Устройство для питания обмотки возбуждения многофазного синхронного генератора Советский патент 1960 года по МПК H02K19/36 H02K13/00 

Изобретение относится к устройству для питания обмотки возбуждения многофазного синхронного генератора, состоящему из вспомогательной многофазной обмотки на статоре генератора и вращающегося механического выпрямителя. Контактное кольцо выпрямителя, закрепленное на валу генератора, подразделено на чередующиеся и изолированные друг от друга рабочие и холостые секторы; четные и нечетные рабочие секторы соединены соответственно в две группы противоположной полярности, к которым подключена своими концами обмотка возбуждения. Контактные щетки выпрямителя смонтированы на поворотной траверсе и подключены к выщеуказанной вспомогательной обмотке через активные сопротивления, параллельно которым включены вторичные обмотки трансформаторов тока, включенных первичными обмотками в цепь нагрузки генератора для компаундирования последнего.

В известных устройствах подобного типа для получения в механическом выпрямителе удовлетворительной коммутации в период коммутации производная -тт- должна иметь значение, близкое к нулю. Эго

достигается включением в цепь питания дросселя насыщения с сердечником из материала с особыми магнитными свойствами и щунтированием размыкаемого промежутка конденсатором определенной емкости.

В предложенном устройстве при мощности генератора, превыщающей 40 ква, удовлетворительная коммутация обеспечивается без помощи дросселей насыщения и конденсаторов в цепи возбуждения.

Это достигается тем, что дуга каждого из рабочих секторов контактного кольца выпрямителя равна 120 электрическим градусам, а холостых секторов - 60 электрическим градусам, щирина же каждой контактной щетки равна сумме щирины холостого сектора и толщины одной

№ 125301

межсекторной изоляционной прокладки. При этом щетки установлены на контактном кольце так, что момент начала коммутации онережает на 30 электрических градусов момент равенства э.д.с. коммутируемых фаз. Вторичные обмотки трансформаторов тока нодразделены на секции и соединены по многофазной схеме «зигзаг.

Схема предложенного устройства показана на чертеже, где А1.В - механический выпрямитель; PC и ХС - соответственно рабочие и холостые секторы выпрямителя; ГО - главная обмотка синхронного генератора (фазы /-//-/Я); ВО - вспомогательная обмотка (фазы 1-2-); ОБ - обмотка возбуждения; Г - трансформаторы тока.

Механический выпрямитель МБ представляет собой разрезное кольцо, состоящее из чередующихся рабочих и холостых секторов. Длина рабочего сектора по окружности вдвое больше длины холостого сектора, а следовательно дуга рабочего сектора охватывает 120 электрических градусов, а дуга холостого сектора - 60 электрических градусов. При этом каждая фаза за один период работает 120 электрических градусов самостоятельно, а 240 электрических градусов коммутирует. На каждую пару полюсов приходится три щетки. Они располагаются равномерно

по окружности разрезного кольца с интервалом -;з- градусов (р-число пар полюсов).

При числе полюсов, больщем двух, все четные рабочие секторы электрически .соединяются и представляют собой один полюс, а нечетные секторы аналогичным образом соединяются и образуют другой полюс. Поэтому при любом числе пар полюсов число щеток (если допускает нагрузка) может быть уменьщено до трех. Однако для надежности работы системы возбуждения желательно иметь не менее шести щеток.

С целью обеспечения безыскровой работы выпрямителя ширина щетки должна быть равна сумме щирины холостого сектора кольца и толщины одной межсекторной изоляционной прокладки (независимо от -соотношения размеров холостого и рабочего секторов). Переход щетки с сектора одной полярности на сектор другой полярности должен осуществляться в момент перехода тока этой фазы вспомогательной обмотки через нуль. Такое переключение производится поочередно всеми фазами.

Механический выпрямитель получает основное питание от трехфазной вспомогательной обмотки ВО, которая состоит из 2-5 витков на фазу и укладывается в пазы статора под клин.

Компаундирование генератора производится при помощи трех однофазных трансформаторов тока Г, вторичны-е обмотки которых зашуг гированы активным сопротивлением Rut- Фазное напряжение, складываясь геометрически с э.д.с., создаваемой трансформатором тока, подается при помощи щеток на кольцо механического выпрямителя.

В режиме холостого хода трансформатор тока работает в качестве дросселя, а потому на активном сопротивлении происходит больщое падение напряжения, и ток возбуждения снижается до половины номинального, что обеспечивает нормальное напряжение генератора при холостом ходе.

Момент начала коммутации на 30 электрических градусов опережает момент равенства э.д.с. коммутируемых фаз. При этом разность напряжений фаз изменяется от отрицательной величины до положительной, что удлиняет коммутацию до 120 электрических градусов и обеспечивает е прямолинейность на большой части участка.

Полная коммутация каждой фазы происходит в точно установленное

время, равное . (где/-частота переменного тока), ине зависят

360, от мощности генератора, его параметров и нагрузки. Когда продолжительность коммутации каждой фазы равна 120 электрическим градусам, ток фазы снижается до нуля в течение 60 электрических градусов, коммутируя сперва с одной фазой, а затем в остальные 60 электрических градусов нарастает от нуля до номинальной величины нротивоноложного знака, коммутируя с другой фазой. В короткозамкнутом контуре во время коммутации при нагрузке на активное сопротивление /,„, кроме внешней э.д.с., действует дополнительная Э.Д.С., зависящая от нагрузки, что позволяет получить форму кривой коммутации, приближающуюся к прямой. Благодаря тому, что вторичные обмотки трансформаторов тока подразделены на секции и соединены по многофазной схеме «зигзаг, напряжение, создаваемое с увеличением нагрузки трансформатором тока на активном сопротивлении, не только увеличивает э.д.с., автоматически регулируя ток возбуждения с нагрузкой, но и изменяет фазу компаундируемого тока, парализуя влияние внутреннего угла 6 синхронной мащины и обеспечивая безыскровую коммутацию. Предмет изобретения 1. Устройство для питания обмоткн возбуждения многофазного синхронного генератора, состоящее из вспомогательной многофазной обмотки на статоре генератора и вращающегося механического выпрямителя, у которого контактное кольцо, закрепленное на валу генератора, подразделено на рабочие и холостые секторы и к его рабочим секторам подключена обмотка возбуждения, а контактные щетки смонтированы на поворотной траверсе и подключены к указанной вспомогательной обмотке через активные сопротивления, параллельно которым включены вторичные обмотки трансформаторов тока, включенных первичными обмотками в цепь нагрузки генератора для компаундирования последнего, отличающееся тем, что, с целью достижения удовлетворительной коммутации без помощи дросселей насыщения и конденсаторов в цепи возбуждения при мощности генератора, превышающей 40 ква, дуга каждого из рабочих секторов контактного кольца равна 120 электрическим градусам, а холостых секторов 60 электрическим градусам, ширина же каждой из контактных щеток равна сумме щирины холостого сектора и толщины одной межсекторной изоляционной прокладки, и щетки установлены на контактном кольце так, что начало коммутации опережает на 30 электрических градусов момент равенства э.д.с. коммутируемых фаз. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вторичные обмогки трансформаторов тока подразделены на секции и соединены по многофазной схеме «зигзаг. - 3 -№ 125301

-juinp

RUJ