Регулируемая электроэнергетическая установка переменного тока Советский патент 1978 года по МПК H02J3/00 H02P9/46 

(54) РЕГУЛИРУЕМАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение предназначено для автоматического регулирования напряжения асинхронных генераторов.

Известны различные электроэнергетические установки переменного тока со схемой регулирования напряжения с использованием нелинейных конденсаторов - варикондов 1. Однако они не обеспечивают достаточной точности поддержания напряжения.

Наиболее близкой к изобретению является установка, содержащая асинхронный генератор, нерегулируемые конденсаторы, включающиеся между фазами генератора, нелинейные конденсаторы с электрически управляемой емкостью, подключенные к фазам генератора по схеме звезда, дроссели, включенные через цепи управления нелинейных конденсаторов на выход выпрямителя, и трансформатор напряжения, зажим первичной обмотки которого подключен к фазе асинхронного генератора 2.

Недостаток указанной установки заключается в сложности конструкции элементов установки и технологии их изготовления, а также в наличии больщого количества элементов схемы, так как измеритель напряжения выполнен со встроенным выпрямителем, выход которого питает обмотку управления магнитного усилителя с обратной связью.

Целью изобретения является упрощение установки.

Указанная цель достигается тем, что в установку, содержащую асинхронный генератор с обмоткой статора по схеме звезда с выведенным нуле.м, нерегулируемые конденсаторы, включенные между фазами генератора, нелинейные конденсаторы с электрически управляемой емкостью, подключенные к фазам генератора по схеме звезда, дроссели, включенные через цепи управления нелинейных конденсаторов на выход выпрямителя, и трансформатор напряжения, зажим первичной обмотки которого подключен к фазе асинхронного генератора, включены резистор и трансформатор тока, имеющий одинаковые направления намотки первичной и вторичной обмоток. Второй зажим первичной обмотки трансфор.матора напряжения .подключен к выведенному нулю генератора. Первичная обмотка трансформатора тока включена в фазу генератора, отстающую от фазы первичной обмотки трансформатора на фяжения на 120 эл. град. Вторичные обмотки трансформаторов тока и напряжения включены последовательно и согласно на вход выпря.мителя, а резистор подключен к началу и концу вторичной обмотки трансформатора тока.

Обмотки трансформатора напряжения выполнены с одинаковым направлением намотки.

На фиг. 1 представлена схема регулируемой электроэнергетической у-становки неременного тока; на фиг. 2 - кривая зависимости емкости нелинейных конденсаторов от управляющего напряжения постоянного тока; на фиг. 3 - векторная диаграмма изменения управляющего напряжения переменного тока нелинейных конденсаторов на входе в выпрямитель в зависимости от величины и характера нагрузки на асинхронныйгенератор.

Регулируемая электроэнергетическая установка состоит из асинхронного генератора 1 с обмоткой статора по схеме звезда с выведен-ным нулем, перегулируемы.х конденсаторов 2, включенных между фазами генератора, нелинейных конденсаторов 3, напри.мер, типа вариКОН.Д или варикан, с электрически управляемой емкостью, подключенных к фазам генератора по схеме звезда; дросселей 4, включенных через цепь управления нелинейных конденсаторов 3 на выход выпрямителя 5, резистора 6, подключенного к началу и концу вторичной обмотки трансформатора тока 7; трансформатора 8 напряжения, один зажим первичной обмотки которого подключен к фазе асинхронного генератора, а второй зажим подключен к выведенному нулю генератора. Первичная обмотка трансфор.матора тока 7 включена в фазу генератора 1, отстающую от фазы первичной обмотки трансформатора 8 напряжения на 120 эл. град. Вторичные обмотки трансформаторов тока 7 и напряжения 8 включены последовательно и согласно на вход выпрямителя 5. Трансформатор напряж е.11н-я 8 и трансформатор тока 7 в яполнепы с одинаковыми направлениями намотки первичной и вторичной обмоток.

