной цепи соединена с катодом зарядного диода 15, анод которого соединен с точкой соединения второго конденсатора 11 и катода гасящего тиристора 10, Анод пускового тиристора 16 соединен с плюсовым вводом управляемого преобразователя 1 и анодом дополнительного диода 17, катод которого соединен через стабилитрон 1В с управляющим электродом пускового тиристора 16, катод которого соединен с катодом зарядного диода 15 через первую обмотку двухобмоточного дросселя 19, вторая обмотка которого подключена параллельно первому конденсатсфу 8. Узел 6 управления пуском и гашением поля возбуждения состоит из реле 20 напряжения, реле 21 максимального тока, входы которых связаны с.якорной обмоткой синхронной электрической машины соответственно через трансформатор 22 напряжения и трансформатор 23 тока, а выход соединены с входами исполнительного органа 24, коммутирующие элементы 4, 5, 12 и 25 которого включены соответственно в цепь управления управляемым преобразователем 1, в цепь управления гасящим тиристбреми 10 и в якорную цепь синхронной электрической машины, причем в цепи коммутирующих элементов 4 и 5 включены соответственно реле 26 времени и реле 27 пусковогб тока. Устройство для управления возбуждением синхронной электрической Минины работает следуювоим образом. В исходном состоянии коммутирующие элементы 12 и 5 замкнуты, а коммутащюнные элементы 4 разомкнуты. На время асинхронного пуска синхронной машины исполнительнь органом 24 замыкаются коммутирующие элементы 25, размыкается коммутирующий элемент 12 и на статор подается напряжение. Одновременно реле 27 размыкает коммутирующие элементы 5 а реле 26 замыкает элементы 4. Одна полуволна пускового тока от ЭДС обмотки возбуждения замыкается через резистор 7, конденсатор 8, 3ашунтироваиный обмоткой двухобмоточного дросселя 19, и диод 9, а другая замыкается конденсатор 11, зарядный диод 15 и резистор 7. В начальный момент пус- ка большая часть тока замыкается через конденсаторы 8 и. 11, обеспечивая Необходимый пусковой момент.. По мере разгона и уменьшения частоты ЭДС ротора происходит перераспределение тока между индуктивным и емкостными элементами в зависимости от выбранных параметров этих элементов и частоты вращения ротора, что в итоге увеличивает средний пусковой момент и сокращает время пуска. При достижении ротором подсинхронной скорости пусковой ток статора уменьшается 27 замы- ; кает коммутирующие элементы 5, обес печивая подачу управлякяцих импульсов на вентили преобразователя 1, в результате чего в обмотке возбуждения появляется ток, и ротор двигателя втягивается в синхронизм. При синхронизации машины конденсатор 11 заряжается через диод 15 и резистор 7 от преобразователя 1. Гашени1э поля возбуждения осуществляется следующим образсял. С помощью исполнительного органа и -коммутирующих элементов 23 отключается статор синхронной электрической машины от сети, снимаются управляющие импульсы с преобразователя I и замыкаетсякоммутирующи элемент 12 в цепи управления гасящи тиристором 10. На управляющий .элект род последнего поступает включающий сигнал от конденсатора 11 через эле мент 12, веитиль 14 и стабилитрон 1 Происходит включение гасящего тиристора 10. После включения тиристо ра 10 происходит запирание преобраз вателя 1, а колебательный разряд конденсатора 11 обеспечивает сниже.ние тока в контуре, образованном плюсовой обкладкой конденсатора 11, обмоткой 2 возбуждения, гасящим тиристором 10,минусовой обкладкой конденсатора 11,; в результате чего происходит перезаряд конденсатора 11. Перезаряженный конденсатор 11 выключает гасящий тиристор 10 и разряжается по двум контурам: плюсовая обкладка конденсатора 11 - зарядный диод 15 - резистор 7 - обмо.тка 2 возбуждения - минусовая обкладка конденсатора 11; плюсовая обкладка конденсатора 11 - диод 15 конденсатор 8, зашунтированный Обмоткой двухобмоточного дросселя 19, диод 9 - минусовая обкладка конденсатора 11. Распределение токов по .этим контурам зависит от параметров схемы. При достижении током в обмотке возбуждения нулевого значени1я заканчивается процесс гашения поля возбуждения синхронной машины. Трансформатор 22 напряжения совместно с реле 20 напряжения осуществляет нулевую задиту и воздействует на исполнительный орган 2Л. Трансфор1иГатор 23 тока и реле 21 максимального тока ос1ществляют максимально-токовую ,защиту. Таким образом, пусковые режимы синхронной машины обеспечиваются емкостными элементами,, зашунтированными индуктивным элементом (двухобцоточньм дросселем), что обеспечивает возрастание среднего пускового момента, уменьшение врви1ени пуска, снижение потерь знергии и повышение КПД,

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащее управляемый преобразователь, к выходу постоянного тока которого.подключена обмотка возбуждения, а управляющие входы связаны с выходами блока импульсно-фаэового управления через коммутирующие элементы узла управления пуском и гашением поля возбуждения, связанного с якорной обмоткой синхронной электрической машины, пуско-защитную цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора, первого конденсатора и диода, которая подключена к выходу постоянного тока управляемого преобразователя, минусошлй вывод которого соединен-.;с резистором пускозащитной цепи и.анодом гасящего тиристора, катод которого связан через второй конденсатор, а/управлякиций электрод через коммутирующий элемент узла управленияпуском и гашением поля возбуждения - с плюсовьв выводом управляемого преобразователя, причем точка соединения первого конденсатора и резистора пуско-защитйой цепи соединена с катодом зарядного диода, анод которого соединен с точкой соединения второго конденсатора и катода гасящего тиристора, отличающееся тем, тчто с целью (Л повышения надежности пуска путем увеличения среднего пускового момента в режиме асинхронного пуска, в него введены пусковой тиристор, дополнительный диод, стабилитрон и двухобмоточный дроссель,.при этом анод пусковогр тиристора соединен с плюсов1ль1 выводом управляемого преобразователя и анодом дополнительного J диода, катод которого соединен lepea стабилитрон с управлякицим электродом tsD .пускового тиристора, катод которого соединен с катодом зарядного диода через первую обмотку двухобмоточного дроссели, вторая обмотка которооо го подключена параллельно первому: конденсатору.