Регулятор напряжения синхронногогЕНЕРАТОРА элЕКТРОМАшиННОгО пРЕОбРА-зОВАТЕля Советский патент 1981 года по МПК H02P9/38 H02P9/44 

(5) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ЭЛЕКТРОМАШИННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

по.лнительным корректором иаиряжсмп;-;-;, содержищим измерительный орган, Г-образiibiii R((pii.:ibTp, однотактный широтноiiMiiy.ibciibiii модулято) па выходе измерительного о)ана и ионижаюигий траиеформатор. Вход измерительного органа донолнителыюго корректора нанряжеиия еоединеи мере:. -образ1Н)1Й КС-()ильт|) и понижающий тр аисформатор е зажимами для иодключения к статору генератора, выходы одиотактиых 1иирогио-имиульснь х модуляторо обоих корректоров напряжения иодк.пючены еоответстЕКИНО к первому и второму -входам .логнчеекой )1 РтЛИ, выход AOTCjpcni иодсоединен ко входу уси.литсля MOTUioeiTi.

При -JTOM уставка срабатывания доиол1 ительног() KoppeKiopa нанряжеиия, соответствующая номина.ч.ьиой скорости враше1Н1Я нре(бра: овате;1я, выбрана на 5 - Ю-/о- чем уставка срабатывания осио)з иогс) корректора Исиряжения.

На {). 1 изображена блок-схема регу,1ятора нанряжеиия синхронного ix uepaTopa; на фиг. 2 - зависимость выходиого напряжения сиихрониого генератора, оена1ценно1о )егу.1ятором, от скорости вращения 11риводного двигателя иреобразовате;1я; на сриг. 3 -в|)емен1Н)1е г)афнки рабо1ы синхронного ()pa и регулятора ег(5 нанря ке1н-1я.

Первичный источник 1 электроэнергии iiocTOHHHCjro и;1и нс1)еменного тока (с)иг. 1) иодк.ночен к нриводиому двига1е;1Ю 2, враHUiioHiero е у повой скоростью (часто1ой) 01 ротор cHiixpoHHoro геиерато 1а 3. Выходная статориан цегнз синхронного ixMiepaToра 3 свя.зан.а кабе;1Ь11ой .линией 4 у.псктрошредачи с к.1еммами 5 иагрузки. Обмотка ii |и),бу { дення сиихрон1;о|-о 1снератора 3 И1унтирована нелинейньнч: разрядным сонротив.1ением и нодк.ночена к выходу унрав.ляемого уеи.1ите.1я 7 М01н.ности. Управление уси.аителем 7 мои1ноети в зоне иолп-шальиой частот1)1 1реобразователя («л - HOW- - --ymeciT .1яетея основным корректором 8 нанряжения, который .1нен is виде вьн;еееино1о блока, связанного измерительным однофазным кабе.1ем 9 с к..леммами .5 ос11ов1- ой нагрхзки 1сиератора.

Оси()вно11 корректор 8 нанряжеиия, обесиечиваюнгий выеокую степень стаби.чизации выходного ь:анряжения генератора 3 на заданном поминальном уровне (L lJ„,A при UJ - HQhi) содержнт маломоншый одно{|)азрнз1й трансформатор И), первичная обмотка которого подключена через измерительн|,|й кабель 9 к кле.ммам 5 нагрузки, а две вторичные обмотки соответствеино связаны с высокочувствительиым измерительным органом 11 действуюнгего значения нанряжения нагрузки и вьп;рям1ггелем 12 гнлания нромежуточного усилителя 13 моищости; в)Н().1иеьп1ого в виде однотактного ншротнонмнульеного модулятора. Изменение уетавкн срабатывания измерительного органа 11, ||р1ни)дяи1,ее к н()дрегули)овке в обычных

нределах :L огноснтелыю поминальной величины выходного нанряжения синхронного генератора (220 В), ;;су|цестилнется |5ручную не)еме1цением дв15жка н(Ленииометра подстройки 14, выведенного .на .лицевую нанел) выносногс. блока ( зного кор)ектора 8 нанряжения. Надежное самовозбуждение синхронного генератора 3 обеснечнвается непользованием устройства 15 начальной подпитки об.моткн 6 возбуждения генератс ра, Г1редетавляюн1его еобой маломсхцрГую ве1ггнльную день, у,1ектрическн связаппую с первичным источником 1 элект){)энер1Д1и в иача;1ьном режиме зануска нреобразовате.ля и (при его на )абочий режим) автс матпчески отк,л1очае.мую возрастающим выходны.м нанряжение.м унравляемоЧ) уси;нгге:1я 7 .мощности.

