Устройство защиты от повышения выходного напряжения электромашинного генератора Советский патент 1985 года по МПК H02H7/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных системах электропитания нагрузок от генераторов переменного или постоянного тока, оснащенных автс атическими регуляторами стабилизации выходного напряжения.

Известны генераторы, оснащенные автоматическими регуляторами и устройствами защиты от повышения выходкого напряжения, содержащие наряду с другими необходимыми элементами также и реле времени с вьвдержкой, рассчитанной на инерционность регулирования Т и pj .

Однако это приводит к увеличению уремени устранения аварии и длитель«исти нежелательного для нагрузок аварийного првьшения выходного напря1Сч ния генератора.

Наиболее близким техническим ре ;ением к изобретению является выбираемое в качестве прототипа устройство )лля защиты от повышения напряжения генератора, предназначенное для защиты от повышения выходного напряжения электромашинного генератора, оснащенного автоматическим регулятором напряжения с выходным импульсным усилителем мощности, нагруженным на шунтирующую разрядным вентилем обмотку возбуждения генератора, которое содержит реле максимального напряжения генератора и выходной исполнительный орган защиты с самоблокировкой, размыкающий выход которого включен в цепь питания обмотки возбуждения генератора 3.

В статическом установившемся режиме работы срабатывания устройства. защиты прототипа не происходит, так как уровень срабатывания реле максимального напряжения, связанного входом с выходом защищаемого генератора, превосходит уровень его номинального выходного напряжения. В переходном же процессе (сброс нагрузки) , когда выходное напряжение генератора превьпнает номинальный уровень и реле максимального напряжения срабатывает, устройство защиты Прототипа так же не работает, так как в этом случае при исправном регуляторе его выходное напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения и вход нуль-органа, близко к нулю и недостаточно для срабатывания нульоргана. И лишь при одновременном

наличии напряжения на обмотке возбуждения и превышения выходным напряжением генератора его номинального уровня происходит одновременное срабатывание нуль-органа и реле максимального напряжения, что фиксируется срабатьшанием схемы совпадения на элементе И и исполнительного выходного органа устройства защиты, отключающего при этом цепь питания обмотки возбуждения генератора.

Недостатками также являются наличие нескольких промежуточных элементов: нуль-органа, логического элемента И, выпрямительного моста, связывающего выход защищаемого генератора со входом реле максимального напряжения; необходимость в отдельном источнике питания исполнительного оргё-на защиты и логического элемента И; усложненное исполнение реле максимального напряжения, которое должно быть согласовано с выходным выпрямленным напряжением защищаемого генератора, подаваемым на его вход, и в общем случае должно иметь также устройство внутренней гальванической развязки, устраняющим нежелательную непосредственную электрическую связь между выходными цепями регулятора напряжения и защищаемого генератора. Все это существенно усложняет возможность практического применения устройства защиты прототипа.

Цель изобретения - упрощение устройства и его настройки при питании усилителя мощности регулятора напряжения по схеме самовозбуждения.

