Асинхронизированная синхронная электрическая машина с реверсивной системой возбуждения Советский патент 1992 года по МПК H02K1/26 H02K19/26 H02P9/14 H02P9/30 

ной чувствительности бесконтактных редств измерения тока возможно одновреенное открытие тиристоров прямого и обратного выпрямителей и, как следствие, выход из строя элементов реверсивной ситемы возбуждения (тиристоров, обмотки коря возбудителя и т.д.) в результате проекания тока короткого замыкания, что сниает надежность реверсивной системы возбуждения.

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение реверсивной, системы возбуждения.

Указанная цель достигается тем, что в С-машине с реверсивной системой возбуждения, содержащей статор и ротор с многофазной обмоткой возбуждения, каждая фаза которой подключена через прямой и обратный вращающиеся раздельно управляемые мостовые выпрямители к якорной обмотке возбудителя, размещенной на его роторе, в каждой фазе обмотки возбуждения от витков начальной и конечной частей выполнены соответственно первая и вторая отпайки, при этом начало обмотки фазы соединено с катодной группой прямого выпрямителя и первая отпайка подключены к анодной группе обратного выпрямителя, а конец обмотки той же фазы и вторая отпайка подключены к группам противоположной полярности прямого и обратного выпрямителей.

Конец каждой фазы обмотки возбуждения подключен к катодной группе обратного выпрямителя, а вторая отпайка - к анодной группе прямого выпрямителя,

На фиг. 1 изображена схема АС-маши- ны с реверсивной системой возбуждения; на фиг. 2 - схема соединения фазы обмотки возбуждения с выпрямителями; на фиг. 3 - то же, вариант; на фиг. 4 - схема размещения обмотки фазы в пазах неявнополюсного ротора; на фиг. 5 - размещение обмотки на явнопояюсном роторе; на фиг. 6 - цепь тока короткого замыкания фазы ротора при одновременном открытии тиристоров прямого и обратного выпрямителей и положительной полуволне ЭДС Еа якоря возбудителя; на фиг. 7 - то же, при отрицательной полуволне ЭДС Еа якоря возбудителя.

Статор 1 АС-машины (фиг. 1) включен в сеть, а на роторе 2 расположена многофазная, например трехфазная, обмотка возбуждения. Первая фаза 3 обмотки возбуждения подключена к первому вращающемуся ти- ристорному преобразователю 4, состоящему из прямого 5 и обратного б мостовых управляемых выпрямителей. Выпрямители соединены с обмоткой 7 якоря 8 возбудителя 9, размещенной на его роторе. Обмотка 10 возбуждения возбудителя расположена, на неподвижном индукторе и питается от регулируемого источника постоянного тока.

Управление тиристорами выпрямителей 5 и 6 осуществляется генератором 11 управляющих импульсов, управление которым, в свою очередь, производится по сигналу от автоматического регулятора 12

0 возбуждения (АРВ) через синусно-косинус- ное устройство 13. Прекращение подачи импульсов управления на тиристоры прямого выпрямителя 5 и подача их на тиристоры обратного выпрямителя 6 при изменении

5 направления тока в фазе ротора АС-машины производится посредством бесконтактного переключателя 14 импульсов управления, управляемого по сигналу АРВ 12. Ток возбуждения в первой фазе 3 измеряется дат0 чиком 15 тока.

Остальные фазы обмотки ротора АС-машины соединены аналогично с соответствующими обмотками якоря возбудителя. От начальной части витков фазы 3, подключен5 ной к катодной группе прямого выпрямителя 5, выполнена первая отпайка 16, которая соединена с анодной группой обратного выпрямителя 6. От конечной части витков фазы 3, соединенной, например, с анодной груп0 пой.прямого выпрямителя 5, выполнена вторая отпайка 17, подключенная к катодной группе обратного выпрямителя 6 (фиг. 2). Таким образом, конец обмотки фазы и вторая отпайка подключены к противополож5 ным полюсам прямого и обратного выпрямителей. Обе отпайки образуют две части 18 и 19 обмотки фазы 3, последовательно соединенные с ее средней частью 20. Вторая отпайка может присоединяться

0 и к анодной группе прямого выпрямителя 5,

тогда конец обмотки фазы подключается к

катодной группе обратного выпрямителя 6

(фиг. 3). Схемы размещения обмотки фазы с

выводами для неявнополюсного и явнопо5 люсного роторов АС-машины показаны соответственно на фиг. 4 и 5, (на фиг. 4 в скобках обозначено соединение второй отпайки по п. 2 формулы).

