Устройство для возбуждения синхронной электрической машины Советский патент 1988 года по МПК H02P1/50 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам возбуждения синхронных электрических машин.

Цель изобретения - повышение надежности путем сокраш,ения длительности асинхронного режима.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит синхронную электрическую машину 1 с обмоткой 2 возбуждения, подключенную через блок 3 инвертирования к тиристорному возбудителю 4. Параллельно обмотке 2 возбуждения подключено пусковое сопротивление 5, снабженное тиристорным ключом 6. Блок 3 инвертирования содержит два тиристора 7 прямого тока и два тири,стора 8 обратного тока, управляюшие электроды которых подключены к выходам блока 9 управления, два входа которого подключены к выходам пятого 10 и шестого 11 логических элементов И. Первые входы логических элементов И 10 и 11 подключены -к соответствуюш,им выходам RS-триггера 12, входы R и S которого подключены соответственно к выходу третьего 13 и четвертого 14 логических элементов И.

Параллельно обмотке 2 возбуждения подключен первый датчик 15 напряжения возбуждения, первый выход которого через третий формирователь 16 импульсов подключен к вторым входам четвертого и первого логических элементов И 14 и 17. Второй выход первого датчика 15 напряжения возбуждения через четвертый формирователь 18 импульсов подключен к первым входам третьего и второго логических элементов И 13 и 19. К выводам тиристорного возбудителя 4 подключен второй датчик 20 напряжения возбуждения, выход которого через второй формирователь 21 импульсов, логический элемент НЕ 22 подключен к второму и первому входу третьего и четвертого логических элементов И 13 и 14, а через одновибратор 23 подключен к третьим входам пятого и шестого логических элементов И 10 и 11. Выход измерителя 24 активной мош,ности через диод 25, пороговый элемент 26, первый формирователь 27 импульсов подключен к второму и первому входам первого и второго логических элементов И 17 и 19. Выходы первого и второго логических элементов И 17 и 19 через логический элемент ИЛИ 28 подключен к счетному входу RS-триггера 12 и входу «Стоп тиристорного возбудителя 4. Вход «Пуск тиристорного возбудителя 4 через пятый формирователь 29 импульсов подключен к вторым входам пятого и шестого логических элементов И 10 и 11. Синхронная электрическая машина подключена к питающей сети через выключатель 30.

Устройство работает следующим образом.

Пуск синхронной электрической машины (двигательный режим) производят любым

из известных способов (например, прямой асинхронный пуск), путем включения выключателя 30. Одновременно с подачей напряжения на статор синхронной машины напряжение питания поступает на блоки 9- 29 (цепи питания не приведены).

При подаче возбуждения (команды на вход «пуск тиристорного возбудителя 4 подают в функции тока статора I, времени t

« или скольжения S) постоянный ток от тиристорного возбудителя 4 через блок 3 инвертирования поступает на обмотку 2 возбуждения. Полярность напряжения на обмотке 2 возбуждения зависит от того, какие пары тиристоров блока инвертирования в дан5 ный момент открыты - тиристоры 7 прямого тока или тиристоры 8 обратного тока. Полярность напряжения. возбуждения в момент подачи возбуждения выбирается такой, чтобы вращающий момент на валу был положительным. Выбор первоначальПU

НОИ полярности напряжения возбуждения осуществляют с помощью блоков 15, 16, 13, 14, 18, 12, 22, 20 и 21.

Напряжение на обмотке 2 возбуждения

5 во время пуска имеет частоту скольжения и с помощью первого датчика 15 напряжения формирователей 16 и 18 импульсов преобразуется в последовательность импульсов. Эти импульсы поступают на входы R и S триггера 12 через третий и четвертый

0 логические элементы И 13 и 14. Прохождение импульсов через элементы И 13 и 14 обеспечивается подачей импульса от элемента НЕ 22 при отсутствии напряжения на выходе тиристорного возбудителя 4. Триггер 12 переключается в зависимости от полярно5 сти напряжения на обмотке возбуждения 2 до момента подачи тока возбуждения. Сигнал с выходов триггера 12 не поступает на блок 9 управления инвертора, поскольку до подачи тока возбуждения на вторые входы пятого и шестого логических

элементов И 10 и 11 присутствует запре- щающий сигнал.

