Устройство для автоматического возбуждения бесщеточных и синхронных электрических машин Советский патент 1976 года по МПК H02P9/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ БЕСШЕТОЧНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН :генерат,С1рзх анутривальные полости ааполншот водой; jBi6o другим охлаждающим ве. ffiecTBOMj и установка свечхзвода вызывает рзгд KOHCTpyicTiffiHbix трудаостей. Перечнеле1Шые недостатки систем со световодами покааываютг что они не могут 1шйти широ про «1ышяешаго акёщзещш для болыиин ства типов электрических машин, v{ыx в бесще1Х Чном кспопкеют, С цеяыо поаышешш надежности и упро шешм KosrcTpyKioffl, в схему управ-леш-ш введен блок перевода преобразователя в режим работы неуправляемого выпрямителЯ и излучающие дяоды оптронов блоков первт вода форснровки к шшертироваиия подклю чены к возбушЕтелю ло схеме выпрякштелеЙ5 коммутация вентилей в которых ана- логйрша коммуташ-да вент1-шей силового прф : образователя, причем выпрямитель блока перевода на стороне вьнтрямленного соб ствею1ыми иа; учаю1щл« надряжешш подключе k; выпрямителю блока шшер ифовйния через полупроводгшковый переключатель, а выпрда-штель блока форс1фовШ1 подключен на стороне выпрямленного гшпряжезшя к нагрузочному сопротивлегйао и к входной цепи полупроводшгкового nepei шочателя через фотоирнешшк, составленшлй КЗ фотоключей, например, на состав1-1ЫХ фототриодах., расположенных концентри чес1Ш и со смешением относителыго осей нагфавленкости светоелементов неподвнж кого источника, В целях обеспечення автоматического рб ерв51ровшп я, параллельно анагруаочному содротивлеш1Ю, установленному в цэпи между фотопрнем1пжом и нзлучающлш дио дами опчронов блока: форс фовкн, подклю™ чен вход указанного полупроводкикового переключателя, вьшояненного в виде после еователикого соед 1пешш базоэкжттерного перехода транзистора и диффоренщфующего когщенсатора, а между эмиттером и коллектором транзистора вготючен sorrerpHрующлй ковденсатор, который через полущюводннковый, например, тнр юториый ключ к Быпрям1ггелю на излу чающих даодах оптроков блока перевода. В целях согласовагаш прос раиственновременнсйго положе|0.ш врашаюшегося фото приеквгака и неподвижного нсточшша свеча в сбеспечещгя высокой надежности передачн световых сшг налов управления от регулятора возбуйУ1еш1й на вал, элементы фотсжлючей и светоэлементы установлен соотеетственяс ка Еражаюшемся и неподви ных колшах, гфнчем на каждом секторе вращающегося кояьаа расположены парал лелню соед5шеш Ь е фотоэлемезггы осиовкого и дублирующих фотоключой, а на неподвижном кольце по окружности смонтированы объединенные общими проводами свегоэлеменгы, количество которых в пре- делах угла сектора отличается на едшшцу от количества фотоэлементов в том же секторе., На фиг. 1 представлена принцшшальная; схема устройства автоматического возбугйГ декия бесшеточных электрических машин; на фиг. 2 - трехфазная нулевая схема npeiрбразрвателей устройства автоматического возбуждения бесщеточных электрических м шин; на фиг. 3 - техническое решение кон- слрукции угла размещения фотоключей и элементов неподвижного источ шка света применительно к устройству автоматического возбуждения бесщеточньгх электрических мадагн. Устройство автоматического возбуждешгя бесшеточных электрических машин со- ; стоит из электрической машины 1 с обмоткой возбуждения 2, возбудителя 3, обмотки возбуждения возбудителя 4, регулятора 5, датчиков 6 и 7 соответственно напр)вращаюшегося преобразовалсешш и тока, теля на управляемых вентилях 8, регулятора 9, выпрямителей группы оптронов Ю,) гшверторной группы оптронов 11, группы оптронов 12 перевода устройства в режим самозапуска и автоматического резервирования, резне гороз 13 и 1, фотоключа 15 транзистора Itt, фототриода 17 резистора 18, источника изиерешш света 19 со светоэлементом 2О, транзистора 21, резистора 22, накопительного и дифференшфук шего конденсаторов 23 и 24, переключателя 25, резисторов 26, 27, конденсаторов 28 и 29. Устройство размешения фотоключей 15 и элементов неподвижного источника света 19 (световое кольцо) (см.фкг.