Устройство для распределения активной нагрузки между параллельно работающими трехфазными электрическими машинами Советский патент 1987 года по МПК H02J3/46 

метрией нагрузки. При работе на параллельную нагрузку электрических машин 5 по вторичным обмоткам однофазных трансформаторов тока 6 потекут фазные токи. При симметричной нагрузке электрических машин 5 токи образуют симметричную систему токов, и их сумма равна нулю. Если изменится нагрузка одной из электрических машин, то меняется и значение фаз- ного тока этой машины. Тогда токи образуют несимметричную систему токов, и их суммарньм ток не будет равен нулю. Если мгновенное значение этого тока больше нуля, то он протекает через ключевой элемент 10, диод 18 и балластньш резистор 17.1 на нулевую шину 4. При протекании тока по балластному резистору 17..1 напряжение и,, которое подается на соответствующий вход сумматора 16, падает. Если мгновенное значение тока меньше нуля, то ток протекает через ключ 10

1.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического распределения активной нагрузки между параллельно работающими трехфазными электрическими машинами (синхронными генераторами, асинхронными электродвигателями и т.п.) при условии пропорционального распределения реактивных нагрузок.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем оценки общей несимметрии системы параллельно работающих электрических машин и выявления электрической машины с наибольшей несимметрией нагрузки.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит трехфазный источник питания с шинами 1-3 и шиной 4 нулевого потенциала, N трехфазных электрических машин 5; (N+1) однофазных трансформаторов 6 тока, 2(N-1) резисторов 7 и 8 и (N-1) переменных сопротивлений 9, объединенных в (N-1) звезду из двух резисторов 7 и 8 и переменного сопротивдиод 19 и балластный резистор 17.2 на нулевую шину 4. При протекании этого тока через резистор 17.2 падает напряжение Uj, которое подается на инвертирующий вход сумматора 16, котот рьй суммируют сигналы U, и U и подает выходной сигнал Ug-, на первый вход блока сравнения 11, на второй вход которого подается сигнал Ug с выхода источника регулируемого постоянного напряжения 20, выбираемьй исходя из допустимой степени несимметрии распределения активной нагрузки. Если Uj(,, Ug , то выходной сигнал блока сравнения 11 равен логической единице, если U g, г u , то он равен нулю. Т.о., зная-выходной сигнал блока сравнения 11, можно сразу опре- делить превосходит или нет степень несимметрии распределения активной нагрузки системы из параллельно ра- ботаюшдх электрических машин заданную степень несимметрии. 1 ил.

ления 9 каждая, (N-1) Ключевых элементов 10, блок 11 сравнения, элемент И 12, генератор 13 импульсов, кольцевой регистр 14 сдвига, имеющий N

ячеек (разрядов), (N-1) индикаторных элементов 15, например светодиодов, сумматор 16, два балластных (зталон-. ных) резистора 17.1 и 17.2, 2(N-1) диодов 18 и 19, источник 20 постоянного регулируемого напряжения, шина Пуск генератора 21 импульсов и ши- fta 22 установки в исходное состояние (эегистра 14 сдвига, при этом электрические машины 5 подключены к шинам

1-3 питания, в шины 1 и 2 электрической машины 5.1 включены первичные обмотки однофазных трансформаторов 6.1 и 6(N+1) тока соответственно, в шину 3 электрической машины 5.1

(1 2,N) включена первичная обмотка .однофазного трансформатора 6.1 (1 2,N) тока, первые отводы вторичных обмоток однофазных трансформаторов 6.1 (1 1,N+1) тока объединены меж- ду собой, вторые отводы вторичных обмоток трансформаторов 6.1 и 6(N+1) тока соединены соответственно со свобедными отводами резисторов 7.1 и 8.1 (1 2,N), к свободному отводу переменного сопротивления 9.1 (1 2,N) подключен второй отвод тран- . сформатора 6.1 (1 2,N) тока, нуле- с

вая точка звезда резисторов 7 и 8 и переменного сопротивления 9 подключена к информационному входу соответствующего ключевого элемента 10, к управляющему входу которого через fO токи I соответствующий индикаторный элемент 15 подключен выход соответствующей ячейки N-разрядного кольцевого регистра 14 сдвига, выход ключевого элемента 10.1 (1 2,N) соединен с ано- J5 дом диода 18.1 и с катодом диода 19.1, катоды диодов 18 объединены и подключены к суммирующему входу сумматора 16, а через балластный резистор 17.1 - с шиной 4 нулевого по- 20 тенциала, аноды диодов 19 объединены и лодключены к инвертирующему (вычитающему) входу сумматора 16, а через балластный резистор 17.2 - с шиной 4

сопротивлений 9 используются одина ковые активные сопротивления.

