Электроэнергетическая установка Советский патент 1981 года по МПК H02J3/46 

Такое соединение силовых обмоток иозволяет выравнивать нагрузки, ио оно требует специального выполнения генераторов. Кроме того, по силовым уравнительным обмоткам протекает ток нагрузки, что увеличивает нагрев электрических маигнн, снижает их коэффициент полезного действия. При этом точность выравнивания нагрузок низка.

Известны электроэнергетические установки, в которых выравиивание электрических нагрузок осуществляется спеииал пыми схемами 2.

В этом случае генераторы выполняют с двумя шуитовыми обмотками возбуждения, одна из которых называется уравнительной. Уравнительные обмотки соединяют иоследовательно и подключают к усплителю таким образом, чтобы для генератора, ток силовой цепи которого больше, магинтное иоле уравнительной обмотки бы.ю направлено встречно магнитному полю основной обмотки. Такое соединение обмоток вызывает уменьшение ЭДС генератора н его тока. Для другого генератора действие будет обратным. Прн этом напряжение иа выходе усилителя нроиорциональио разности якорных токов.

Точность выравнивання нагрузок при таком управлении выше, однако для реа.чнзации указанных устройств требуются генераторы специального исиолнення, что сужает область их нрактнческого применения.

Известны электроэнергетические устаиовки 3 для питания нагрузки, у которых с целью получения равномерного расиределения токов нагрузки между источииками последовательио с каждым из ппх соедпнсн вентильный разделительный блок с согласующим трансформатором (так называемый «вольтодобавочный, или «бустерный, веномогательный нсточиик иитания). Выравнивание токов в устройстве осуществляется за счет «вольтодобавки всиомогательных источников.

К недостаткам таких устройств следует отнести; возможность ирименеиия лишь при наличии вспомогательного псточника переменного напряжения; наличие согласующих трансформаторов; нротеканне во всех первичных обмотках трансформаторов тока, что вызывает существенные потерн.

Известна также электроэнергетическая установка, содержащая генераторы постоянного тока, якори которых соединены с нагрузкой параллельпо и оснащены uiynтовыми обмотками возбуждения, регулятор наиряження генераторов и регулятор выравнивания нагрузок электрических машии, на вход которого от датчиков иодается сигнал, иропорцйональный разности токов генераторов 4.

Регулирование тока возбуждения и напряжения каждого генератора в таких устройствах осуществляется возбудителямирегуляторами как в фупкинп задапия, так п в функщи уравпптел1 иого тока, т. е. разности якорных токов.

Обладая хорошим качеством выравнппаппя пагрузок, рассматриваемое устройство нмеет большой вес п занпмает большую площадь, так как для своей реализацип требует паличия двух рсгуляторов-возбудите.чей, что снижает техиико-экоиомические

показатели установки.

Наиболее б.чпзкпм по техпическо cvinnoстп к пастояи1,ему пзобретению является электроэнергетическая устаповка 5, содержащая геператоры нсктояппого тока,

подключепные к н:ппам параллельно пагрузке, регулятор напряжения, вход которого через элемент сравпеппя подк;почеп к датчику папряжения, регулятор выравннваппя нагрузок геператоров, ко входу которого подключеп выход второго эле.мепта сравпения, входы которого подключены к датчпкам тока геператоров, коммутаторы, одгн вывод каждого из которых подключеп к первому выводу соответствую1цей обмоткп

возбуждеппя, причем к управляющим входам коммутаторов подключены выхол.ы регулятора выравппваппя.

У 3TOii установки недостаточнее высокое качество стабнлнзап1П1 п 1ыстродеГ|Ствпя.

Кроме того, ycTpoiiciiJO достат(}чпо сложпо. Цель пзобретеппя - повьипенпе быстродействия п ynpoHienne устройства.

Эта цель достигнута в электроэнергетической установке, содержащей IciiepaTopbi

nocTCjHHHoro тока, подключепные к 1ппнам параллельпо пагрузке, регулятор панряжеппя, вход которого через элемент сравпеппя нодключеп к датчику напряжения, регулятор выравппваппя пагрузок генераторов, ко входу которого нодк;1ючен выход второго элемента сравпеппя, входы которого подключены к датчпкам тока геператоров, коммутаторы, одпн вывод каждого из которых подключен к первому выводу соответствующсй обмоткп возбуждения, нрпчем к управляющг м входам коммутаторов подключепы выходы регулятора выравпивання.

Новым в устройстве является то, что вторые выводы коммутаторов соедннены между собой, ирнчем второй вывод регулятора )1аиряження и вторые выводы обмоток возбуждения подключепы соответственно к шпнам генераторов.

При этом регулятор выравнивання нагрузок содержит триггер, широтно-импульспый модулятор и иромежуточный усилитель, соедгп1енные последовательно, иричем вход нромежуточн(;го усилителя ирисоедииеи ко второму элeJмeитy сравиения, а нрямой и инверсный выходы триггера соответствещ-ю соедииспы со входамп коммутатора.