Электрическая машина работает следу0 ющим образом.

При работе АС-машины со скольжением вращающееся относительно ее ротора поле возбуждения создается системой переменных токов в фазах обмотки возбуждения.

5 Частота переменного тока в каждой фазе равна частоте скольжения. Изменение величины тока в каждой фазе ротора АС-машины производится только изменением угла открытия тиристоров выпрямителей соответствующих фаз при неизменном токе

возбуждения возбудителя. Благодаря этому возможно питание всех фаз АС-машины от одного возбудителя. При положительной полуволне тока фазы работает прямой выпрямитель 5. Обратный выпрямитель 6 закрыт, так как на его тиристоры управляющие импульсы не подаются. При отрицательной полуволне тока фазы работает только, обратный выпрямитель. Таким образом прямой и обратный выпрямители работают раздельно. На фиг. 2 и 3 стрелками показаны пути протекания прямого и обратного токов возбуждения фазы.

Переход с прямого выпрямителя 5 на обратный выпрямитель б при изменении направления тока фазы должен производиться при токе фазы Id 0. Но ввиду ограниченной чувствительности датчика 15 тока этот переход на практике происходит при некотором значении тока возбуждения Idn фазы ротора АС-машины. Величина этого остаточного тока определяется чувствительностью датчика тока ротора. Поскольку в этом случае оба выпрямителя 5 и 6 оказываются включенными навстречу друг другу, то между ними будет протекать ток короткого замыкания IK з. Пути протекания токов короткого замыкания показаны на фиг. 6 и 7 для схемы соединения выводов по фиг. 3. Величина тока короткого замыкания зависит от параметров цепи, по которой он протекает. В этой цепи последовательно оказываются соединенными тиристоры прямого 5 и обратного 6 выпрямителей фазы обмотки 7 якоря возбудителя. Поэтому при значительной величине тока короткого замыкания могут быть повреждены тиристоры, предохранители, а также якорь возбудителя.

Для ограничения указанного тока служат части 18 и 19 обмотки фазы, ограниченные выводами 16 и 17. Эти части обмотки фазы не только выполняют функции обмотки фазы, участвуя в создании потока возбуждения фазы, но и служат токоограничивающими реакторами, снижающими ток короткого замыкания при встречном включении выпрямителей 5 и 6 до безопасной величины. Поэтому в дальнейшем части 18 и 19 обмотки фазы будем называть токоограничивающими реакторами. С учетом реальной чувствительности датчика 15 тока порядка 0,5-1% от номинального тока возбуждения части 18 и 19 могут составлять порядка 2-3% обмотки фазы.

При изменении направления тока возбуждения фазы ротора, например, с положительного на отрицательное вначале ток фазы снижается посредством уменьшения

угла открытия тиристоров до тех пор, пока показания датчика 15 тока не станут равными нулю. После этого переключением пере- ключателя 14 импульсов управления

прекращается.подача управляющих импульсов на тиристоры прямого выпрямителя 5 и подаются импульсы управления на тиристоры обратного выпрямителя 6. Поскольку ввиду ограниченной чувствительности дат0 чика 15 тока ток фазы фактически не будет равен нулю, то несмотря на прекращение подачи импульсов управления тиристоры (по меньшей мере один} прямого выпрямителя не закроются (закрытые тиристоры на

5 фиг. 6 и 7 показаны ключами). Так как при этом прямой 5 и обратный 6 выпрямители оказываются включенными встречно, то между ними возникает ток короткого замыкания. Указанный ток снижается токоогра0 ничивающими реакторами 18 и 19 до допустимой величины.

При одновременной работе обоих выпрямителей на обмотку возбуждения фазы ротора АС-машины подаются импульсы на5 пряжения противоположного по отношению к направлению остаточного тока возбуждения знака с частотой возбудителя, поэтому снижение остаточного тока возбуждения до нуля произойдет за несколько пе0 риодов. После этого прямой выпрямитель 5 закроется, так как на его тиристоры не подаются импульсы управления, а в работе остается обратный выпрямитель 6. В результате ток возбуждения фазы изменит

5 свое направление, Затем угол открытия тиристоров обратного выпрямителя увеличится до величины, определяемой режимом работы АС-машины, и по обмотке возбуждения фазы потечет ток возбуждения соответ0 ствующей величины.