При работе на параллельную нагр ку электрических машин 5 по вторич обмоткам однофазных трансформаторо 6.тока потекут фазные токи: 6.1 ток IУ1Г , 6.(N+1) - ток 1, 6.1 (1 2,N) - ток ici При симметрич ной нагрузке электрических машин 5

Ai

81

образуют симметричную систему токов и их сумма рав на нулю.

Предположим, что нагрузка электр ческой машины 5.1 изменилась. При этом изменится значение тока I

Тогда токи I

С1

Ai

S1

Cl

образуют н

симметричную систему токов и их сум

I

марныи ток I 01 - J- А1 Если 1 р. (t)/ О, где 1 а, венное значение тока 1

+ I R-1 + I

С1

io,(t)

01

(t) - мгно- то ток

протекает через открытьи клю чевой эЛемент 10.1, диод 18.1 и бал ластный резистор 17.1 на нулевую ши ну 4 трехфазного источника питания.

нулевого потенциала, выход сумматора 25 При протекании тока по балластному

резистору 17.1 создается падение на ряжения и; J Ipj Ri (RJ - значение балластного резистора 17.1), которо подается на соответствующий вход су матора 16. Если 1 j (t) О, то ток ig.(t) протекает через открытый клю

чевой элемент 10.1, диод ластньш резистор 17.2 на

19.1 и бал нулевую ши

16 подключен к первому входу блока 11 сравнения, к второму входу которого подключен выход источника 20 регулируемого постоянного напряжения, выход блока сравнения связан с первым 30 входом элемента И 12, к второму входу которого подсоединен выход генератора 13 импульсов, а выход элемента И соединен с входом кольцевого регистра 14 сдвига, к входу генератора 13 35 рез балластный резистор 17.2 созда- импульсов подключена -шина 21 Пуск, ется падение напряжения U , 1,. х а к второму входу кольцевого регистра 14 сдвига подключена шина 22 установки в исходное состояние.

Резисторы 7 и 8 и переменное со- 40 противление 9 могут быть выполнены комплексными.

Генератор 13 импульсов может быть выполнен в виде генератора заданного

ну 4. При протекании тока ) че

X R 0, где RJ - значение балластно го резистора 17.2, которое подается на инвертирующий вход сумматора 16. Сумматор 16 суммирует сигналыU; и U,-j. .

В общем случае нагрузка может измениться не только у одной электрической машины 5.1. Поэтому через бал

тем электрическим машинам 5, у которых ток I (- увеличился по сравнению с номинальным. При этом на балластном

количества импульсов, например (N-1).45 ластное сопротивление 17.2 потекут Устройство работает следующим об- токи ), которые соответствуют разом.

В сходном состоянии сигналом по шине 22 установки в исходное состояние возбуждается первая ячейка N-paa- сопротивлении 17.1 возникает суммар- рядного кольцевого регистра 14 сдви- нов падение напряжения U, 0. га. Ключи 10 находятся в проводящем

состоянии (открыты). По шине 21 Пуск запускается генератор импульсов .

Предположим, что электрические машины 5 одинаковой мощности. В каче- ствег резисторов 7 и 8 и переменных

. Аналогично, через балластное сопротивление 17.2 потекут токи ig(t) 0 тех электрических машин, у которых при появлении асимметрии ток I j. уменьшился по сравнению с номинальным значением. При этом на балласт. с

fO токи I J520

80354

сопротивлений 9 используются одинаковые активные сопротивления.

При работе на параллельную нагрузку электрических машин 5 по вторичным обмоткам однофазных трансформаторов 6.тока потекут фазные токи: 6.1 токи I

ток IУ1Г , 6.(N+1) - ток 1, 6.1 (1 2,N) - ток ici При симметричной нагрузке электрических машин 5

Ai

81

образуют симмет

токи I

ричную систему токов и их сумма равна нулю.

Предположим, что нагрузка электрической машины 5.1 изменилась. При этом изменится значение тока I

Тогда токи I

С1

Ai

S1

Cl

образуют нетоки I

симметричную систему токов и их сум I

марныи ток I 01 - J- А1 Если 1 р. (t)/ О, где 1 а, венное значение тока 1

+ I R-1 + I

С1

0

io,(t)

01

(t) - мгно- то ток

протекает через открытьи ключевой эЛемент 10.1, диод 18.1 и балластный резистор 17.1 на нулевую шину 4 трехфазного источника питания.

При протекании тока по балластному

резистору 17.1 создается падение напряжения и; J Ipj Ri (RJ - значение балластного резистора 17.1), которое подается на соответствующий вход сумматора 16. Если 1 j (t) О, то ток ig.(t) протекает через открытый ключевой элемент 10.1, диод ластньш резистор 17.2 на

19.1 и бал- нулевую ширез балластный резистор 17.2 созда- ется падение напряжения U , 1,. х

рез балластный резистор 17.2 созда- ется падение напряжения U , 1,. х

ну 4. При протекании тока ) через балластный резистор 17.2 созда- ется падение напряжения U , 1,. х

X R 0, где RJ - значение балластного резистора 17.2, которое подается на инвертирующий вход сумматора 16. Сумматор 16 суммирует сигналыU; и U,-j. .