З) состоит из статора 30, статорной втулки 31, роторной втулки 32, уплотнитель- ных сальников 33, вала 34, выводов CBeTcfэлемента 35, изолирующих втулок 36 и выводов фотоэлемента 37. Устройство работает следующим образом.; / При первоначальных пусках схемы в режимах самовозбуждения, а также при неис- правностях основного канала регулирования; (элементов фото1гаверсной схемы и источников 153лучеш1Я на статоре, узлов опт- ронов 1О, автоматического регулятора 9) производ1их;я запуск группы отроков 12. Фотопереключатели оптронов 12 включены по схеме, обеспечивающей формирование HN пульсов на выпрямле1ше, вне зависимости от режима работы син фот1ого генератс а , В нормальных эксплуатадионны: режи мах при работе основного канала регулиро ;вания на резистор 14 постоянно подается (широтномодулированный сигнал отфотоклк ,ча 15. Этот сигнал заряжает конденсатор 24. В момент прохождения зарядного импульса открывается транзистор 21 че)реа который разряжается конденсатор 23, причем этот процесс повторяется в каждый период контролируемого напряжения, Пер&лшючатель 25 при этом разомкнут и на иа ,лучаюшие диоды оптронов 12 напряжение тяитания не подается. Широтномодулированные сигналы на резисторе 14 отсутствуют при начальном во буждении генератора и исчезают в спучае появления неисправности основного канала регулирования, Изчезают и импульсы, насы щаюшие транзистор 21 и он запирается pe зистором 26, При этом конденсатор 23 че рез резистор 22 заряжается до напряжения сра батывания переключателя 25, После замык ния переключателя 25 излучающие диоды оптронов 12 через тот же резистор 22 по ключаются к питающему напряжению, создаваемому на резисторе 13 выпрямЛ гельной частью оптронов 11. Далее включаются переключатели оптронов 12, преобраэо- ватель 8 переводится в выпрямительный ре жим и с этого момента возбуждение генератора 1 определяется величиной напряжения на обмотках переменного тока возбуди теля 3. Таким образом, управляемый преобразователь 8 автоматически превращается в выпрямительное усттэойство, содержащее как бы обычные неуправляемые вентили, в управление возбуждением производится ав; гомагическим регулятором 5, который в этом режиме выполняет дополнительные функции основного регулятора 9, При появлении импульсов управления на входе транзистора 21 напряжеьгае на конденсаторе 23 снижается,, переключатель 25 отключает излучающие диоды оптронов 12 от питающего напряжения и в конечном итоге, восстанавливается система управления преобразователем 8 по каналу основного регулирования. Дпя предотвращения ложньгх переводов с основного на резервный канал регулирования в переходных процессах, постоянная времени RC - цепи 22-23 выбирается из условия требуемой селективной задержки переключения преобразователя 8 в режим работы неуправляемого выпрямителя. В схеме, показанной на фиг. 1 фотопереключатели оптронов Ю, 11 и 12 подключены непосредственно к анодным цепям преобразователя 8 через резис- , тор 27. Одаако, в зависимости от лрикятого типа формирователей управляющих импульсов, подаваемых на преобразователт 8, фотопереключатели могут подключаться к питающему напряжению со стороны своих излучающих диодов так, как эти показано |на фиг. 2. Указанное подключение позво|ляет упростить устройство в схемах с галЬ:ванической развязкой непей ( например, использованием импульсных трансформаторов), а также примет1ть его для управлеЬгая преобразователями на фотовентилях (например, на;фогогиристорах). Развернутая схема управления преобра;зователем 8, включенным по трехфазной нулевой схеме, от форсировочной Ю и ин:верторной 11, групп оптронов приведена 1на фиг. 2. I В целях пояснения пршшипов регулирова|ния на фиг. 2 показана одна из воамонап схем самовозбуждения мащ1гны 1 через пре Ъбразователь 8, подключенный к обмотке возбуждения 2 и питаемый непосредственно :Ьт шин синхрошгой машины. На фиг. 2 пред4ставлена также развернутая схема соедине|ния излучающих диодов обеих групп оптро ;Нов, которая совпадает со схемой соедике шя вентилей силового преобразователя. Излучающие диоды оптронов инверторной уппы включены в такие фазы т1тающеГоНапряжения, чтобы обеспечить сдвиг импуль Ьов управления на 12О электрических грарусов по отнощению к моментам естественйой коммутащга вентилей силового преобр& (зователя. Выпрямители оптронов форсировоч|ной группы подключены с одной строны к питающему источнику, а с другой - через управляющий ключ 15 к нагрузочному рези|стору 14. Выпрямители оптроиов 1гаверторной части подключены постоянно к источнику питания i и к нагрузочному резистору 13, на )гфяжение на котором используется для заряда {через резисторы 27 конденсаторов 28 и 29i При заряде конденсаторов до напряжения срабатывания фотолереключателей опгро- нов вырабатываются импульсы управления. , Как показано на схеме . 