Устройство для управления возбуждением синхронной машины Советский патент 1984 года по МПК H02P9/10 H02P9/12 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам управления возбуждением синхронной машины, и может быть использовано в отраслях народного хозяйства, где применяется данный тип электрических машин.

Известно устройство для возбуждения синхронных машин, содержащее вращаюш,ийся силовой выпрямитель, связанный с обмоткой возбуждения, силовой тиристор в контуре возбуждения и блок управления, связанный выходом с ключами вра1цаюш,егося силового выпрямителя 1.

Недостатком данного устройства является необходимость бесконтактной передачи управляющих импульсов для управления блоком управления. Кроме того, устройство не обеспечивает интенсивного гашения поля возбуждения.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления возбуждением синхронной машины, содержащее вращающийся силовой выпрямитель, с управляемыми анодными или катодными ключами, выходом подключенный к обмотке возбуждения синхронной мащины, узел запирания вращающегося силового выпрямителя, состоящий из последовательно соединенных между собой зарядного резистора и конденсатора, свободные выводы которых подключены к выходу вращающегося силового выпрямителя, а соединенные выводы через коммутирующий ключ и разделительные диоды - К его входу, и первый ключ, выходом соединенный с управляющим электродом коммутирующего ключа, второй ключ, связанный выходом с управляющими электродами управляемых ключей вращающегося силового выпрямителя, к выходу которого параллельно подключены пускозащитная цепь и блок автоматической подачи возбуждения, а также автономный источник отпирающего сигнала, связанный с узлом запирания 2.

Недостатком известного устройства является наличие автономного источника отпирающегося сигнала, работа которого зависит от работы первого и второго ключей.Кроме Того система не обеспечивает включения возбуждения в необходимые моменты относительно поля якоря синхронной машины,снижая надежность и синхронизацию.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности гашения поля в анормальных режимах работы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления возбуждением синхронной машины, содержащее вращающийся силовой выпрямитель с управляемыми анодными или катодными ключами, выходом подключенный к обмЬтке возбуждения синхронной машины, узел запирания вращающегося силового выпрямителя, состоящий из последовательно соединенных между собой зарядного резистора и конденсатора, свободные выводы которых подключены к выходу вращающегося силового выпрямителя, а соединенные выводы через коммутирующий ключ и разделительные диоды - к его входу, и первый ключ, выходом соединенный с управляющим электродом коммутирующего ключа, второй ключ, связанный выходом с управляющими электродами управляемых ключей вращающегося силового выпрямителя, к выходу которого параллельно подключены пускозащитная цепь и блок автоматической подачи возбуждения, введены вспомогательный выпрямитель, первый и второй резисторы,подстроечныи резистор и стабилитрон, управляемый ключ и узел коммутации, причем к выходу вспомогательного выпрямителя подключен мост, плечами которого являются первый и второй резисторы, подстроечный резистор и стабилитрон, первый конец первого резистора и катод 0 стабилитрона объединены и связаны с положительным выводом вспомогательного выпрямителя, с отрицательным выводом которого соединены вторые концы второго резистора и подстроечного резистора, в диагональ моста включена цепочка изпоследовательно соединенных управляемого ключа и узла коммутации, при этом вход управляемого ключа соединен с выходом блока автоматической подачи возбуждения, первый и второй выходы узла коммутации подключены соответственно к входам первого и второго ключей, а входы вспомогательного и вращающегося силового выпрямителей соединены между собойКроме того, в устройство введен допол5 нительный стабилитрон, включенный между положительным выводом вспомогательного выпрямителя и объединенными первым коя цом первого резистора и катодом стабилитрона.

Кроме того, в устройство введен допол-нительный конденсатор, подключенный параллельно стабилитрону.

На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства для управления возбуждением синхронной машины; на фиг. 2 - электрическая схема соединения введенных элементов, условно объединенных в блок ограничения возбуждения.