Работа остальных фаз ротора АС-машины происходит аналогично.

Так как по токоограничивающим реакторам 18 и 19 и средней части 19 обмотки

5 фазы 3 протекает один и тот же ток возбуждения, то они выполняются из одних и тех же стрежней или проводов.

Для схемы на фиг. 2 результирующая МДС фазы зависит от направления тока воэ0 буждения фазы, так как, например, прямой ток в этом случае протекает по обоим реакторам и средней части обмотки фазы, и результирующая МДС складывается из МДС указанных обмоток 18. 19 и 20. т.е. обмотка

5 фазы используется полностью.

При обратном направлении ток протекает только по средней части 20 обмотки фазы и результирующая МДС несколько уменьшится, т.е. прямая МДС не равна обратной. Разница эта, как показали расчеты,

составит около 3%. Поэтому расмотренное выполнение выводов может быть рекомендовано для АС-машин, у которых режим работы со скольжением поля возбуждения относительно ротора не является основным. МДСфазы обмотки ротора, выполненной по фиг. 3, как при прямом, так и при обратном токе возбуждения равны между собой, поскольку ток возбуждения при любом его направлении протекает по средней части 20 обмотки фазы и по одному из реакторов 18 или 19. Такая схема предпочтительнее для АС-машин, основной режим работы кото- рых-это режим со скольжением поля возбуждения относительно ротора.

Предлагаемая конструкция АС-машины позволяет реализовать раздельное управление прямым и обратным выпрямителями и при этом отказаться от измерения тока в каждом тиристоре и перейти на измерение общего тока фазы, что существенно упрощает систему возбуждения. Это особенно важно для реверсивных бесщеточных систем возбуждения. Повышение надежности достигается ограничением токов короткого замыкания при .встречном включении тиристоров прямого и обратного выпрямителей, что предотвращает выход из строя элементов вращающихся выпрямителей и якоря возбудителя.

Формула изобретения

1. Асинхронизированная синхронная электрическая машина с реверсивной системой возбуждения, содержащая статор с многофазной обмоткой и ротор с многофазной обмоткой возбуждения, каждая фаза которой подключена через прямой и обратный вращающиеся раздельно управляемые мостовые выпрямители к якорной обмотке возбудителя, размещенной на роторе, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения реверсивной сие-. темы возбуждения, в каждой фазе обмотки

возбуждения от витков начальной и конечной частей выполнены соответственно первая и вторая отпайки, при этом начало обмотки фазы соединено с катодной группой прямого выпрямителя и первая отпайка

подключены к анодной группе обратного выпрямителя, а конец обмотки той же фазы и вторая отпайка подключены к группам противоположной полярности прямого и обратного выпрямителей.

2. Электрическая машина по п, 1. отличающаяся тем, что конец каждой фазы обмотки возбуждения подключен к катодной группе обратного выпрямителя, а вторая отпайка - к анодной группе прямого

выпрямителя.

Использование: в электромашиностроении. Сущность изобретения: электрическая машина содержит статор с многофазной обмоткой, ротор с многофазной обмоткой, в каждой фазе которой от витков начальной и конечной частей выполнены соответственно первая и вторая отпайки. При этом начала обмотки фазы соединены с катодной группой прямого выпрямителя, первая отпайка подключена к анодной группе обратного выпрямителя, а конец обмотки той же фазы и вторая отпайка подключены к группам противоположной полярности прямого и обратного выпрямителей. Повышение надежности предложенного устройства достигается ограничением токов короткого замыкания при встречном включении тиристоров прямого и обратного выпрямителей, 1 з.п. ф-лы, 7 ил. мещена многофазная обмотка возбуждения, каждая фаза которой подключена через прямой и обратный вращающиеся мостовые управляемые выпрямители к обмотке якоря возбудителя. Благодаря раздельному управлению выпрямителями повышается надежность, так как один из выпрямителей (прямой или обратный) может рассматриваться в качестве резервного при работе АС-машины без скольжения поля возбуждения относительно ее ротора. Недостаток известной АС-машины состоит в сложности контроля тока в каждом тиристоре прямого и обратного выпрямителей, который в бесщеточных системах возбуждения должен осуществляться только бесконтактными методами. При ограниченXJ Јь О 2

Фиг.1

I2ПО)

I°I

И.МШ