При подаче команды на вход «Пуск тиристорного возбудителя 4 пятый формиро5 ватель 29 импульсов формирует сигнал разрешения на вторые входы элементов И 10 и 11. Появление постоянного напряжения возбуждения на втором датчике. 20 напряжения приводит к формированию запре- щающего сигнала, поступающего на пер0 вый и второй входы логических элементов И 14 и 13 и введению запрета на дальнейшее переключение триггера 12. Одновибратор 23 создает удлиненный импульс после появления напряжения. Этот импульс обеспе чивает прохождение сигнала от одного из

5 выходов триггера 12 один из логических элементов И 10 и 11 на блок 9 управления инвертора и включение пары тиристоров прямого 7 или обратного 8 тока. Постоянный ток от тиристорного возбудителя 4 поступает в обмотку 2 возбуждения.

Если в промежутке времени от подачи возбуждения до входа в синхронизм на валу синхронной электрической машины появляется отрицательный момент (генераторный режим), то измеритель 24 активный мощности выдает импульс, который через диод 25, пороговый элемент 26, первый формирователь 27 импульсов преобразуется в нормированный положительный импульс, поступающий на второй и первые входы логических элементов И 19 и 17. Поскольку на выходе одного из формирователей импульсов 16 или 18 присутствует положительный сигнал, то на выходе одного из элементов И 19 и 17 появляется положительный импульс, который, проходя через элемент ИЛИ 28, переключает триггер 12 (через его счетный вход) и кратковременно (на 30 или 60 элект. град, в зависимости от схемы возбудителя 4) отключает напряжение на выходе тиристорного возбудителя 4. Эта пауза необходима для закрытия инвертора 3. После повторного появления напряжения на выходе тиристорного возбудителя 4 удлиненный импульс на выходе одновибратора 23 обеспечивает прохождение сигнала через один из логических элементов И 10 и 11 на блок 9 управления инвертора. При этом полярность постоянного тока в обмотке возбуждения изменяется на противоположное.

По этой причине вращающий момент на валу (в двигательном режиме) становится положительный и электрическая машина втягивается в синхронизм. Процесс изменения полярности тока в обмотке возбуждения может повторяться несколько раз до вхождения в синхронизм.

Если по какой-либо причине (увеличение нагрузки, снижение напряжения и др.) синхронная электрическая машина выходит из синхронизма, то процесс ресинхронизации начинается с момента появления сигнала на выходе измерителя 24 мощности. При этом изменение полярности тока возбуждения происходит аналогично описанному выше. Измеритель 24 активной мощности должен быть безынерционным.

Работа тиристорного ключа 6 и отключение тиристоров 7 и 8 происходит так, как предусмотрено алгоритмом используемого тиристорного возбудителя 4. Вместе с тем, выбор полярности напряжения возбуждения из условия получения положительного момента на валу приводит к облегчению процесса запирания тиристорного ключа 6 в момент подачи возбуждения.

Блок 9 управления осуществляет раздельное управление пар тиристоров прямого 7 и обратного 8 тока. С момента подачи возбуждения от тиристорного возбудителя 4 до вхождения в синхронизм полярность магнитного поля ротора, создаваемого обмоткой 2 возбуждения относительно вращающегося магнитного поля статора такова, что момент на валу поддерживается одного положительного знака (двигательный режим). Это приводит к снижению времени пуска и вхождения в синхронизм. По этой причине ток возбуждения может быть подан при значительно больщих скольжениях, например 0,1-0,2 и более (обычно

подача возбуждения соответствует скольжению 0,05). Поддержание положительного момента на валу благотворно влияет на внешнюю сеть электроснабжения, поскольку исключаются резкие скачки напряжения.