В общем случае нагрузка может измениться не только у одной электрической машины 5.1. Поэтому через балтем электрическим машинам 5, у которых ток I (- увеличился по сравнению с номинальным. При этом на балластном

ластное сопротивление 17.2 потекут токи ), которые соответствуют

сопротивлении 17.1 возникает суммар- нов падение напряжения U, 0.

. Аналогично, через балластное сопротивление 17.2 потекут токи ig(t) 0 тех электрических машин, у которых при появлении асимметрии ток I j. уменьшился по сравнению с номинальным значением. При этом на балластном сопротивлении 17.2 возникает суммарное падение напряжения U- О, в Сумматор 16 суммирует сигналы и, и и. Выходной сигнал сумматора 16 6ЫХ (и, - Uj) подается на первый вход блока 11 сравнения, на второй вход которого подан сигнал U.p с

выхода источника 20.регулируемого постоянного напряжения. Величина выбирается исходя из допустимой степени несимметрии распределения активной нагрузки в системе из параллельно работающих электрических машин.

Если , то выходной сиг- нал блока 11 сравнения равен логической единице, если U j, и„р , то выходной сигнал блока 11 сравнения равен нулю.

Таким образом, зная выходной сиг- нал блока 11 сравнения, можно сразу определить превосходит или нет степень несимметрии распределения активной нагрузки системы из параллельно работающих электрических машин за- данную степень несимметрии.

Выходной сигнал блока 11 сравнения подается на первый вход логического элемента И 12, на второй вход которого подаются импульсы с выхода гене- зо тальном принцип работы устройства не

ратора 13 импульсов-. Если выходной сигнал блока 11 сравнения не равен нулю, то выходные импульсы генератора 13 импульсов через элементы И 12 подаются на вход кольцевого регистра 14 сдвига, возбуждая поочередно его вторую, третью и т.д. ячейки.-Выходной сигнал возбужденной ячейки кольцевого регистра 14 сдвига подается на управляющий вход соответствующего ключевого элемента 10 через соответствующий индикаторный элемент 15. При подаче сигнала на управляющий вход элемента 10 он закрывается (ключевой элемент 10 может представлять собой размыкаюш;ий контакт реле, на обмотку которого подается сигнал с выхода соответствующей ячейки кольцевого регистра сдвига). .

При срабатывании ключевого элемента 10.1 (1 2,N) происходит отключение нулевой точки соответствующей звезды резисторов и переменного сопротивления от анода диода 18.1 и катода диода 19.1. Тем самым через балластные резисторы 17.1 или 17.2 не будет протекать ток ), что приведет к уменьшению выходного сиг35

40

45

50

55

изменяется.

В результате применения предлагаемого устройства расширяются функциональные возможности за счет непрерывной оценки (измерения) общей степени несимметрии распределения активной нагрузки системы параллельно работающих электрических машин и сравнения общей степени несиммётрии с заданной, что позволяет исключить аварийные ситуации, а также за счет выявления электрической машины с наибольшей несимметрией распределения активных нагр-узок и за счет использования устройства для распределения активной нагрузки параллельно работающих вращающихся и невращающихся электрических машин одинаковой или различной мощности.

Кроме того, упрощается техническая реализация процесса сравнения активных нагрузок базовой и другой электрических машин за. счет использования двух резисторов и одного переменного сопротивления, соединенных по схеме звезда. Упрощается техническая реализация учета различной мощности параллельно работающих электрических машин путем подбора значе

10

152025

80356

нала сумматора 16. Если измененный выходной сигнал сумматора 16 стал меньше Uon то выходной сигнал блока 11 сравнения станет равньгм нулю. Аналогично и выходной сигнал элемента . И 12 будет равен нулю. В кольцевом регистре 14 сдвига останется возбужденной i-я ячейка (i 2,N). При этом сработает индикаторный элемент 15.1, что будет свидетельствовать о том, что отключение нагрузки i-й электрической машины (i 2,N) от нагрузки первой мащины вносит наибольший вклад в общую несимметрию нагрузки системы параллельно работающих электрических машин 5.

Индикаторньм элемент 15 может быть оптически соединен с регулятором активного тока соответствующей электрической машины.

Если параллельно работают электрические машины 5 различной мощности, то предварительно подбирают значение

сопротивления 9 каждой звезды резисторов так, чтобы при номинальной нагрузке ток i.Ct) каждой звезды был равен нулю путем варьирования переменного сопротивления 9. В ос5

0

5

0

5

изменяется.

