Устройство для реверсивного регулирования возбуждения электрической машины с продольно-поперечными обмотками возбуждения Советский патент 1991 года по МПК H02P9/14 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах возбуждения электрических машин переменного тока, а именно синхронных генераторов с продольно-поперечным возбуждением, асинхронизированных генераторов, турбогенераторов.

Цель изобретения - повышение надежности, КПД и улучшение массогабаритных показателей.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для реверсивного регулирования возбуждения электрической машины с продольно-поперечными обмотками возбуждения.

Устройство для реверсивного регулирования возбуждения электрической машины 1, подключенной первичной цепью пофазно к сети 2 переменного тока через блочный трансформатор 3, содержит продольную 4 и поперечную 5 обмотки возбуждения, соединенные соответственно первыми выводами через первое 6 и второе 7 контактные кольца с первым 8 и вторым 9 автоматами гашения поля, первый из которых через первый уравнительный реактор 10 связан с катодной группой первого управляемого мостового выпрямителя 11 и непосредственно подключен к анодной группе второго мостового выпрямителя 12, а второй автомат гашения поля 9 подключен к первому выводу третьего уравнительного реактора 13, силовые входы первого 11 и второго 12, а также четвертого 14 и третьего 15 мостовых выпрямителей попарно соединены с выходами соответственно первой 16 и второй 17 электрически не связанных вторичных обмоток трехобмоточного трансформатора, первичная обмотка 18 которого может быть подсо- единена, например, к выходу обмотка статора электрической машины 1. Первый 19 и второй 20 управляемые коммутаторы первыми выходами подключены к первым выводам соответственно продольной 4 и поперечной 5 обмоток возбуждения через первое 6 и второе 7 контактные кольца и к первым выходам первого 21 и второго 22 блоков защиты от перенапряжений, второй вывод поперечной 5 ббмотки возбуждения через третье контактное кольцо 23 связан с вторыми выходами вторых управляемого коммутатора 20 и блока защиты от перенапряжений 22, а также с вторым выходом второго уравнительного реактора 24. При этом второй вывод продольной обмотки возбуждения 4 подсоединен к третьему контактному кольцу 23, вторые выходы управляемых коммутаторов 19 и 20 и блоков защиты от перенапряжений 21 и 22 объединена, второй вывод второго уравнительного реактора

24 соединен с анодными группами первого 11 и четвертого 14 мостовых выпрямителей, а первый вывод второго уравнительного реактора 24 подсоединен к катодным группам

второго 12 тл третьего 15 мостовых выпрямителей, первый вывод третьего уравнительного реактора 13 подсоединен к анодной группе третьего мостового выпрямителя 15, а второй вывод - к катодной группе четвер0 того мостового выпрямителя 14.

В качестве возбудителей в генераторах продольно-поперечного возбуждения могут быть использованы стандартные реверсивные тиристорные возбудители, состоящие

5 из двух встречно-параллельно включенных управляемых мостовых выпрямителей. При этом в случае работы генератора с синхронной частотой вращения в установившемся режиме питание обмоток возбуждения осу0 ществляется только одной парой мостовых выпрямителей условно положительного направления, называемой рабочей. Пара мостовых выпрямителей противоположного направления называется нерабочей и мо5 жет вступать в работу в переходных динамических режимах. В качестве управляемых коммутаторов могут быть использованы стандартные автоматы гашения поля.

В качестве ограничительных реакторов

0 уравнительного тока - стандартные насыщающиеся или ненасыщающиеся реакторы, используемые, например, в цепях реверсивных возбудителей и преобразователей частоты.

5 Устройство работает следующим образом.

Нормальные режимы. В длительных установившихся режимах с нулевым скольжением обмотки возбуждения 4, 5

0 электрической машины 1, подключенной к сети 2 через блочный трансформатор 3, питаются от рабочей пары мостовых выпрямителей 12, 14, которые включены как последовательно соединенные источники

5 постоянного по знаку напряжения. Питание к обмоткам возбуждения подведено через контактные кольца 6, 7 и 23, причем контактное кольцо 23 является общим для обеих обмоток возбуждения. При этом автоматы

0 гашения поля 8, 9 замкнуты, а автоматы закорачивания ротора 19, 20 разомкнуты. Силовое питание реверсивных возбудителей осуществляется по схеме самовозбуждения через согласующий трехобмоточный

5 трансформатор с первичной обмоткой 18, подключенной к цепи статора электрической машины 1 и с двумя вторичными обмотками 16, 17. Система управления возбудителями обычно настраивается таким образом, что токи 1м и Ifq в обмотках

возбуждения.4, 5 (если они идентичны) всегда равны по значению. При этом, поскольку токи Ifd и Ifq имеют в цепи третьего (общего) контактного кольца 23 противоположное направление, через это кольцо ре- зультирующий ток равен нулю, т.е. 1зкк Ifd - Ifq 0. Это положение сохраняется для любого длительно допустимого управляемого нормального режима работы генератора.