Усилитель М01ННОСГИ нредставляет еобой унравляемый блок фазовог;) комнаунднрования, состояпгий из трансформаторного MaiHHTHOfo усилител : 16, питаюнтегося но схеме еамовозбуждення че;кз блок 17 комнаунди;).их (рорматоров, вь1х(.)дным нан)ижением .чере.менного тсжа статора гснералора 3. В схем )а напряжения синхронно1О генератора 3 донолните.аьно введены второй корректор 18 аиряжения и венти Н)Ная логнче( ехема ИЛИ 19, связыва1ОН1ая выходные HCIHI об(Л,х корректоров 8 и 18 со входной цеиью угфавляем(ло усилителя IB .мониюсти. BciicxMOгатс.льнь:й корректор нанряжеиия 18, так же как 1 основной кор|ЧКтор 8, имеет входной нонижаюгний трансформатор 20, нервичиая обмотка которого нодк,Л1очена неноере.тслд е1Н40 к .н|,1м зажимам статорной непн генератора ,}. Вт()ричныс ij6MOTKH л-)анеформатора 20 соотвстетвенно евязаны е измеритслы-п 1м opraisoM 21 Д01ю;1иительного ко)ректора нанряжения 18 через частотнозависимый Г-образ1Н 1Й КСУ(рильтр 22 и с вьн1рямителем 23 ннгания нромежуточпого ус1;:1нлеля24 мопикхдя, вынсглнениого в виде однотактного нн)р10Т1И;-имну beiroro моду.лятора. В ()Л .л;1чие сп В1з1Н( основного к()р }екто)а 8 на:1ряже}|ня, доголнител1зпый корректор нанряжеп1 и 18 и схема ИЛИ 19 расноложещз копетруктивно совмеетно с 6:ioKOM управляе.мого усилителя мощности 7, нрнчем уставка срабатыванд1я дополнительного корректора нанряжеиия 18, соответетвуюнгая но.минальной частоте еипхронного

генератора 3 ( oj

, выбрана больщей

на 5 - 10%, чем уетавка ерабатывания основного корректора 8, обеснечиваю1дег(} стабплизаиию номинального выходного нанряжения генератора 3 (U Ьномпри w

