Устройство для самовозбуждения и регулирования напряжения синхронного генератора Советский патент 1979 года по МПК H02P9/38 

1

Изобретение огносигся к области элёктрогехники и может быть использовано в системах регулирования электрических машин переменного тока, например, в судовых синхронных генераторах, работающих на активно-индуктивную нагрузку.

Известные устройства самовозбуждения и регулирования напряжения синхронного генератора со статором, обмотки кото рого соединены звездой, напряжение возбуждения которого обеспечиваегся при коротком замыкании линейных шин за счет .вольт-добавочных трансформаторов 11.

Недостатком таких устройств является непосредственная связь слаботочных цепей регулирования с сильноточной цепью генератора, которая вызывает неудобства при конструктивном воплощении схем регулирования.

Другое из известных устройств для обеспечения всех режимов работы генератора имеет на статоре возбудителя дополнительную обмотку,соединенную через ти-

ристориый преобразователь с независимым источником питания переменного тока 121.

Недостатками этого устройства являются сложность конструкции возбудителя и наличие дополнительного источника питания.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устроство для регулирования напряжения синхронного Генератора, обмотки статора которого соединены звездой с выведенным нулем, состоящее из регулятора (возбудителя), соединенного с обмоткой возбуждения, датчика короткого замыкания, выпрямителя и трансформатора, первичная обмотка которого соединена с линейными зажимами генератора, вторичная обмотка соединена открытым треугольником и подключена к выпрямителю, выход которого параллельно с выходом возбудителя соединен с обмоткой возбуждения генератора ГЗ.

В этом устройстве исключен недостаток, присущий устройствам с трансформатором, обмогки которого обтекаются силовым током генератора, а поддержание напряжения возбуждения при коротком замыкании обесяечнвается специальным соединением обмогок трансформатора на первичной и вторичной стороне таким образом, что при коротком замыкании на линейных шинах на выходе трансформатора появляется напряжение высших гармонических со- .ставляющих. Однако в этом устройстве при асси- метрии фаз или их неравномерной загрузк появляется напряжение на выходе выпрямителя, которое вызывает сбои в работе регулятора. Нарушают работу регулятора также искажения формы напряжения генератора, которые образуются работы нелинейных элементов регулятора. Устранения этого влияния производится с помощью специально устаналиваемых фильтров что ухудшает массо-габаритные показатели и снижает КПД всего устройства. Кроме того, недостатком является постоянное подключение трансформатора, что вызыва- .ет дополнительные потери в устройстве, поскольку на первичной обмотке трансформатора, постоянно подключенного к зажимам генератора, имеют место потери холостого хода. Включение же последовательно с первичной обмоткой конденсаторов лишь частично снижает потери и не дает возможности при коротком замыкании регулировать напряжение возбуждения Цель изобретения - улучшение качест- ва электроэнергии установки и повышение ее КПД. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены ключи переменного тока, включенные между входом регулятора и нулевым выводом генератора, цепи управления ключей подсоединены к датчику тока которого замыкания, а вторые концы первичных обмоток трансформатора также подсоединены к входу регулятора, причем питание регулятора осуществляется от фазного напряжения генерагора. Taicoe выполнение устройства позволяет обеспечить поддержание напряжения при коротком замыкании генератора, улучшить качества электроэнергии из-за снижения коммутационных искажений, вызванных работой регулятора, так как индук тивность первичных обмоток включена последовательно в цепи питания регулятора и исключены паразитные потери холостого хода в трансформаторе, На чертеже показана схема устройсгва Устройство содержит регулятор напряжения 1, выполненный например на тириоторах, трансформатор 2, перви шые обмотки которого с одной стороны соединены с тиристорами регулятора напряжения 1 и через ключи 3 с нулем синхронногх) генератора 4, а с другой стороны - к линейным зажимам генератора. Ключи 3 управляются отдатчика короткого замыкания 5, в качестве которого может служить реле нулевого напряжения или регулятора тока короткого замыкания. Вторичная обмотка трансформатора 2 подключена к выпрямителю 6, выход которого параллельно с выходом регулятора напряжения соединяется с обмоткой возбуждения 7 синхронного генератора 4. Устройство работает следующим образом. Регулятор напряжения 1 обеспечивает самовозбуждение от остаточного напряжения генератора 4 и поддержание, его выходного напряжения. При этом напряжение возбуждения изменяется в соответствии с законом регулирования регулятора напряжения. Напряжение возбуждения по цепи трансформатор 2 - выпрямитель 6 отсутствует, поскольку ключи 3 отсекают питание трансформатора 2 переменным напряжением, а также за счет соединения вторичных обмоток по схеме бткрытого треугольника. При возникновении короткого замыкания датчик 5 включает ключи 3, первичные обмотки трансформатора 2 подключаются к фазному напряжению генератора и на выходе выпрямителя 6 появляется напряжение возбуждения, пропорциональное гармоническим составляющим фазного напряжения. Регулятор 1 прекращает питание обмотки возбуждения, так как обмотка возбуждения и регулятор закорочены ключами 3. Напряжения возбуждения регулируется иэ- менением скважности работы ключей 3, за счет управления от датчика короткого замыкания 5. Трансформатор 2 может быть выполнен как в трехфазном исполнении, как это показано на чертеже, так и в однофазном. Пош лючение конденсатора к первичной обмотке трансформатора усиливает фильтрующие свойства трансформатора 2. Сравнительные испытания устройства доказали, что потери в устройсгве регулирования для генератора мощностью до 100 кВт снижается на 50%. Формула изобретении Устройство для самовозбуждения и ре.гулирования напряжения синхронного генератора, обмотки статора которого соединены звездой с выведенным нулем, содержащее регулятор возбуждения, питающий обмотку возбуждения, датчик короткого замыкания, выпрямитель и трансформатор, первичные обмотки которого одними концами включены на линейные зажимы генератора, а вторичные обмотки соединены в открытый треугольник и через выпрямитель включены на обмотку возбуждения генератора, о личающееся тем что, с целью улучшения качества электро-. энергии и увеличения КПД, в устройство введены ключи переменного тока, включенные между входом регулятора и нулевым выводом генератора, цепи управления указанных ключей подсоединены к датчику короткого замыкания, а вторые концы первичных обмоток трансформатора подсоединены к входу регулятора. Источники ин(|х)рмации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свиедегельство СССР № 112797, кл. Н 02 Р 9/38, 1956. 2.Авторское свидетельство СССР № 337898, кл. Н 02 Р 9/14, 1970. 3.Авторское свидетельство СССР 139359, кл. Н 02 Р 9/38, 1959.