Устройство для возбуждения синхронной электрической машиной Советский патент 1991 года по МПК H02P9/14 

Ј

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение энергетических показателей. С этой целью в устройство для возбуждения синхронной машины введены герконовые реле с катушками 20, 21, 22, включенными последовательно с тиристорами катодной группы управляемого преобразователя 1. Замыкающие контакты 23, 24, 25 реле через четвертый управляемый замыкающий ключ 26 параллельно подключены к размыкающему контакту 17 цепи управления гасящего тиристора 15 узла гашения. Управление ключами 17, 26 и 4 производится от блока управления 19. В процессе коммутации тиристоров преобразователя 1 коммутирующий конденсатор 14 узла гашения заряжается через диод 16 до максимального значения. При уменьшении ЭДС преобразователя 1 конденсатор 14 разряжается через гасящий тиристор 15, снижая амплитуду пульсаций ЭДС преобразователя 1. 1 ил.

Os

2

СА

t

параллельно подключены к размыкающему контакту 17 цепиуправления гасящего тиристора 15 узла гашения. Управление ключами 17, 26 и 4 производится от блока 19 управления. В процессе коммутации тиристоров преобразователя 1 коммутирующий конденИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах возбуждения синхронных электрических машин, преимущественно синхронных электродвигателей, имеющих в своем со- ставе управляемый тиристорный возбудитель для питания обмотки возбуждения.

Целью изобретения является повышение энергетических показателей.

На чертеже представлена принципи- альная схема устройства для возбуждения синхронной электрической машины.

Устройство для возбуждения синхронной электрической машины содержит управляемый преобразователь 1, выполненный на тиристорах анодной и катодной групп, соединенных между собой по трехфазной мостовой схеме. Выходы преобразователя подключены к обмотке 2 возбуждения синхронной машины 3. Управляющие электроды тиристоров катодной группы преобразователя через три замыкающих ключа 4, выполненных с выдержкой времени на размыкание, соединены с выходами первого блока 5 управления. Параллельно выходам преобрази- вателя 1 подключена пускозащитная цепь 6, составленная из последовательно соединенных между собой встречно-параллельно включенных тиристоров 7 и 8 и пускового резистора 9. Цепь управления тиристором 7 составлена из последовательно соединенных встречно включенных стабилитрона 10 и диода 11, а цепь управления тиристором 8 - из последовательно соединенных встречно включенных стабилитрона 12 и ди- ода 13. Каждая цепь управления включена между анодом и управляющим электродом соответствующего тиристора.

Параллельно выходам преобразователя 1 подключен узел гашения поля, составлен- ный из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора 14 и гасящего тиристора 15, шунтированного встречно включенным диодом 16. Цепь управления гасящим тиристором 15 составлена из по- следовательно соединенных размыкающего ключа 17 и токоограничивающей цепи 18 и включена между управляющим электродом тиристора 15 и анодным выходом преобразователя 1. Управляющий вход размыкающего ключа 17 подключен к первому выходу втосатор 14 узла гашения заряжается через диод 16 до максимального значения. Приуменьшении ЭДС преобразователя 1 конденсатор 14 разряжается через гасящий тиристор 15, снижая амплитуду пульсаций ЭДС преобразователя 1, 1 ил.

рого блока 19 управления. В устройство введены три герконовых реле с катушками 20, 21 и 22 и замыкающими ключами 23,24 и 25. Каждая катушка герконового реле включена последовательно с одним из тиристоров катодной группы, а замыкающие ключи 23, 24 и 25 реле через четвертый замыкающий ключ 26 устройства подключены параллельно размыкающему ключу 17, выполненному с выдержкой времени на замыкание. Управляющий вход ключа 26 подключен к второму выходу блока 19 управления, третий выход которого соединен с управляющими входами ключей 4 и управляющими входами ключей в цепи управления тиристоров анодной группы преобразователя, посредством которых управляющие цепи подключены к выходу блока 5 управления.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при отключенном статоре синхронной электрической машины 3 разомкнуты замыкающие ключи 23, 24, 25, 26 и 4 а размыкающий ключ 17 замкнут. Коммутирующий конденсатор 14 разряжен.

При асинхронном пуске при подаче напряжения на статор синхронной электрической машины 3 пусковой ток от ЭДС обмотки 2 возбуждения замыкается через пускоза- щитную цепь 6 и элементы узла гашения поля - коммутирующий конденсатор 14, гасящий тиристор 15 и диод 16. Это приводит (с емкостной компенсации части индуктивного сопротивления по продольной оси эквивалентной схемы замещения машины с одновременным обменом энергией частоты скольжения между обмоткой 2 возбуждения и конденсатором 14. в результате чего возрастает электромагнитный момент синхронной машины в режиме асинхронного пуска.

При достижении ротором подсинхрон- ной скорости на блок 19 управления гасящим тиристором 15 поступает включающий сигнал (например, от реле пускового тока статора или блока скольжения), что приводит к его включению.