Однако, если по условиям оптимизации условий работы скользящего контакта в третьем контактном кольце 23 всегда необходимо наличие тока с заданной минимальной величиной, то регулятор, применяемый для асинхронизированных турбогенерато- ров, позволяет поддерживать любое заданное соотношение токов Ifd и lfq. При этом можно обеспечить требуемый режим работы генератора, т.е. заданное значение If + ди заданный переток через третье контактное кольцо 23

1зкк ±0fd-ffq) .

Аварийные режимы. При частичных отказах мостовых выпрямителей, т.е. в случае отказа одного или двух рабочих выпрями- телей 12 и 14 (по одному в каждом возбудителе) регулятор обеспечивает сохранение нормального управляемого режима работы генератора за счет введения в работу нерабочих мостовых выпрямителей 11 и 15 об- ратной полярности.

В процессе переключения питания обмоток возбуждения с одной пары мостовых выпрямителей на другую возможно протекание уравнительных токов между различными группами вентилей, подавление которых осуществляется реакторами 10, 13, 24.

При необходимости алгоритм перекяю- чений выпрямителей может быть выполнен таким образом, что при отказе рабочего выпрямителя одного из возбудителей одновременно будет производиться перевод питания обмоток возбуждения от нерабочих выпрямителей обратной полярности. В этом случае ток в цепи третьего кольца 23 будет иметь место только кратковременно.

В случае полного отказа одного из реверсивных возбудителей 11, 12 и 14, 15 и при длительной работе в синхронном режиме на одной обмотке возбуждения 4 или 5 ток через третье кольцо 23 равен номинальному току обмотки возбуждения.

Таким образом. благодаря наличию электрической связи между реверсивными

возбудителями, питающими обмотки возбуждения электрической машины, достигается упрощение структуры системы возбуждения за счет исключения одного из четырех реакторов ограничения уравнительного тока, повышается надежность работы щеточно-контактного узла за счет возможного укорочения концевой части ротора, на которой вместо четырех устанавливается три контактных кольца, улучшаются КПД и массогабаритные показатели за счет исключения потерь на одном из реакторов.

Формула изобретения Устройство для реверсивного регулирования возбуждения электрической машины с продольно-поперечными обмотками возбуждения, содержащее четыре управляемых выпрямителя, катодная группа вентилей первого выпрямителя через первый уравнительный реактор соединена с анодной группой вентилей второй выпрямителя и выводом для соединения с первым выводом продольной обмотки возбуждения, анодная группа вентилей первого выпрямителя соединена с выводом для соединения с вторым выводом продольной обмотки возбуждения, а через второй уравнительный реактор подключена к катодной группе вентилей второго выпрямителя, анодная группа вентилей третьего выпрямителя через третий уравнительный реактор соединена с катодной группой вентилей четвертого выпрямителя, при этом входы питания переменного тока первого и второго выпрямителей соединены с выходом одного источника, а входы питания переменного тока третьего и четвертого выпрямителей соединены с выходом другого источника, гальванически развязанного от первого, о т- личающееся тем, что, с целью повышения надежности, КПД и улучшения массога- баритных показателей, анодная группа вентилей первого выпрямителя соединена с анодной группой вентилей четвертого выпрямителя и выводом для соединения с первым выводом поперечной обмотки возбуждения, катодная группа вентилей второго выпрямителя соединена с катодной группой вентилей третьего выпрямителя, анодная группа вентилей которого дополнительно подключена к выводу для соединения с вторым выводом поперечной обмотки возбуждения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электрическими машинами, работающими на линии передачи электроэнергии - синхронными и асинхронными турбогенераторами, синхронными двигателями и компенсаторами. Целью изобретения является повышение надежности КПД и улучшение массогабаритных показателей. За счет определенной компоновки групп реверсивных выпрямителей 11. 12 и 14, 15 удалось с помощью трех уравнительных реакторов 10, 13,24 обеспечить те же режимы управления, что и при четырех реакторах. Это же привело к возможности исключить из электрической машины одно контактное кольцо, что позволило увеличить надежность электрической машины и упростить само устройство. 1 ил. (Л С о 00 00 CJ Os 00