Ротор бесщеточного возбудителя синхронной машины Советский патент 1980 года по МПК H02K19/38 

(54) РОТОР БЕСЩЕТОЧНОГО ВОЗБУДИТЕЛЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ

1

Изобретение относится к области бесщеточного возбуждения энергоблоков мощностью 1000 МВт и выше для тепловых и атомных электростанций, а также для мощных синхронных компенсаторов.

Для современных сверхмощных энергоблоков предъявляются особо высокие требования к надежности возбуждения турбоагрегатов. Данное изобретение может быть использовано для диодных бесщеа-очных возбудителей, но особенно актуальным оно является для наиболее прогрессивных тиристорных бесщеточных возбудителей.

С увеличением мощности энергоблоков увеличивается мощность возбудителей и соответственно количество параллельно соединенных полупроводниковых вентилей.

Известен ротор диодного бесщеточного возбудителя турбогенератора 300 МВт, состоящий из якоря,обращенного синхронного генератора и вращающегося выпрямителя 1. Ротор имеет якорную обмотку с параллельными ветвями, начала которых замкнуты в звездку, а концы замкнуты пофазно и соединены через предохранители с вентилями вращающегося выпрямителя. При этом параллельно включенные диоды нагружаются током неравномерно в соответствии с их собственными сопротивлениями. В случае применения вместо диодов тиристоров они включаются неодновременно и данная схема оказывается неработоспособной. Поэтому необходимо принятие специальных мер по выравниванию нагрузки вентилей. Такими мерами являются подбор вентилей по параметрам, применение индуктивных делителей тока и специальных схем обмотки, питающей выпрямитель.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ротор бесщеточного тиристорного возбудителя турбогенератора 2. Ротор содержит трехфазную якорную обмот15 У уложенную в пазы сердечника якоря, а также предохранители и вентили вращающегося выпрямителя, соединенные по трехфазной мостовой схеме. Благодаря наличию параллельных ветвей обмотки якоря не только улучшается распределение токов между

20 параллельно соединенными вентилями, но и обеспечивается процесс включения тиристоров.

Однако при выходе из строя тиристора и отключении предохранителя обесточивается

соответствующая параллельная ветвь обмотки якоря, что при наличии сильной магнитной связи между параллельными ветвями приводит к разбалансу токов во всех остальных тиристорах, тепловой перегрузке отдельных вентилей, повышенной вибрации ротора, увеличению шума и потерь генератора. Все это снижает надежность бесш,еточного возбудителя и энергоблока в целом. Цель изобретения - увеличение надежности работы бесщеточного возбудителя в нормальных и аварийных режимах.

Для достижения цели в ротор предлагается ввести дополнительную обмотку якоря с числом параллельных ветвей, равным числу пар вентилей вращающегося выпрямителя. Начала параллельных ветвей дополнительной обмотки соединены между собой пофазно и с концами фаз основной обмотки, а концы каждой параллельной ветви дополнительной обмотки соединены через предохранители с вентилями. В симметричном режиме с полным числом вентилей данная схема обладает положительными качествами схемы прототипа, а при отключении вентилей благодаря ослабленному взаимному влиянию ветвей дополнительной обмотки и малому ее объему по сравнению с основной обмоткой магнитная и тепловая симметрия возбудителя практически не нарушается.

В частном случае с целью упрощения конструкции ротора возбудителя дополнительная обмотка якоря может быть образована из части основной обмотки якоря, ее последних полусекций, соединенных с помощью перемычки и уложенных в пазы на наружной поверхности якоря.

Б случае выполнения дополнительной обмотки в виде отдельных катущек она может быть размещена на внутренней поверхности сердечника якоря.

На фиг. 1 представлена электрическая схема ротора бесщеточного возбудителя; на фиг. 2 показана обмотка ротора с перемычкой; на фиг. 3 приведена эквивалентная электрическая схема замещения ротора.

Ротор содержит основную обмотку 1 якоря, подключенную к предохранителям 2 и диодам (вентилям) 3 через дополнительную обмотку 4. Дополнительная обмотка 4 якоря образована из основной (фиг. 2) и отделена от нее перемычкой 5. Для упрощения на фиг. 2 изображена только одна фаза обмотки. В качестве примера конструктивного исполнения может быть предложен ротор, на якоре которого уложена обмотка, разделенная на основную и дополнительную при помощи короткозамыкающего кольца, установленного в зоне лобовых частей. Концы дополнительной обмотки соединены с вентилями вращающегося выпрямителя.

Для более детального описания работы рассмотрим фиг. 3, где изображена эквивалентная электрическая схема предложенного ротора бесщеточного возбудителя на

интервале коммутации фаз А и В, где e, ЭДС и собственная индуктивность параллельных ветвей основной обмотки якоря, М- взаимные индуктивности между параллельными ветвями основной обмотки, вг, Lj- ЭДС и индуктивность параллельных ветвей дополнительной обмотки якоря, R, L - активное сопротивление и индуктивность нагрузки.

бесщеточного возбудителя существуют магнитные связи между параллельными ветвями (фиг. 3) всех трех фаз.

При отключении вентиля обесточивается параллельная ветвь фазы А дополнительной обмотки с ЭДС 62 и индуктивностью Lj, которая составляет незначительную часть всей обмотки фазы А и имеет слабую магнитную связь с другими ветвями. Поэтому магнитная симметрия ротора и индуктивные сопротивления остальных ветвей дополниQ тельной обмотки практически не изменяются. В результате при аварийном отключении вентиля будут обеспечены равномерное распределение токов между вентилями каждой фазы и отсутствие повышенных вибраций и шума бесщеточного возбудителя. Это

5 подтверждено экспериментальными исследованиями, проведенными на модельном синхронном генераторе со специальной обмоткой якоря, дополнительная обмотка которой имеет четыре параллельные ветви Е каждой фазе.

D

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

.1

771814