Бесщеточная система возбуждениядля СиНХРОННОгО гЕНЕРАТОРА Советский патент 1981 года по МПК H02P9/10 H02P9/38 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в бесконтактных системах возбуждения для синхронных генераторов, преимущественно для генераторов, применяемых в автономных системах энергоснабжения.

Известна бесщеточная система возбуждения для синхронного генератора, содержащая основной синхронный генератор и совместно расположенные на одном валу с ним синхронные возбудитель и подвозбудитель. Обмотка возбуждения основного генератора питается через блок вращающихся выпрямителей от якорной обмотки возбудителя. Регулирование напрял ения производится регулятором напряжения, питание которого производится от якорной обмотки подвозбудителя. Измерительный орган регулятора подключен через трансформаторы тока и напряжения к фазам основного генератора 1.

Недостатком этой системы является сложность конструкции генератора и большое число элементов аппаратуры регулирования, что приводит к низкой надежности системы.

Наиболее близким к изобретению является бесщеточная система возбуждения для синхронного генератора, содержащая возбудитель явнополюсной конструкции, расположенной на одном валу с основным генератором, обмотка возбуждения которого через блок вращающихся выпрямителей подключена к якорным обмоткам ротора возбудителя, и регулятор напряжения, выход которого соединен с обмоткой возбуждения возбудителя, измерительный орган связан с фазами основного генератора, а также источник постоянного тока питания

регулятора, выход постоянного тока которого подключен к регулятору, а вход переменного тока связан с фазами основного генератора 2.

Недостатками этой системы возбуждения

являются:

а)сравнительная слол ность и связанное с этим снижение надея ности системы, в состав которой входят два мостовых трехфазных выпрямителя, блок компаундирующих трансформаторов, дополнительная трехфазная обмотка синхронного генератора;

б)затягивание переходных процессов при приеме-сбросе нагрузки синхронного генератора, обусловленное питанием транзисторного регулятора по схеме самовозбуждения (что равноценно действию положительной обратной связи по цепи его напряжения питания) и наличием постоянной

времени цепи компаундирующей обмотки

возбудителя, не позволяющей реализовать эффект сокращения переходных процессов за счет форсировки выходного напряжения быстродействующего транзисторного регулятора напряжения.

Целью изобретения является упрощение системы возбуждення, повыщение надежности и быстродействия ее.

Поставленная цель достигается тем, что на полюсах статора возбудителя размещена дополнительная однофазная обмотка переменного тока, соеднненная с дополнительным выпрямителем, выход которого включен параллельно выходу источника питания регулятора.

Сущиость изобретеиия поясняется чертежами, где на фиг. 1 нредставлена прииципиальная схема системы возбуждения; на фиг. 2 - разрез магнитной системы возбудителя с обмотками.

На общем валу ротора 1 синхронного генератора с его выходной статорной обмоткой 2 расположены обмотка 3 возбуладения синхронного генератора, питаемая через блок вращающихся неуправляемых вентилей 4 от выходных обмоток 5 неременного тока ротора возбудителя. На полюсах щихтованного явнонолюсного индуктора возбудителя расположена обмотка 6 управления постоянного тока, питаемая от транзисторного регулятора 7 напряжения. На вход транзисторного регулятора 7 поступает сигнал обратной связи от измерительного органа 8, связанного с выходной статорной обмоткой 2 синхронного генератора. Питание регулятора 7 осуществляется но схеме «двойного питания ; от однофазного нонижающего трансформатора 9, подключенного первичной обмоткой к статорной обмотке 2 синхронного генератора, а вторичной - к вентильному мосту 10; от дополнительной однофазной обмотки 11 переменного тока возбудителя, расположенной на пазах полюсов его щихтованного индуктора (фиг. 2) и нагруженной на вентильный мост 12.

Напряжение иеременного тока в дополнительной обмотке 11, заложенной в пазы щихтованного полюса индуктора возбудителя, наводится в результате пазовых пульсаций основного магнитного потока обмотки 6 управления при вращении зубчатого ротора возбудителя с его основными вращающимися обмотками 5 переменного тока.

При соответствующем исполнении дополнительной обмотки 11 выходные напряжения вентильных мостов 10 и 12, совпадающие но частоте и сдвинутые по фазе на 90°, обеспечивают, несмотря на упрощенное однофазное исполнение цепи питания транзисторного регулятора 7, удовлетворительное (беснровальное) качество его питающего напряжения.

Система возбуждения работает следующим образом.

Начальное самовозбуждение спн.хропного генератора обеспечивается наличием остаточного магнитного потока в магнитной цепи возбудителя, встройкой в эту магиитпую цепь постоянных магнитов или применением известной цепи «начальной ноднитки транзнсторного регулятора 7 от автономного источника, а также - при вращении ротора синхронного генератора - совместным действием нарастающих выходных папряжеппй возбудителя п синхронного генератора, что приводит к росту выпрямленного моста Ш и 12 напряжения питания траизисторного регулятора.

При достижении в процессе самовозбуждения поминального значения выходного напряжения статорной цепи синхронного генератора транзисторный регулятор 7, благодаря действию цепи отрицательной обратной связи через измерительный орган 8, уменьшает величину тока в обмотке 6 возбудителя, выходные напряжения возбудителя и синхронного генератора стабилизируются на соответствующих уровнях. При

этом величина напряжения питания транзисторного регулятора 7 определяется в основном выходными напряжениями моста 10, так как вторичное нанряжение трансформатора 9 при незагруженном синхронном генераторе превышает выходное напряжение возбудителя на его вспомогательной выходной однофазной обмотке 11 переменного тока. При возрастании нагрузки синхронного

генератора провал выходного нанряжения гепер тора гриводит к форсированному отннраааю транзисторного регулятора 7, быстрому нарастанию выходного напряжения возбудителя и тока обмотки 3 генератора и

восстановлению выходного напряжения синхронного генератора со статической ошибкой относительно заданного номинального уровня. Аналогично протекает переходный проЦесс сброса нагрузки синхронного генератора, причем, благодаря предлагаемой схеме «двойного питания транзисторного регулятора, напряжение его питания изменяется сравнительно мало, так как изменения

его питающих папряжений возбудителя и синхронного генератора направлены встречно друг другу, что приближает режим питания транзисторного регулятора к режиму нитания от эквивалентного квазистатического источника. Это обстоятельство, а такнсе отсутствие дополнительного контура компаундирующей обмотки благоприятно сказывается на динамических свойствах бесщеточной системы возбуждения синхронного генератора, позволяя в значительно большей степени использовать потенциальное быстродействие и форсировочные возможности транзисторного регулятора 7. Наконец, при коротком замыкании статорной обмотки 2 синхронного генератора