5 При потере возбуждения (работа АВР, АПВ в цепях собственных нужд) последующее восстановление синхронного режима обеспечивается переключением триггера 12 по входам RS импульсами от формирователей 16 и 17.

0 В этом случае выбор полярности тока возбуждения при восстановлении напряжения на возбудителе происходит аналогично описанному выше.

Сокращение длительности асинхрон5 ного режима обеспечивается за счет принудительного запирания тиристоров блока 3 инвертирования с помощью управляющих импульсов, подаваемых на тиристорный возбудитель, который формирует бестоковую паузу в цепи возбуждения синхронно элек0 трической мащины.

Устройство позволяет осуществить пуск синхронной электрической машины (двигателя) под нагрузкой (особенно это важно, когда механизм имеет вентиляторную характеристику момента), осуществить автомати5 ческую ресинхронизацию при асинхронном ходе уменьшить время пуска, уменьшить потери энергии на пуск и снизить перегрев ротора при пуске При этом работа регулятора возбуждения и форсировка возбуждения не нарушается.

0

Формула изобретения

Устройство для возбуждения синхронной электрической машины, содержащее тиристорный возбудитель, на выходе которого пара ллельно Бключеный блок инвертирования и последовательно соединенные между собой пусковой резистор и тиристорный ключ, блок управления, выходы которого подключены к управляющим электродам тиристоров блока инвертирования, датчик напряжения возбуждения, подключенный к выходу блока инвертирования, измеритель активной мощности, выход которого через диод, пороговый элемент и формирователь импульсов связан с первыми входами первого

и второго логических элементов И, КЗ-триггер и последовательно соединенные между собой второй формирователь импульсов и логический элемент НЕ, отличающееся тем.

что, с целью повышения надежности путем сокращения длительности асинхронного режима, введены второй датчик напряжения возбуждения, подключеный к входу блока инвертирования, третий, четвертый, пятый и шестой логические элементы И, логический элемент ИЛИ, третий, четвертый и пятый формирователи импульсов и одновиб- ратор, при этом входы блока управления соединены с выходами пятого и шестого логических элементов И, первые входы которых подключены к соответствуюш,им выходам RS триггера, а вторые входы указанных логических элементов - к выходу пятого формирователя импульсов, вход которого соединен с входом «Пуск тиристорного возбудителя, R и S-входы RS-триггера под- ключены соответственно к выходам третьего и четвертого логических элементов И, первый вход третьего и второй вход второго логических элементов И соединены с выходом четвертого формирователя импульсов, вторые входы первого и четвертого логических элементов И подключены к. выходу третьего формирователя импульсов, входы третьего и четвертого формирователей импульсов соединены с выходом первого датчика напряжения возбуждения, первый вход четвертого и второй вход третьего логических элементов И - к входу одновибрато- ра и к выходу логического элемента НЕ, выход одновибратора соединен с третьими входами пятого и шестого логических элементов И, вход логического элемента НЕ соединен с выходом второго формирователя импульсов, входы которого подключены к выходу второго датчика напряжения возбуждения, выходы первого и второго логических элементов И соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу RS-триггера и к входу «Стоп тиристорного возбудителя.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности путем сокращения длительности асинхронного режима. Указанная цель достигается тем, что в устройство для возбуждения синхронной машины вве дены датчик 20 напряжения возбуждеккя. подключенный к входу блока 3 инвертирования, логические элементы И 10, 11, 13 к Ь, логический элемент ИЛИ 29, формирователи 16, 18 и 28 импульсов и одновибратор 23. Устройство позволяет осуществить пуск синхронной машины 1 под нагрузкой, автоматическую ресинхронизацию при асинхронном пуске и снизить перегрев ротора при пуске. 1 ил. i С/: с