Зависимость емкости нелинейных конденсаторов 3 от управляющего напряжения постоянного тока этих конденсаторов изображена на фиг. 2. На фиг. 3 векторы-А, В, С - напряжения фаз асинхронного генератора. Вектор HTH -- напряжение -.вторичной об.мотки трансформатора напряжения. Векторы И, И, И ГЦ - напряжения на резисторе, при соответственно, емкостной, активной и индуктивной нагрузках генератора. Векторы И „с, Ипа, И пи- суммы векторов напряжений, соответственно, И-гн + , Итя + Ита/И-тн-ЬИтиРегулируемая электроэнергетическая установка работает следующим образом. Асинхронный генератор 1 приходит во вращение от приводного двигателя до номинальной скорости врап(е1Н1я. Происходит самовозбуждение генератора от ёмкости конденсаторов 2, нелинейных конденсаторов 3 и остаточного напряжения генератора. При это.м нелинейные конденсаторы 3 способствуют са.мовозбуждению, так как при управляющих напряжениях постоянного тока Йс, близких к нулю, емкость их максимальна. По мере достижения но.минального напряжения на кле.ммах генератора управляющее напряжение достигает величины, обеспечивающей работу нелинейных конденсаторов, например в точке К, (фиг. 2), и режим холостого хода генератора устанавливается. При -чтом ожидаемая нагрузка на генератор .может

бз1ть индуктивной, емкостной, активной, либо в любом сочетании относительно друг друга. При подаче нагруд-ки на генератор 1 во вторичной обмотке трансформатора тока 7 протекает ток и на резисторе 6 возникает паде5 ние напряжения, пропорциональное току нагрузки. Это падение напряжения суммируется со вторичным напряжением трансформатора напряжения 8 и через выпрямитель 5 подается через дроссели 4 в цепь управления емкостью нелинейных конденсаторов 3. Изменение емкос0 ти нелинейных конденсаторов обеспечивает поддержание напряжения генератора при изменении нагрузки.

Из векторной диаграммы (фиг. 3) видно, что с увеличением активной или индуктивной нагрузки результирующие векторы управляю щего напряжения нелинейных конденсаторов со стороны переменного тока ИпаИ Ипиуменьщаются по сравнению с вектором И-гц, что привод к уменьщению напряжения Ис (фиг. 1, 2) и тем самым к увеличению емкости нелинейt ных конденсаторов. Это, в свою очередь, -приводит к повыщению напряжения генератора. По мере увеличения емкостной нагрузки результирующий вектор Ипс(фиг. 3) увеличивается, соответственно увеличивается выпрямленное управляющее напряжение И (фиг. I, 2), 5 что приводит к уменьшению емкости нелинейных конденсаторов, и, следовательно, к уменьшению напряжения асинхронного генератора. С у.меньшение.м активной, индуктивной или е.мкостной нагрузки имеет .место картина, обрат. пая описанной выше. По мере увеличения или уменьшения любой с.мешанной сим.метричной нагрузки на генераторе изменение величины результирующего напряжения на входе в выпря.митель 5, а, следовательно, и выпрямленного напряжения Ис , обеспечивает автомати5 ческое регулирование напряжения на генераторе (фиг. 3). Таким образом, вютючение резистора и трансформатора тока, выполненного с одинаковыми направлениями на.мотки первичной и вторичной обмоток, а также предложенное подключение элементов установки позволяют уменьшить их количество до трех раз, .повысить производительность труда в два ра За, удешевить установку примерно на 20% за .счет исключения измерителя напряжения со встроенным выпрямителем и сложного в изготовлении и, следовательно, дорогостоящего магнитного усилителя с тремя обмотками и выпрямителе.м обратной связи.

Формула изобретения

Регулируемая электроэнергетическая установка переменного тока, содержащая асинхронный генератор с обмоткой статора по схеме звезда с выведенным нулем, нерегулируе.мые конденсаторы, включенные между фазами генератора, нелинейные конденсаторы с электрически управляемой емкостью, подключенные к фаза.м генератора по схеме звезда, дроссели, включенные через цепи управления нелинейных конденсаторов на выход выпрямителя, и трансформатор .напряжения, зажим первичной обмотки которого подключен к фазе асинхронного, генератора, отличающаяся тем, что, с целью упрощения, установка снабжена резистором и трансформатором тока, выполненным с одинаковыми направлениями намотки первичной и вторичной обмоток, причем второй зажим первичной обмотки трансформатора напряжения подключен к выведенному нулю генератора, первичная обмотка трансформатора тока включена в фазу генератора, отстающую от фазы первичной обмотки трансформатора напряжения на 120 эл. град, вторичные обмотки трансформаторов тока и напряжения включены последовательно и согласно на вход выпрямителя, резистор подключен к началу и концу вторичной обмотки трансформатора тока, а первичная и вторичная обмотки трансформатора напряжения выполнены с одинаковым направлением намотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

Сн Ф

Uc Фиг. г

iPut. 3