Синхронная электрическая машина с устройством измерения угла нагрузки Советский патент 1986 года по МПК H02K11/00 H02K15/00 G01R25/00 

выходной каскад устройства измерения 7, си1 х;ронный возбудитель 3, вращающийся преобразователь 9 и дополнительно введенные блок 2 выделения переменной составляющей тока возбуждения и делитель частоты 4, Блок 2 включен в цепь обмотки возбуждения синхронного возбудителя и соединен

«

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к устройствам измерения их параметров, и может быть использовано для бесконтактного измерения угла нагрузки бесщеточных синхронных машин, имеющих синхронный возбудитель и вращающийся диодньй преобразователь.

Целью изобретения является упрощение конструкции.

На фиг.1 приведена принципиаль- ;ная схема измерения угла нагрузки; на фиг.2 - диаграммы опорного напряжения (и)(Напряжение на выходе услителя-ограничителя (Uj. ) и на выходе делителя (U ).

Бесщеточная синхронная мапшна 1 содержит блок 2 вьщеления переменной составляющей тока возбуждения, усилитель-ограничитель 3, делитель частоты блок 5 измерения сдвига фаз, блок 6 выделения опорного сигнала выходной каскад 7 устройства измерения, синхронный возбудитель 8 и вращающийся преобразователь (выпрямитель ) 9.

На фиг. 1 также обозначено: напряжение питания обмотки возбуждения синхронного возбудителя 8, напряжение на выходе выходного каскада устройства 7 измерения

Устройство измерения угла 0 ра ботает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный переменной составляющей тока возбуж,дения синхронного возбудителя 8, выделяется блоком 2 вьщеления переменной составляющей тока воэбуткр ення синхронного возбуждения и подается на усилитель-ограничитель 3, напряжение с его выхода поступает на делитель 4 частоты,которьш обеспечивае

своим выходом с усилителем-ограничителем 3, а делитель частоты 4 включен между усилителем-ограничителем 3 и блоком 5 измерения сдвига фаз. Отказ от применения специальной углоизмерительной машины на.валу синхронной машины существенно упрощает конструкцию. 2 ил.

5

равенство частоты на его выходе с частотой питающей сети, которая является опорным сигналом. На блок 5 измерения сдвига фаз поступает сиг- нап с Е1ыхода делителя 4 частоты и опорный сигнал с выхода блока 6 выделения опорного сигнала. Сигнал, пропорциональный углу нагрузки, с выхода блока 5 измерения сдвига фаз через выходной каскад устройства 7 измерения подается на измеритель- :, ный прибор или в систему автоматического регулирования возбуждения.

В изобретении в качестве датчика положения ротора используется синхронный возбудитель 8 бесщеточной синхронной мапшны 1, а сигналом, определяющим положение ротора, является фаза переменной составляющей

0 тока возбуждения синхронного возбудителя 8. При постоянных времени . цепи возбуждения синхронного возбудителя 8 обычных для бесщеточных синхронных машин 1 пульсации тока в этой цепи, обусловленные частотой питающей сети и схемой 9 преобрэ.зо- вания, практически равны нулю. Переменная составляющая тока в обмотке возбуждения возбудителя связа0 на с особенностями его работы на выпрямительную нагрузку. При зтом вектор намагничивающей силы (н.с.) реакции якоря не остает-ся постоян- i ВЬЕМ по величине и положению в пространстве, что имеет, например, место в синхронном генераторе, нагруженном .непосредственно на активно-индуктивную нагрузку,, а колеблется в пространстве, изменяясь также по амплитуде с частотой следования коммутационных процессов во вращающемся преобразователе 9. Намагничивающая