При включении блока 19 управления размыкается ключ 17 и замыкается ключ 26 и группа ключей 4 (по числу каналов управ

ления преобразователя 1), что приводит к включению управляемого преобразователя 1. В обмотке 2 возбуждения появляется постоянный ток, и происходит синхронизация электрической машины 3. Одновременно от управляемого преобразователя 1 через диод 16 происходит заряд коммутирующего конденсатора 14 напряжением полярности, показанной на чертеже. При коммутации тиристоров катодной группы преобразователя 1 срабатывают поочередно герконовые реле 20, 21 и 22, что приводит к замыканию ключей 23, 24 и 25 и подключению цепи управления гасящим тиристором 15 через токоограничивающую цепь 18 к обмотке 2 возбуждения, которая в данном устройстве является автономным источником энергии. Если мгновенное значение ЭДС преобразователя 1 становится меньше, чем напряжение заряда коммутирующего конденсатора 14, то включается гасящий тиристор 15 и разряжает конденсатор 14 на обмотку 2 возбуждения, что приводит к уменьшению пульсаций напряжения на обмотке возбуждения и снижению потребления мощностей искажения и полной мощности из сети. Если ,же мгновенное значение ЭДС преобразователя выше, чем напряжение на конденсаторе 14, то происходит дополнительный подзаряд коммутирующего конденсатора 14. При отрицательном значении мгновенной ЭДС преобразователя, что имеет место в режиме номинального возбуждения,накопленная в индуктивности обмотки 2 возбуждения энергия замыкается по контуру: обмотка 2 возбуждения - гасящий тиристор 15 - коммутирующий конденсатор 11 - обмотка 2 возбуждения, а не возвращается в сеть, что уменьшает установленную мощность возбудительного трансформатора.

Форсированное гашение магнитного поля осуществляется следующим образом.

Блоком 19 управления по сигналу максимально токовой или нулевой защиты (воздействующей также на коммутационный аппарат статора синхронной машины) размыкается ключ 26, затем с выдержкой времени, соответствующей 1-3 периодам питающего напряжения, снимаются управляющие импульсы с преобразователя 1 группой ключей 4 и замыкается ключ 17, При полном исчезновении напряжения с возбудительного трансформатора напряжение на коммутирующем конденсаторе 14 выше ЭДС преобразователя, а при частичной посадке напряжения коммутирующий конденсатор 14 за 1-3 периода через диод 16 заряжается до максимального значения мгновенной ЭДС преобразователя 1. При замыкании ключа 17 включается гасящий тиристор через токоограничивающую цепь 18 от воз бужденной обмотки 2 ротора и встречным напряжением предварительно заряженного конденсатора 14 происходит запирание

преобразователя 1. После запирания преобразователя 1 колебательный разряд конденсатора 14 форсированно снижает величину тока в контуре, образованном плюсовой обкладкой конденсатора 14, обмоткой 2 воз0 буждения, гасящим тиристором 15 и минусовой обкладкой конденсатора 14. При достижении током в обмотке 2 возбуждения нулевого значения перезаряженный конденсатор 14 разряжается по

5 контуру, образованному плюсовой обкладкой конденсатора 14, диодом 16 оСмоткой 2 возбуждения и минусовой обкладкой конденсатора 14, в результате чего происходит изменение направления тока в обмот ке воз0 буждения, сопровождающееся устранением остаточной ЭДС обмотки статора.

В качестве блока 5 управления преобразователем 1 может быть использована стандартная (типовая) система импульсио-фазового

5 управления.

Блок 19 управления гасящим тиристором может быть выполнен, например, в виде реле, получающего питание через последовательно соединенные замыкающий блок0 контакт коммутационного аппарата статора и соответствующий контакт синхронизирующего элемента - контакт реле пускового тока статора, если синхронизация выполняется в функции тока, либо контакт блока

5 скольжения. При этом замыкающий ключ выполнен без выдержки времени, группы ключей 4 имеет выдержку при размыкании, соответствующую 1-3 периодам питающего напряжения, причем выдержка ключа 17 на

0 замыкание берется на (0,5-1) периода больше выдержки времени группы ключей 4.

В качестве токоограничивающей цепи 18 могут быть применены встречно-последовательно соединенные диод и стабилит5 рои.

Автономным источником отпирающего сигнала является возбужденная обмотка ротора.

Таким образом, пусковые режимы синх0 ронной машины обеспечиваются пускоза- щитной цепью и элементами узла гашения поля: коммутирующим конденсатором, гасящим тиристором и диодом, что приводит к возрастанию среднего асинхронного мо5 мента.

Устройство позволяет снизить мощность искажения на 35-40% и повысить коэффициент мощности на 2,5-3,4% в зависимости от режима возбуждения синхронной машины, STO повышает энергетические показатели.

Формула изобретения Устройство для возбуждения синхронной электрической машины, содержащее управляемый преобразователь с выходом для подключения к обмотке возбуждения синхронной электрической машины, составленный из соединенных между собой по мостовой трехфазной схеме тиристоров анодной и катодной групп, управляющие цепи тиристоров катодной группы через три управляющих замыкающих ключа с выдержкой времени на размыкание подключены к выходам первого блока управления, три управляющих замыкающих ключа тиристоров анодной группы, пускозащитную цепь, составленную из последовательно соединенных между собой встречно-параллельно включенных тиристоров и пускового резистора и подключенную параллельно выходу управляемого преобразователя, узел гаше- ния поля, составленный из последовательно соединенных между собой коммутирующего конденсатора и тиристора, шунтированного встречно включенным диодом и снабженного цепью управления, выполненной в виде после- довательно соединенных токоограничивающей цепи и управляемого размыкающегося ключа, управляющим входом соединенного с первым выходом второго блока управления, вторым выходом соединенного с управляющим входом четвертого замыкающего ключа, третий выход второго блока управления соединен с управляющими входами замыкающих ключей в цепях управления тиристоров катодной и анодной групп, о т- личающееся тем, что, с целью повышения энергетических показателей, в него введены три герконовых реле, катушка каждого из которых соединена последовательно с соответствующим тиристором катодной группы, а замыкающие контакты упомянутых реле через четвертый замыкающий ключ подключены параллельно размыкающему ключу цепи управления гасящего тиристора, выполненному с выдержкой времени на замыкание, превышающей по величине выдержку времени управляемых замыкающих ключей в цепи управления тиристоров катодной группы, а управляющие ключи в цепи управления тиристоров анодной группы подключены к выходу первого блока управления.