2, управляю щий . включает систему импульсов на выпрямление по закону щиротно-импуль сной модуляции контролтфуемого сигнала. Коммутация ключа 15 задается сигналом, пропорциональным отклонегшю напряже1гая синхронной мащины от номинального значекия. Следовательно, устройство для передачи 1пг})ормации может состоять из одного излу|чаюшего элемента и сопряжешюго с miM фотоприемийка, расгюяоженного в торце враin.aioiueiocfl вала, При этом, не требуется установка дополнительньтх элементов в виде специальных светойодов и фокусирующих ухггройств, так как свето: -.и фотоэлемент- |могут монти роват1 ся вблизи друг от npyta. Светоэлементы на кольце работают синфазпо от одного и того же сигнала и в про-, странстве между уплотнителями световой поток достигает величины, в несколько раз : оревышаюшей требуемую по условиям надежд ной работы фотоприемникоз. Схема соединения приборов светового кол1Ц йа предусматривает дополнительное резерви«- рование в случаях выхода из счроя части светоэлементов закорачивагшем или разрывом, а так л(е при .разрывах в цепи от дел 1Ш1Х фотоэлементов. Для этого последова- ;, телыга с каждым светоэлементом { фиг. 1|включается резистор. Цепочки 19, состойшие из указанных I светоэлементов с резисторами, соединяются параллельно и подключаются к регулятору 9, Роторная втулка делится на сектора в кал-сдом из которых размешае-гся группа па4 раллельно соединенных фотоэлементов ITj шунтирующихбазоэммиттерный переход него и того же транзистора 16, Кош чество секторов соотвеахзтвует числу- параллельно ; соедине1-шых транзисторов 16j а общее ко-I nvwecTBo фотоэлементов в секторе роторной втулки должно отшиаться на единицу от числа светоэлементов, укрепленньгх в пределах того же угла на неподвижной втулке светокольца. При указанном пространственном разме :. щении элементов обеспечиваются наилучшие УСЛОВИЯ по надежности и интенсивности пе- редачи сшналов, на вращающийся вал при минимальном количестве элементов, даже без учета диаграмм направленности излу ений отдельных элементов. Формула изобретения 1, Устройство для автоматического воаН ;бул дения бесщеточных электрических машин|, содержащее|воабу,цитель перемега-юго тока, гаемый от него вращающийся силовой при |образователь на управляемых опт-оэлектрон4 ыми приборами вентилях, схему управле- ;я преобразователем, составленную из ов формирования импульсов на форс.ировку , b инвертирование, и фотоприемник, воспрИ1шА мающий световые сигналы от неподвижного. .источника света, установленного на выходе I егулятора возбуждения, отличают 5 219 е е С Я тем, что, с целью посп,и1к-;ния , i; упрощения конструкции, в схе надежнси;ти |му управления введен блок перевода преобЬазователя в режим работы неуправляемого выпрямителя и излу 1ающие диоды оптронов fin оков перевода, ф/орсировки-и инвертирования подключены к возбудителю по схеме выпрямителей, коммутация вентилей в которых аналогична коммутации вентилей сирового преобразователя, причем выПрями- ль блока перевода на стороне выпрямленного собственными излучающими диодами. напряжения подключен к выпрямителю блока; инвертирования через полупроводниковый лереключатель, а выпрямитель блока форЬировки подключен на стороне выпрямленного напряжения к нагрузочному сопротивлению и к входной цепи полупроводникового Ьереюпочателя через фотоприемник, составренный из фотоключей, например, на состав-шлх фототриодах, расположенных концентри-i ески и со смеще1Шем относительно осей направленности светоэлементов неподвижного источника. 2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в целях обеспечения автоматического резервирования, параллель но нагрузочному сопротивлению, установленному в цепи между фотоприемникрм и излу4 чающими диодами оптронов блока форсиров ки, подключен вход указанного полупроводникового переключателя, вьтолненного в зиде последовагельного соединения базо-эмит- тарного перехода транзистора и дифференцирующего конденсатора, а между эмиттером и коллектором транзистора включен интегрирующий конденсатор, который через полупроводниковый, например, тиристорный ключ подключен к выпрямителю на излучающих диодах оптронов блока перевода. 3.Устройство по п. 1, отличаю-} щ е ее я тем, что, в цепях согласования пространственно-временного положения вращающегося фотоприемника и неподвиж- , ного источгшка света и обеспечения высокой надежности передачи световых сигналов управле1шя от регртятора возбуждения ма вал, элементы фотокяючей и cBeTosneMeHibi устайовлены соответственно на вращающемся и неподвижном кольцах, причем на каж-i дом секторе вращающегося кольца расположены параллельно соединеннью фотоэлечме1ггы исновного и дублирующих фотоклгочей, а на неподвижном кольце по окружности смонттфованы объединенные общими проводами светоэлементы, количество которых в пределах угла сектора отличается на едищщу от количества фотоэлементов в том же секторе.