5

5

0

3

сила реакции якоря синхронного возбудителя 8 по оси А определяется проекцией вектора его н.с. якоря на ось cJ . В квазиустановившемся режиме работы синхронного возбудителя 8. постоянная времени цепи возбуждения много больше периода измерения н.с. якоря, поэтому суммарный поток по оси сЗ можно считать постоянным. Компенсация переменной составляющей н.с. реакции якоря по оси iJ осуществляется за счет переменного тока, индуктированного в обмотке возбуждения синхронного возбудителя 8. Известно, что фаза ЭДС якоря синхронного возбудителя 8 однозначно определяется угловым положением его ротора и, следовательно, ротора синхронной машины 1, а угол коммутации вращающегося преобразователя 9 синхронного возбудителя 8 может считаться постоянным в щироких пределах измерени тока ротора синхронной машины 1. При этом моменты перехода через нулевое значение переменной составляющей тока возбуждения синхронного возбудителя 8 определяются началом и концом коммутационного процесса во вращающемся преобразователе 9. Так как начало процесса коммутации вентилей, например диодов, происходит в точке естественной коммутации, ЭДС якоря синхронного возбудителя 8, следовательно и фаза переменной составляющей тока возбуждения синхронного возбудителя 8 однозначно определяется угловым положением ротора синхронной машины 1.

При изменении угла нагрузки синхронной машины фаза переменной составляющей тока возбуждения синхронного возбудителя 8 сдвигается относительно опорного напряжения питающей сети на величину, пропорциональную изменению угла Q нагрузк

Частота переменной составляющей тока возбуждения синхронного возбудителя г определяется по формуле

fj ra-B f ,

где W - число фаз вращающегося преобразователя;В 1 для схем вращающегося

преобразователя 9 с нулевым выводом;

В 2 для мостовых схем; частота основной гармоники ЭДС в якоре синхронного возбудителя 8.

246256

Частота ЭДС якоря синхронного возбудителя f определяется выражением

f

, -1 6, где р - ч исло полюсов возбуди|теля;

h - число оборотов синхронной машины 1, следовательно

f/ Ш.В-Е-. f,

где р - число пар полюсов;

f - частота ЭДС синхронной машины .

При проведении измерения угла сдвига фаз необходимо привести частоту сигнала f, к частоте f опорного , напряжения, для чего нужно разделить частоту f на коэффициент К

К m.B.Et-. Р

Так, например, серийный промьш- ленный двигатель типа СДБО 99/49- 8ХЛ2 мощностью 630 кВт имеет , Н1. 3, (вращающийся преобразователь 9 с нулевым вьшодом) f 50 Гц, р 6, следовательно 225 Гц.

Для проведения измерения сдвига фаз необходимо получить равенство частот: опорной, т .е. частоты питающей сети, и частоты сигнала на выхо- де делителя частоты, т.е. определить коэффициент деления

К ж. в--21- 4,5. Р

Для упрощения схемы измерения можно принять К 9, а измерение сдвига фаз производить через период опорного напряжения (фиг.2).

Использование предлагаемого устг

ройства измерения угла нагрузки

упрощает конструкцию устройства измерения, так как позволяет отказаться от применения специальной угло- измерительной машины или от датчика положения ротора, находящегося на валу синхронной машины.

Формула изобретения

Синхронная электрическая машина с устройством измерения угла нагрузки, содержащая синхронный возбудитель с обмоткой возбуждения и якор5

ной обмоткой,соединенной с синхрон- ной машиной через вращающийся нреоб- разователь, блок формирования опорного сигнала, подключенный к якорной рбмотке синхронной 3JteKTpH4ec- кой машины, усилитель-ограничитель, соединенный с одним входом блока измерения сдвига фаз к другому входу которого подключен блок формирования опорного сигнала, а к выходу - измеритель, отличающаяся

2462566

тем,, что, с целью упрощения конструкции, в нее введены блок вьщеле- ния переменной составляющей и делитель частоты, блок вьщеления пере- 5 менной составляющей включен в цепь обмотки возб ждения синхронного возбудителя и соединен своим выходом с усилителем-ограничителем, а делитель частоты включен между усилите- 10 лем-ограничителем и блоком измерения сдвига фаз.

Изобретение относится к области электрических машин, а именно к устройствам измерения их параметров, и может быть использовано для бесконтактного измерения угла нагрузки бесщеточнмх синхронных машин, имеющих синхронный возбудитель и вращаюощйся диодный преобразователь. Целью изобретения является упрощение конструкции. Синхронная машина I содержит усилитель-ограничитель 3, блок 5 измерения сдвига фаз, блок 6 измерения опорного . (Л О) ел Од

Зона измервн1 я

Зона измерение

Фиг.2

Составитель В,Никаноров Редактор В.Иванова Техред Н.Бонкало Корректор Е.Сирохман

Заказ 4015/50 Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4