Поставленная цель достигается тем что в устройстве защиты от повьвпения выходного напряжения электромашинного генератора, оснащенного автоматическим регулятором напряжения с выходным импульсным усилителем мощности, нагруженным на шунтированную разрядным вентилем обмотку возбуждения генератора, содержащем реле максималного напряжения генератора и выходно исполнительный орган защиты с самоблокировкой, выход которого через размыкакмций контакт исполнительного органа включен в цепь питания обмотки возбуждения генератора, вход реле .максимального напряжения генератора и зажимы цепи питания исполнительного органа защиты подключены парал31лельно к обмотке возбуждения генератора, а выход реле максимального напряжения генератора непосредственно подключен к управляющему входу исполнительного органа защиты. На чертежах представлены принципиальные электрические схемы предлагаемого устройства защиты электромашинного генератора с выходом на пе ременном (фиг. 1) и постоянном токе (фиг, 3);, а также соответствзпощие временные графики работы устройства за1циты (фиг. ,Ь и фиг. 4q, В,Ь). На фиг. 1 электрсмашинный генератор t. переменного тока, приводимый во вращение с угловой частотой ОО , связан выходной (например однофазной) цепью статора с нагрузкой 2 посредством коммутационного аппарата 3. Возбзпкдение генератора 1 произ водится путем подачи постоянного тока в его обмотку возбуждения 4, шунтированную разрядньм вентилем 5. Для стабилизации выходного напряжения генератора 1 на заданном номинальном уровне выход генератора 1 также связан с входом измерительного органа 6 автоматического регулятора напряжения с выходньм усилителем мощности 7, который, например, как показано на фиг. 1, выполнен по схеме самовозбуждения с выходньм управляемым однофазным тиристорным ;мостом, нагруженньм на обмотку возбуждения 4 генератора 1, с промежуточным согласующим и развязывающим однофазкьм трансформатором питания, связывающим статор генератора 1 с входной диагональю переменного тока тиристорного моста усилителя мощности 7. Устройство защиты электромашинного генератора 1 от повышения выходного напряжения при авариях регулятора напряжения выполняется по упрощенной схеме, содержащей реле 8 максимального напряжения генератора и выходной исполнительный орган зшдить 9 с самоблокировкой, размыкающий выход (нормально замкнутый контакт 10) которого включен в цепь питания обмотки возбуждения 4 генератора (например, так как показано на фиг. 1, т.е. во вторичную цепь переменного тока трансформатора питания усилителя мощности 7). При этом, в отличие от прототипа, вход реле максималь7ного напряжения 8 генератора подключен к его обмотке возбуждения 4 (а не к йыходноА цепи статора гейератора 1), выход реле максимального напряжения 8 генератора непосредственно связан с управляющим входом исполнительного органа защиты 9 с самоблокировкой, а зажимы цепи питания исполнительного органа защиты 9 подключены к обмотке возбуждения 4 генератора. Благодаря непосредственному подключенмо входа реле максимального напряжения 8 к обмотке возбуждения генератора 4, его (реле) устройство существенно проще (чем реле максимального напряжения прототипа) и содержит, например, потенциометр настройки 11 и опорный стабилитрон 12, подключенный между подвижным контактом потенциометра 11 и входом исполнительного органа защиты 9. Исполнительный орган защиты 9 содержит, например, последовательно подключенные к обмотке 4 транзистор 13 п-р-п-проводимости и обмотку 14 электромагнитного реле с самоблокировкой (механической или электрической) и выходным размьосающимся контактом 10. База транзистора 13 связана с выходной цепью реле максимального напряжения 8, причем переход база-эмиттер транзистора 13 шунтирован вспомогательным резистором 15, обеспечивающим надежное запирание транзистора 13 при отсутствии выходного отпирающего сигнала реле максимального напряжения 8. Основные режимы работы устройства эащиты иллюстрируются временньми графиками (фиг. 2Q,&,R), где соответственно приведены; а - график изменения выходного напряжения переменного тока статора защищаемого генератора 1; б - график изменения выходного напряжения усилителя мощности 7, приложенного к обмотке возбуждения 4 защищаемого генератора 1, : и уровень срабатывания реле максгмапьного напряжения 8 генератора, обознаенный и g; в - график работы выходно- го исполнительного органа защиты 9. . Так, в статическом установ.ившём- ся режиме работы, т.