Автоматический регулятор возбуждения бесщеточной электрической машины Советский патент 1976 года по МПК H02P9/14 

1

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для управления электрической машиной путем регулироваиия возбуждения.

Известен автоматический регулятор возбуждения бесщеточной электрической машиной с линейной жесткой обратной связью для увеличения быстродействия инерционного возбудителя 1. Недостатками этого регулятора являются необходимость введения дополнительных средств коррекции качества переходных процессов и отсутствие конкретных технических средств реализации обратной связи.

Известно также устройство для регулирования возбуждения генератора, содержащее бесщеточную электрическую машину, возбуждаемую от обращенного возбудителя-генератора 2. Этот возбудитель имеет обмотку возбуждения на статоре и вращающийся якорь, питающий через неуправляемый выпрямитель обмотку возбуждения основной машины. Обмотка возбуждения обращенного генераторавозбудителя питается от тиристорного выпрямителя, входящего в состав регулятора. Тиристоры этого выпрямителя питаются переменным током вспомогательного генератора с постоянными магнитами и управляются от специальных цепей зажигания. Ток возбуждения возбудителя изменяется путем воздействия усилителя на цепи зажигания тиристоров.

На вход усилителя подаются два сигнала: регулирующий сигнал от цепей статора основной машины и обратная связь по току возбуждения возбудителя. Обратная связь предназначена для ускорения изменений тока возбуждения возбудителя путем уменьшения его постояиной времени, осуществляется при помоши шунта в цепи обмотки возбуждения возбудителя и изолирующего преобразователя

на высокочастотном магнитном усилителе и требует применения усилителя с большим коэффициентом усиления из-за малого напряжения шунта. Недостатком этого устройства является сложность осуществления обратной

связи, требуюшей применения изолирующего преобразователя-усилителя постоянного тока с большим коэффициентом усиления.

Для упрощения схемы в предлагаемом регуляторе цепочка обратной связи выполнена в

виде измерителя тока, включенного в цепь питания управляемого выпрямителя, неуправляемого выпрямителя, вход которого подключен к измерителю переменного тока, и сглаживающего фильтра, включенного на выходе неуправляемого выпрямителя, а выход сглаживающего фильтра соединен со входом схемы управления.

Таким образом, вместо жесткой безынерционной обратной связи по току возбуждения

возбудителя вводится инерционная (за счет

сглаживающего фильтра) обратная связь по переменному току, питающему преобразователь. Введение инерционности обеспечивает фильтрацию сигнала обратной связи, которая конструктивно упрощается, и увеличивает заиас по фазе разомкнутой системы регулирования.

На чертеже дана принципиальная схема онисываемого регулятора.

Основная электрическая мащина 1 имеет обмотку 2 возбуждения, расположенную на роторе и соединенную через выпрямитель 3 с вращающимся якорем 4 возбудителя. Обмотка 5 возбуждения этого возбудителя расиоложена на статоре и питается от унравляемого тнристорного выпрямителя 6. Тиристоры выпрямителя 6 соединены с устройством 7. зажигания, иричем фаза импульсов на выходе устройства зажигаиия определена воздействием на его вход сумматора 8. Один из входов сумматора связан с выходом датчика 9 статориых иараметров, иодключеииого через измерительные трансформаторы 10 и 11 тока и иаиряжения к цепи статора машины 1.

Инерционная обратная связь по иеремениому току, питающему тиристориый выпрямитель 6, осуществляется измерением этою тока трансформаторами 12, выпрямлением их выходиого сигнала в иеуправляемом выпрямителе 13 и соединеинем его выхода со входом сглаживающего С-фильтра 14, выход которого соединен со вторым входом сумматора 8. Статорные обмотки машины 1 включены в сеть или на автоиомиую нагрузку. Регулнроваиие тока возбуждеиия в обмотке 2 осуществляется путем изменения потока возбудителя иа элементах 3-5. Силовым органом регулятора является тиристориый выпрямитель 6 с устройством 7 зажигаиия. Изменение напряжения на входе устройства 7 нриводнт к сдвигу фазы зажигания тиристоров и соответственно изменению иаиряжения на обмотке 5, а следовательио, и тока в обмотке 2. При изменениях нагрузки в цепи статора машииы 1 основная обратная связь регулятора возбуждения измеряет при помощи трансформаторов 10 и 11 наиряжение и ток, преобразует их в датчике 9 а сигиал регулирования и через сумматор 8 воздействием иа устройство 7 изменяет ток возбуждеиия в обмотке 2, ноддерживая наиряжение и устойчивость работы машииы 1. Однако большое количество инерционных звеньев может нривести к неустойчивости регулятора возбуждения при большой точиостн иоддержання напряжения, требуемое потребителем электроэнергии. Для обеспечения устойчивости регулятора введена виутренияя обратная связь иа элемеитах 12-14, которая уменьшает иостояниую времени тока обмотки 5, иозволяя получить необходимое усиление в основном контуре, и одновременно время переходного процесса. Так как в нормальных режимах ток обмотки 5 замыкается через две фазы, где включены трансформаторы 12, то амплитуда переменного тока на вторичной обмотке этих тра-нсформаторов равна постоянному току в обмотке 5. При коротком замыкании на выходе вынрямителя 6 соответствие

10 токов нарушается, но в этом случае регулирование вообще невозможно. Проведенные нсиытаиия макета регулятора с реальным бесщеточным комненсатором подтверждают, что скорость измеиения тока воз15 буждення основной машииы оиределяется только потоком возбудителя и переходный нроцесс но быстродействию близок к оптимальному, иричем такая система не дает развозбуждения при восстановлении напряжения.

20 В нредлагаемом регуляторе обратная связь на элементах 12-14 заменяет в прототипе шунт и изолирующий преобразователь - магнитный усилитель постояииого тока с большим коэффициентом усиления. Уирощеиие схемы

о регулятора состоит в замене магнитиого усилителя и специального высокочастотного источника питания этого усилителя на обычные трансформаторы 12 тока, диодный выпрямитель 13 и Г-образный фильтр 14.

0 Таким образом, изобретение позволяет снизить стоимость оборудования, упростить наладку и иастройку регулятора и повысить качество регулироваиия - точиость и быстродействие.

Формула изобретения

Автоматический регулятор возбуждения бесщеточной электрической машины с обращенным возбудителем иеременного тока, состоящий из измерительиого органа, управляемого выпрямителя со схемой управления, охваченного цепочкой отрицательной обратной связи и иодключеиного своим выходом к обмотке возбуждения возбудителя, отличаю5 щ и и с я тем, что, с целью упрощения схемы регулятора, цепочка обратной связи выполнена в виде измерителя тока, включенного в цепь питания управляемого выпрямителя, иеуиравляемого выпрямителя, вход которого

0 подключен к измерителю тока, и сглаживающего фильтра, включеиного на выходе неуправляемого выпрямителя, а выход сглаживающего фильтра соедипен со входом схемы управления.

Источннки информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авт. св. № 388341, кл. Н 02р 9/14, 1973.

2.Патент США № 3652920, кл. 322/19, МКИ Н 02р 9/14, 1972 (ирототип).

Г

L.J -