Устройство для защиты бесщеточной синхронной машины от повреждения в системе возбуждения Советский патент 1990 года по МПК H02H7/06 

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано для защиты бесщеточных синхронных машин, имеющих вспомогательный генератор переменного тока и вращающийся полупроводниковый выпрямитель, например синхронный возбудитель, при повреждениях в неподвижных и вращающихся частях системы возбуждения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможносФей путем обеспечения защиты при отказах в блоке управления, обрыве цепи обмотки возбуждения, пробое вентиля вращающегося выпрямителя, коротком замыкании на выводах вращающегося выпрямителя,

На фигсI приведена блок-схема бесщеточной синхронной машины и устройства для защиты ее от повреждений в системе возбуждения; на фиг„2 - варианты выполнения отдельных блоков устройства; на - зависимость напряжения возбуждения от тока возбуждения з

Бесщеточная синхронная машина (БСМ) содержит собственно машину 1, вращающийся выпрямитель 2, синхронный возбудитель 3, блок 4 управления

СП 4 СП Ю

%

датчики 5 и 6 постоянной и переменной составляющих тока возбуждения возбудителя, делитель 7 напряжения, двух- пороговый компаратор 8 со схемой ИЛИ на два входа, однопороговый компаратор 9, блок 10 задержки, исполнительный орган II, блок 12 сигнализации, выключатель 13 бесщеточной синхронной машины, при этом двухпороговый компаратор состоит из двух однопоро- говых 14 и 15 компараторов. Неинвертирующий вход первого однопорогового 14 компаратора соединен г. выводом 16 делителя 9 напряжения, а вывод 17 соединен с инвертирующим входом второго однопорогового 15 компаратора. На два других входа однопороговых компараторов поступает сигнал с датчика переменной составляющей.

Устройство работает следующим образом,

В нормальном режиме работы БСМ через обмотку возбуждения возбудителя протекает ток, который содержит пос- тоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая определяется выпрямленным значением напряжения блока управления и активным сопротивлением обмотки возбуждения возбудителя. Переменная составляющая определяется током фаз синхронного возбудителя и пропорциональна току возбуждения БСМ и обусловлена особенностями работы возбудителя через вращающийся вы-- прямитель на обмотку возбуждения (выпрямительная нагрузка). В токе присутствует также переменная составляющая, связанная с пульсацией выпрямленного напряжения блока управле- ния, однако этой переменной составляющей можно пренебречь, так как индуктивное сопротивление обмотки возбуждения1, возбудителя на частоте пульсаций достаточно велико по сравнению с ее активным сопротивлением. Переменная и постоянная составляющие тока йозбуждения возбудителя выделяются с помощью датчиков 5 и 6, которые получают сигналы с резистора, имеющего сопротивления на 1-2 порядка меньше, чем активное сопротивление обмотки возбуждения возбудителя и включенного последовательно в ее цепь. Переменная составляющая усиливается и преобразуется в постоянное напряжение. Сигналы датчиков 5 и 6 поступают на двухпороговый компаратор 8. При этом низший, отличный от нуля

потенциал постоянном составляющей, снимаемый с вывода 16 делителя 7, подается на неинвертирующий вход первого однопорогового 14 компаратора, входящего в состав двухпорогового компаратора 8, а высший потенциал вывода 17 делителя подается на инвертирующий вход второго однопорогового 15 компаратора. На два других входа однопороговых компараторов поступает регулируемый сигнал датчика переменной составляющей. При настройке схемы защиты в номинальном режиме работы БСМ выбирается уронень сигнала датчика переменной составляющей, равный среднеарифметическому значению от низшего и высшего значе гия потенциалов, снимаемых с делителя 7 В нормальном режиме- работы ВСМ снгн.п датчика переменной составляющей находится в диапазоне между высшим и низшим уровнями потенциалов делителя (фиг.З), где i{n- ток возбуждения возбудителя; 1Гвмн„; if8Mt wH ifbmM- соответственно его минимально допустимое, номинальное и форсировочное значения; Uq - напряжение датчиков постоянной и переменной составляющих тока возбуждения возбудителя; Ug,c,nc ныспий потенциал делителя; U Q-WUH низший потенциал делителя; U, - напряжешь датчика переменной составляющей; Uonop опорное напряжение, подаваемое на однопороговый компаратор 9, В этом случае на выходе двухпорогового компаратора сигнал отсутствует. В аварийных режимах сигнал датчика переменной составляющей не остается в установленном диапазоне; либо превышает высший установленный потенциал на делителе, либо становится меньше низшего потенциала делителя. В первом случае происходит переключение второго однопорогового компаратора и на его выходе появляется положительный потенциал, который через схему ИЛИ и блок 10 временной задержки вызывает срабатывание исполнительного органа 11. Во втором случае происходит срабатывание защиты по сигналу первого однопорогового компаратора.Срабатывание защиты по низшему уровню И„ /чин делителя 7 происходит при коротком замыкании на выводах вращающегося выпрямителя. При этом токи фаз возбудителя становятся синусоидальными в отличии от нормального режима, когда они имеют