е. прм исправном регуляторе напряжения и подключенной к выходу зацрицаемого генератора 1 нагрузке 2, работа схемы фнг. 1 на интервале O-t характеризуется временньмй графиками на фиг. 2 где а - выходное напряжение генератора находится на заданном номинальном уровне (при S - выходное напряжение тиристорного усилителя мощности 7 достаточно для поддержания необходимой величины тока в обмотке возбуждения 4, но не достаточно для срабатьшания реле 8 максимального напряжения защищаемого генератора (при ); Ь - выходной исполнительный орган защиты 9 не работает (условно показано на рафике выходньм нулевым уровнем). Соответственно, при отключении :irpyзки 2 коммутационным аппаратом 3 и исправном регуляторе напряжения, в выходной цепи статора защи п,аем6го генератора 1 возникает кратковременное повышение выходного напряжения (фиг. 2,q на интервале ), которое действием регулятор приводится к заданному номинальному значению путем форсированного сниже ния напряжения на обмотке возбуждения 4 защищаемого генератора (фиг. 2&, на интервале ). При этом реле максимального напряжения 8 генератора, благодаря подключению его входа к обмотке возбуждения 4 генератора, по-прежнему не срабатывает, несмотря на наличие выброса выходного напряжения генератора. При аварийной ситуации, например обрыве цепи обратной связи в момент времени , выходной тиристорный усилитель 7 регулятора напряжения открывается полностью, что приводит к неуправляемому росту напряжения на обмотке возбуждения 4 и, соответ ственно, увеличению выходного напря жения статора защищаемого генератора 1 (фиг. 2а,8,аа интервале t,-ty) При этом в момент времени , когда выходное напряжение на выход усилителя мощности 7 и обмотке воз буждения 4 достигают уровня Ug, ср батывает реле 8 максимального напр жения генератора, подающее сигнал на срабатывание исполнительного ор гана защиты 9. Срабатывание исполнительного органа защиты 9, происхо дящее с некоторой задержкой Д t (tc-t) приводит в момент времени , к отключению цепи питания обмо ки возбуждения 4 размыкаклщм (нормально замкнутым) контактом 10 с самоблокировкой, что приводит к исчезновению напряжения питания на обмотке возбуждения 4 защищаемого генератора 1 (см. графики фиг. 2о,8,8) на интервале . В результате выходное напряжение генератора 1 с отключенной Сработавшим устройством защиты 8-9-10 обмоткой возбуждения 4 быстро снижается до О, начиная с момента времени (фиг. 2 ), а .аварийная ситуация, опасная для генератора 1 и его нагрузки длительным превышением напряжения сверх номинального, ликвидируется. При необходимости, как и в устройстве защиты прототипа, в цепь обмотки возбуждения может быть введен дополнительный блок форсировки затухания тока возбуждения, что приведет к более быстрому снижению вьссодного напряжения генератора 1 после срабатывания предлагаемого устройства защиты 8-9-10 в момент времени . На фиг. 3 представлена схема подключения устройства защиты для электромашинного генератора 1 с выходом на постоянном токе, причем для удобства сохранена также цифровая нумерация идентичных по техническому использованию элементов, что и на схеме фиг. 1. В отличие от схемы фиг, i, выходной усилитель мощности 7 регулятора напряжения выполнен транзисторным и подключен совместно с обмоткой возбуждений генератора 4 непосредственно к выходной цепи генератора 1 с сохранением его питания по схеме самовозбуждения.. Временные графики на фиг. 4а,5,6, иллюстрирукядие работу устройства защиты в схеме фиг. 3, принципиально не отличаются от аналогичных временных графиков фиг. 2о,8,Е, причем на фиг. 4 О зафиксировано изменение выходного напряжения постоянного тока защищаемого генератора 1, а на фиг. 48 показано изменение выходного широтно-импульсного напряжения на обмотке возбуждения 4, обусловленное работой и последующим аварийным режимом (пробоем) выходного триода транзисторного усилителя мощности 7 в схеме фиг. 3. Положительный технико-экономиеский эффект определяется упрощеием устройства защиты, устраненим необходимости в отдельном источике питания исполнительного орга711на защиты, зажимы цепи питания которого в предлагаемом устройстве .подключены к обмотке возбуждения защищаемого генератора; облегчением согласования и настройки работы реле максимального напряжения, которое по фиг, 1, будучи подключенным к обмотке возбзгждения генератора, тем самым в отличие от устройства прототипа не требует дополнительной гальванической 978 развязки с выходной цепью защищаемого генератора и согласования с величиной его выходного напряжения поскольку эти функции выполняются в устройстве выходного усилителя мощности автоматического регулятор.а напряжения, к выходной нагрузке которого (обмотке возбуждения) и подключен по изобретению вход реле какси- . мальнрго напряжения.

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ПОВЫШЕНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕ1ШЯ ЭЛЕКТРОМАШИННОГО ГЕНЕРАТОРА, оснащенного автоматическим регулятором напряжения с Быходнь м импульсным усилителем мощности, нагруженным на шунтированную разрядным вентилем обмотку возбуждения генератора, содержащее реле максимального напряжения генератора и выходной исполнительный орган защиты с самоблокировкой, выход которого через размыкающий контакт исполнительного органа включен в цепь питания обмотки возбуждения генератора, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и его настройки при питании усилителя мощности регулятора напряжения по схеме самовозбуждения, вход реле максимального напряжения генератора и зажимы цепи питания исполнительного органа защиты подключены параллельно к обмотке возбуждения генератора, а выход реле максимального напряжения генератора непосредственно подключен к управляющему входу исполнительного органа защиты.

Фиг. г

pL/e.3

:/

Ча