Устройство для управления возбуждением синхронной машины содержит вращающийся силовой выпрямитель 1 с управляемыми анодными или катодными ключами (в данном случае анодными),выходом подключенный к обмотке 2 возбуждения синхронной машины, узел 3 запирания вращающегося силового выпрямителя 1, состоящий из последовательно соединенных между собой зарядного резистора 4 и конденсатора 5, свободные выводы которых подключены к выходу вращающегося силового выпрямителя 1, а соединенные выводы через коммутирующий ключ 6 и разделительные диоды 7 - к его входу, и первый ключ 8, выходом соединенный с управляющим электродом коммутирующего ключа -6. Второй ключ

9связан выходом с управляющими электродами управляемых ключей вращающегося силового выпрямителя 1, к выходу которого параллельно подключены пускозащитная цепь 10 и блок 11 автоматической подачи возбуждения. Устройство содержит также блок 12 ограничения возбуждения с входом 13, схема которого показана на фиг, 2.

Устройство содьржит также (фиг. 2) вспомогательный вь/прямитель 14 и подключенный к его выходным зажимам мост, плечами которого являются первый 15 и второй 16 резисторы,подстроечный резистор 17 И стабилитрон 18, первый конец первого резистора 15 и катод стабилитрона 18 объединены и связаны с положительным выводом вспомогательного выпрямителя 14, с отрицательным выводом которого соединены вторые концы второго резистора 16 и подстроечного резистора 17. В диагональ моста включена цепочка из последовательно соединенных управляемого ключа 19 и узла 20 коммутации, при этом вход 21 управляемого ключа 19 соединен с выходом блока 11 автоматической подачи возбуждения, первый 22 и второй 23 выходы узла 20 коммутации подключены соответственно к входам первого 8 и второго 9 ключей. Входы вспомогательного 14 и вращающегося силового 1 выпрямителей соединены между собой.

В устройство могут быть введены дополнительный стабилитрон 24, включенный между положительным выводом вспомогательного выпрямителя 14 и объединенными первым концом первого резистора 15 и катодом стабилитрона 18, и дополнительный конденсатор 25, подключенный параллельно стабилитрону 18.

Устройство работает следующим образом.

При подключении синхронной мащины к сети на входы вращающегося силового выпрямителя 1 и блока 12 ограничения возбуждения поступает переменное напряжение от возбудителя. При этом управляемый ключ 19 заперт,напряжение на рыходе вспомогательного выпрямителя 14 меньще пороговой величины стабилитрона 18 и первый ключ 8 замкнут, а второй ключ 9 разомкнут. Синхронная мащина разгоняется под действием асинхронного момента. Пускозащитная цепь

10защищает устройство от перенапряжения. На цодсинхронной скорости блок 11 автоматической подачи возбуждения выдает управляющий сигнал на вход 21 управляемого ключа 19. При этом последний открывается и получает питание узел 20 коммутации, выходные сигналы которого поступают на входы первого 8 и второго 9 ключей, соответственно размыкают первый и замыкают

второй. При этом подается возбуждение и обеспечивается хорощая синхронизация мащины.

При набросе нагрузки на вал синхроннос го двигателя и соответствующей этому форсировке возбуждения напряжение на входе вспомогательного выпрямителя 1.4 возрастает. Если оно превыщает пороговую величину стабилитрона 18, то последний «пробивается и мост приходит в равновесие: на0 пряжение и ток в его диагонали равны нулю. Обесточенный узел 20 коммутации выдает сигналы, которые замыкают первый ключ 8 и размыкают второй ключ 9. Коммутирующий ключ 6 открывается, обеспечивая при, нудительное запирание управляемых анодных ключей вращающегося силового выпрямителя. 1 с помощью конденсатора 5. Происходит интенсивное гашение поля возбуждения.

После исчезновения причины,вызвавщей

0 торможение мащины, начинается ее самозапуск с одновременным включением возбуждения в последовательности, описанной выще. Устройство работает аналогично при кратковременных исчезновениях напряжения в сети, питающей мащину, и при коротких замыканиях на ее щинах.

Синхронные мащины ряда ответственных механизмов часто теряют устойчивость работы при частичных посадках напряжения в сети, несмотря на форсировку возбуждения.