форму, близкую к прямоугольной. Переменная составляющая резко уменьшается и происходит срабатывание двух- порогового компаратора по низшр гу уровню делителя Аналогичная ситуация возникает при обрыве в цепи обмотки возбуждения синхронной машины, например при разрыве междуполюсной перемычки, когда сигнал датчика пос- тоянной составляющей сохраняет свое значение, а датчик переменной составляющей выдает сигнал, связанный только с пульсациями выпрямленного напряжения блока управления, которым мож- но пренебречь. Срабатывание защиты п высшему уровню U« МО-НС делителя 7 происходит при пробое вентиля вращающегося выпрямителя 2 или при асинхронном ходе машины при потере возбуждения возбудителя в связи с отказами в блоке 4 управления.

При обрыве в цепи обмотки возбуждения возбудителя или отказе в блоке управления, вызывающем развозбуж- дение машины, когда она без нагрузки продолжает вращаться с синхронной скоростью на реактивном моменте, сигналы датчиков постоянной и переменной составляющих становятся равны- ми нулю и за счет опорного напряжения происходит переключение однопорого- вого компаратора 9, сигнал которого через блок задержки вызывает срабатывание исполнительного органа 11. Таким образом, введение в схему защиты двухпорогового 8 и однопорогово- го 9 компараторов позволяет выявить определенные виды повреждений в системе возбуждения БСМ.

Для индикации вида повреждения и сохранения информации о нем после отключения машины от сети с помощью исполнительного органа 11, воздействующего на выключатель 13 синхронной машины, в схему защиты вводится блок 12 сигнализации, В блоке расположены три схемы И на два входа по числу однопороговых компараторов в устройстве. На их первые входы посту- лают сигналы соответствующих одно- пороговых компараторов, на вторые входы заведен сигнал исполнительного органа 1I. При повреждении в системе возбуждения после задержки по

0

5

, 5

р 5 0

5 0

и про- триггерной схевременн, определяемой установкой блока 10 задержки, и срабатьтании исполнительного органа на одну из схем И.поступают два сигнала исходят переключение in, с соответствующей индикацией и запоминание информации о виде повреждения в системе возбуждения при последующем отключении г помощью выключателя 13 БСМ от сети.

I

Формула изобретения

Устройство для запдеты бесщеточной синхронной машины от повреждений в системе возбуждения с блоком управления тиристорами, питающим обмотку возбуждения возбудителя выпрямленным током, содержащее датчики постоянной и переменной составляющих тока возбуждения возбудителя, предназначенные для подключения к блоку управления, блок временной задержки, выход которого подключен к исполнительному органу, выход которого предназначен для подключения к блоку управления и выключателю генератора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения защиты при отказах в блоке управления, обрыве цепи обмотки возбуждения, коротком замыкании и пробое вентиля вращающегося выпрямителя, дополнительно введены однопороговый и двухпороговый компараторы, делитель напряжения, блок сигнализации, а исполнительный орган снабжен дополнительным выходом, который соединен с первым входом блока сигнализации, второй вход которого соединен с первым выходом од- нопорогового компаратора, второй выход которого соединен с входом блока задержки, который соединен также с выходом двухпорогового компаратора, два других выхода которого соединены с вторым и третьим входами блока сигнализации, а выход датчика постоянной составляющей соединен с входом однопорогового компаратора и через делитель напряжения - с первым входом двухпорогового компаратора, второй вход которого соединен с выходом датчика переменной составляющей.

1 JT

Изобретение относится к электротехники и может быть использовано для защиты бесщеточных синхронных машин. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Это достигается за счет введения однопорогового и двухпорогового компараторов, делителя напряжения и блока индикации. В аварийных режимах сигнал датчика переменной составляющей не остается в установленном диапазоне - либо превышает высший установленный потенциал на делителе, либо становится меньше низшего потенциала делителя. Срабатывание по низшему уровню происходит при коротком замыкании на выводах вращающего выпрямителя или при обрыве в цепи обмотки возбуждения синхронной машины. Срабатывание по высшему уровню происходит при пробое ветиля вращающегося преобразователя или при асинхронном ходе машины, связанном с потерей возбуждения врозбудителя при отказах в блоке управления. В обоих случаях происходит отключение машины с выдержкой времени, а в блоке индикации появляется соответствующая сигнализация. 3 ил.

мVA™ bin iff Фиг.3

Составитель С.Евдокимов. Редактор Л.Гратилло Техред Л.СврдюковаКорректор О.Ципле

Заказ 495

Тираж 471

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фиг.}

-4 й

Фиг, г

хмакс

Нормальный

Подписное