В результате применения предлагаемого устройства расширяются функциональные возможности за счет непрерывной оценки (измерения) общей степени несимметрии распределения активной нагрузки системы параллельно работающих электрических машин и сравнения общей степени несиммётрии с заданной, что позволяет исключить аварийные ситуации, а также за счет выявления электрической машины с наибольшей несимметрией распределения активных нагр-узок и за счет использования устройства для распределения активной нагрузки параллельно работающих вращающихся и невращающихся электрических машин одинаковой или различной мощности.

Кроме того, упрощается техническая реализация процесса сравнения активных нагрузок базовой и другой электрических машин за. счет использования двух резисторов и одного переменного сопротивления, соединенных по схеме звезда. Упрощается техническая реализация учета различной мощности параллельно работающих электрических машин путем подбора значения только одного переменного сопротивления звезды. Формула изобретения

Устройство для распределения активной нагрузки между параллельно работающими трехфазными электрическими машинами, содержащее N трансформаторов тока, (N-1) переменных сопротивлений, 3(N-1) диодов, где N - число трехфазных электрических машин, (JSI-1) трансформаторов тока включены в первую фазу трехфазного четырех-i/ проводного источника питания соответствующей электрической машины, одноименные выводы трансформаторов тока объединены, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем оценки общей несимметрии системы параллельно работающих электрических машин и выявления электрической машины с наибольшей несимметрией нагрузки, в.устройство введены 2(N-1) резисторов, (N-1) индикаторных и ключевых элементов, (Н+1)-й трансформатор тока, кольцевой регистр сдвига, два балластных резистора, сумматор, блок сравнения, источник регулируемого постоянного напряжения, элемент И, генератор импульсов, причем N-й и (Ы+1)-й трансформаторы тока включены во вторую и третью фазы трехфазного источника питания N-й электрической машины, одноименный зажим (N+1)ro

10

15

20

25

30

торов тока, переменные сопротивлени и резисторы объединены в (N-1) зве ду из двух резисторов и одного пер менного сопротивления, свободные вы воды первого и второго резисторов и третьего переменного сопротивлени i-й (i 1,N-1) звезды соединены со свободными выводами соответствен но N-ro, (N+1)-ro и i-ro.(i 1,N-1 трансформаторов тока, нулевая т-очка звезды соединена с информационным входом соответствующего ключевого элемента, управляющий вход которого через индикаторный элемент подключе к выходу соответствующей ячейки кол цевого регистра сдвига, а выход - с анодом первопо диода и с катодом вто рого диода, катоды первых диодов объединены и соединены с суммирукицим входом сумматора, а через первый бал ластный резистор - с нулевой шиной трехфазного источника питания, аноды вторых диодов объединены и соединены с инвертирующим входом сумматора, а через второй балластный резистор - с нулевой шиной трехфазного источник питания, выход сумматора соединен с первым входом блока сравнения, к второму входу которого подключен выход регулируемого источника постоянного напряжения, выход блока сравнения связан с первым входом элемента И, к второму входу которого подключе

выход генератора импульсов, а выход

трансформатора-тока подключен к объе- элемента И соединен с первым входом диненным зажимам других трансформа-кольцевого регистра сдвига.

Редактор С.Пекарь Заказ 6004/54

Составитель О.Наказная

Техред М.ХоданичКорректор С.Шекмар

Тираж 618 Подписное

ВНИЮШ Государственного комитета СССР

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

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

, 10

15

20

25

30

358035 S

торов тока, переменные сопротивления и резисторы объединены в (N-1) звезду из двух резисторов и одного переменного сопротивления, свободные выводы первого и второго резисторов и третьего переменного сопротивления i-й (i 1,N-1) звезды соединены со свободными выводами соответственно N-ro, (N+1)-ro и i-ro.(i 1,N-1) трансформаторов тока, нулевая т-очка звезды соединена с информационным входом соответствующего ключевого элемента, управляющий вход которого через индикаторный элемент подключен к выходу соответствующей ячейки кольцевого регистра сдвига, а выход - с анодом первопо диода и с катодом второго диода, катоды первых диодов объединены и соединены с суммирукицим входом сумматора, а через первый балластный резистор - с нулевой шиной трехфазного источника питания, аноды вторых диодов объединены и соединены с инвертирующим входом сумматора, а через второй балластный резистор - с нулевой шиной трехфазного источника питания, выход сумматора соединен . с первым входом блока сравнения, к второму входу которого подключен выход регулируемого источника постоянного напряжения, выход блока сравнения связан с первым входом элемента И, к второму входу которого подключен

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического распределения активной нагрузки между параллельно работающими трехфазными электрическими мапшнами одинаковой или разной мощности при условии пропорционального разделения реактивных нагрузок. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем оценки общей несимметрии системы параллельно работающих электрических машин и выявления элек- тоической машины с наибольшей несимю (Л со ел 00 О СО СП