Q С целью избежания работы синхронной мащины в асинхронном режиме при частичной посадке напряжения в сети, а после его восстановления, обеспечения благоприятного сомазапуска и автоматической синхронизации машины ответственного механизма,вводится дополнительный стабилитрон 24 (фиг. 2). Он обесточивает измерительный мост при снижении напряжения вспомогательного выпрямителя 14 ниже ..заданного, определяя соответствующее действия первого 8 и второго 9 ключей.

0 Если в качестве возбудителя используется асинхронный генератор, то вводится дополнительный конденсатор 25. Он предотвращает ложное срабатывание стабилитрона 18 от апериодической составляющей напряжения в начальный момент его восстановления на щинах синхронной машины и асинхронного возбудителя.

Кроме того, при исчезновении напряжения дополнительный конденсатор 25 создает необходимую выдержку времени для узла 20 коммутации, разряжаясь по контуру: «плюс дополнительного конденсатора 25, первый резистор 15, управляемый ключ 19, узел 20 коммутации, «минус дополнительного конденсатора 25.

5 Узел 20 коммутации, ключи 8,9 и 19 могут выполняться на герконах, оптронах и других бесконтактных элементах. Пускозащитная цепь 10 может быть выполнена в виде встреч но-параллель но соединенных тиристоров, включенных последовательно с зарядным резистором. Блок 11 автоматической подачи возбуждения может быть выполнен,например,по схеме патента ФРГ № 1945801, Н 02 Р 1/50, 1973.

Применение предлагаемого устройства дает по сравнению с базовыми вариантами: электромашинной системой возбуждения и серийным тиристорным возбудителем (типа

ТВУ), возможность значительно улучшить входной момент синхронной машины,повысить надежность ее самозапуска и ресинхронизации. Устройст1во позволяет осушествить эффективное гашение магнитного поля с одновременным ограничением потолка возбуждения машины (по соображениям теплового нагрева) и минимума ее возбуждения (по соображениям устойчивости работы) при сохранении принципа бесконтактности.

фиг.2

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ,содержащее вращающийся силовой выпрямитель с управляемыми анодными или катодными ключами, выходом подключенный к обмотке возбуждения синхронной машины, узел запирания вращающегося силового выпрямителя, состоящий из последовательно соединенных между собой зарядного резистора и конденсатора, свободные выводы которых подключены к выходу вращающегося силового выпрямителя, а соединенные выводы через коммутирующий ключ и разделительные диоды - к его входу, и первый ключ,выходом соединенный с управляющи-м электродом коммутирующего ключа, второй ключ, связанный выходом с управляющими электродами управляемых ключей вращающегося силового выпрямителя, к выходу которого параллельно подключены пускозащитная цепь н блок автоматической подачи возбуждения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, а также эффективности гашения поля в анормальных режимах работы, введены вспомогательный выпрямитель, первый и второй резисторы,.подстроечный резистор и стабилитрон, управляемый ключ и узел коммутации, причем к выходу вспомогательного выпрямителя подключен мост, плечами которого являются первый и второй резисторы, подстроечный резистор и стабилитрон, первый конец первого резистора и катод стабилитрона объединены и связаны с положительным выводом вспомогательного выпрямителя, с отрицательным выводом которого соединены вторые концы второго резистора и подстроечного резистора, в диагональ моста включена цепочка из последовательно соединенных управляемого ключа и узла коммутации, при этом вход управляеSS мого ключа соединен с выходом блока авто(Л матической подачи возбуждения, первый и второй выходы узла коммутации подключены соответственно к входам первого, и второго ключей, а входы вспомогательного и вращающегося силового выпрямителей соединены между собой. 2.Устройство ito п. 1, отличающееся тем, что введен дополнительный стабилитрон, включенный между положительным выводом вспомогательного выпрямителя и объеди сд ненными первым концом первого резистора и катодом стабилитрона. оо а 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что введен дополнительный конденсатор, подключенный параллельно стабилитрону.