Па чертеже приведена схема усгройства

согласно изобретенню. Якорные цепи двух генераторов постоянного тока 1 присоединены к общей нагрузке 2, в силовую цепь каждого генератора включены датчики тока 3. Цепь возбуждения каждого генератора содержит шунтовую обмотку 4 и последовательно соединенный с ней коммутатор 5. В свою очередь, цепи возбуждения генераторов соединены между собой параллельно, а с общим для двух генераторов регулятором напряжения 6 - последовательно, и подключены к шинам генераторов. Цепь управления коммутаторами 5 содержит элемент сравнения 7, подсоединенный входом к датчикам тока 3, а выходом-к регулятору выравнивания якорных токов 8, который состоит из последовательно соединенных промежуточного усилителя 9, широтно-импульсного модулятора 10 и триггера 11, который прямым и инверсным выходами подключен к соответствующим входам коммутаторов 5. Регулятор напряжения 6 соединен с выходом другого элемента сравнения 7, который входом подключается к датчику напряжения 12 и устройству задания (на чертеже не показан). Устройство обеспечивает регулирование и стабилизацию напряжения на шинах генераторов и выравнивание нагрузок между электрическими машинами. Регулирование и стабилизация напряжения на шинах осуществляется регулятором 6, например, непрерывного действия. Действие регулятора эквивалентно введению в цепь обмоток возбуждения активного сопротивления, что приводит к изменению тока, протекающего по обмоткам. Пусть, например, нагрузки генераторов равны, т. е. регулятор выравнивания 8 не оказывает влияния на изменение токов возбуждения генераторов. В этом случае коммутаторы 5 будут поочередно подключать и отключать обмотки возбуждения к щинам генераторов с тактовой частотой, определяемой параметрами коммутаторов и регулятора выравнивания. При этом времена подключенного и отключенного состояний обмоток равны, т. е. обмотки подключаются к шинам поочередно (одна подключена, другая отключена) на одно и то же время, и токи в обмотках устанавливаются одинаковыми. При изменении напрял ения на шинах элемент сравнения 7 вырабатывает сигнал, который подается на вход регулятора напряжения 6. Регулятор может быть выполнен с регулированием как по отклонению, так и по производной. Действие регулятора направлено на одновременное повышение (попил ;ение) возбуждения обоих генераторов на одинаковую величину и тем самым на стабилизацию папрял ения па шинах. Аналогично действует регулятор напряжепия и при изменении задания на входе элемента сравнения 7. В этом случае производится регулирование напряжения на щинах генераторов. Согласование действия регулятора выравнивания 8 и регулятора напрял ения 6 осуществляется выбором регуляторов. Основным параметром регуляторов является тактовая частота. Для регулятора напряжения этот параметр должен быть на порядок больше (в пределе тактовая частота должна быть равна бесконечности, т. е. регулятор должен быть непрерывного действия, как в нашем примере), Регулятор напряжения 6 непрерывно стабилизирует напряжение на шинах генераторов за счет регулирования общего тока возбуждения, а регулятор выравнивания 8 (дискретного типа) поочередно с заданной тактовой частотой подключает с помощью коммутаторов обмотки возбуждения к щинам, причем при равенстве нагрузок обеспечивается равенство токов возбуждения генераторов. Если же произойдет изменение соотношения нагрузок между генераторами, то время включенного состояния обмотки менее нагруженного генератора увеличится, а более нагруженного - уменьщится. Таким образом, в установке обеспечены инвариантность регулирования напряжения на шинах генераторов и выравнивание нагрузок. Цри неравномерной загрузке генераторов широтно-импульсный модулятор 10 через триггер 11 изменит время (например, увеличит) подключенного состояния обмотки возбуледения 4 того генератора, у которого ток в якорной цепи меньше, и наоборот - на столько же уменьшит время включенного состояния обмотки генератора, нагрузка которого больше. При неизменной тактовой частоте широтно-импульсного модулятора 11 за счет изменения сквалшости импульсов тока, протекающего по обмоткам, произойдет изменение тока возбул дения, и в одной из них средняя величина тока возрастет, а в другой - уменьшится, что приведет к выравниванию нагрузок. В случае, если токи в якорных цепях равны и сигналы с выхода элемента сравнения на вход усилителя 9 нет, широтноимпульсный модулятор 10 на выходе формирует прямоугольные импульсы с выбранной тактовой частотой, причем в этом случае сквал ность, т. е. отношение длительности импульса к периоду следования импульсов, равна 0,5. Широтно-импульсный модулятор 10 подсоединен на вход триггера 11, на выходе которого формируются сигналы двух типов: на прямом выходе сигналы повторяют входные, а на инверсном-инвертируются. Так как выходы триггера 11 подсоединены к разным коммутаторам 5, то, например, при полол птельном импульсе один из коммута