)Результиру;он1ая зав иен мелеть выходного напряжения синхронного генератора 3 от чаетот1з1 IJ (со), опре-деляемая еовместны.м действие;. основного 8 и дополнительного 18 корректоров напряжения на включе1 ный но схеме са.мовозбуждения иравляе.1ый усилитель мощности /, питающий обмотку 6 возбуждения генератора, приведена на фиг.2. По мере роста частоты ц) при запуске приводного двигателя 2 преобразователя и самовозбуждения генератора 3, вызванного действием начального устройства 15 подпитки обмотки 6 возбуждения генератора, дальнейшее нарастание его выходного напряжения происходит по линейному закону частотного регулирования (- - const), определяемого регулирующим воздействием дополнительного корректора 18 напряжения, измерительный орган 21 которого связан с измеряемым выходным напряжением генератора 3 частотно-зависимым Г-образным RC-фильтром 22, а уставка срабатывания, соответствующая номинальной частоте со выбрана на 5- 10% большей уставки срабатывания основного корр.ектора и (т. е. U-I при О) соцо на графике (фиг. 2) составляет 1,05-UL j). Поэто.му при достижении номинального значения выходного напряжения генератора U LUOM при частоте иц Шц (фиг. 2) дальнейшее увеличение частоты до ее номинального значения цом приводит к отключению дополнительного корректора 18 и срабатыванию основного корректора 8 напряжения; обеспечивающего с высокой точностью стабилизацию выходного напряжения генератора 3 и LHQ на клеммах его нагрузки. При отказах основного корректора 8, вызванных повреждением кабелей 4, 9 или обрывом входной (выходной) цепи корректора, и сопровождающи.хся ну.аевым уровнем его выходного сигнала, дальнейшее нарастание выходного напряжения синхронного генератора 3 (ЕЗВИДУ включения его усилителя 7 мощности по схеме с самовозбуждением) теперь ограничено действием вновь включаемого в работу дополнительного корректора 18 напряжения на безопасном уровне напряжения U 1,05 1,1 , при w nQf (фиг. 2). Соответственно, при отключении приводного двигателя 2 преобразователя и переходном процессе выбега агрегата выходное напряжение генератора 3 при достижении частоты и далее так же будет линейно снижаться, благодаря регулирующему воздействию корректора 18. Установившийся режим работы, а также переходные процессы пуска и выбега преобразователя иллюстрируются временными графикал1и. График изменения скорости (частоты) W (t) преобразователя представлена на фиг. За; график из.менения выходного напряжения и (t) синхронного генератора 3 - на фиг. 36; график изменения выходного напряжения U8(t) основного корректора 8 напряжения - на фиг. 3 в; график изменения выходного напряжения Uia(t) дополнительного корректора 18 напряжения - на фиг. 3 г. Так, и M(i ieirr ipCMeHn t после нача.ла пуска преобразоватс.чя и возникновении эффекта самовозбужде ия синхроннои) Ioнератора 3. его зыходгк с 1;априжеиие ограничивается по вслич не и дл. .гинейпо нарастает благодаря зап1фаюц1ем действию выходного широтно-импульсного сигна,1а Ui8() корректора 18 напряжения. Выходной же сигнал основного корректора 8 на этом интервале (ti--t2) равен нулю, так как выходное напряжение синхронного генератора здесь меныие его номинального значения L,- L,Q и недостаточно для срабат1 1ва:1ия пзмер11тельно|-о органа 11 основного коппектора S. Зaтo в NIOMCHT времекн 1 г. ирг: скорости ипащсник преобразователя 0,4- б,низкой к ее номинально.му значению , управление регулятором напряжения ы„ автоматически передается основно.му коррект( 8. так как здесь выходное напряжение синхронного тенер.атора достигает номи:-:а,1ьно1о зпаче П1Я и появ.1яется выходнсп ,:и;;ч)тно-имп М нпьп сигнал L g{ri ocHuHiioro корректора 8 напряжения. Выходной же сигнал Ljia(ti дополнительного корректора теперь сн 1жается до нулевого значения, так как, ввиду величенпя частоты ,о со ui,, и стабилизации выходного напряжения синхронного генератора 3 регулируюпгим воздействием основного корректора 8, достигнутого номинального значения на нряжения преобразователя (U UM5M ) недостаточно для срабатывания из.мерительного органа 21 дополнительного корректора 18 ;1апря.. уставка срабатывания которого при со WHOM еоответствует напряжению IJ ( (,05 - 1,1) LHOM- Поэтому на И1ггервалах времени 1г-t j, ts-t и tij--- t 5 графиков (фпг. 3) выходное напряжение сппхрюпного генератора в его рабочем режил:е п(),1держ11вается с высокой степенью точности (i::0.5°/u) относ1гтельно его нол;инального значения IJ и„с«. благодаря регулпр ;-О цем поздс11ствпю основного корректора 8 напряжения. Лишь в его neHC;ipaL5HocTH (обрыв входной выходной цепи п др.), приводяп1ей к нулевому выходному 1/а О, вновь вступает в действие дополнительпьп- корректор 18 напряжения, огра1П чивая при ы Шцо величин) выходного напряжения синхронного генератора на безопасш)м в электрическо.м отношении уровне и и 1 (1,05- 1,1) Ь„омПри окончании рабочего режима преобразователя п отключенпп его привод:;ого двигатс;1я 2 от первичпого источника электроэнергпи пачпнается переходный процеес выбега, т. е. постепенного снижения скорости преобразовате.чя (и}1тервалы ti,- Т 5, t5-te (фпг. 3). Здесь, начиная с момента t s. вновь вступает в действие корректор 18 напряжения. обеспечивая ли1 ейный закон уменьшения выходного па)1ряженпя синхронного генератора ( const) вплоть до момента вре.менп t §, когда напряжение синхронного

генератора падает ввиду окончания действия эффекта самовозбуждения регулятора.

Положительный тех и и ко-экономически и эффект регулятора дости|-ается новышением надежности регулятора напряжения еинхронного генератора, выходное напряжение которого ограничивается нри неиенравностях основного вынесенного корректора 8 напряжения, благодаря регулируюияему воздействию дополнительного корректора 18 напряжения, настроенного при и) и)цо на стабилизацию выходного напряжения синхронного генератора на уровне (1,05 - Kl)Uno,a также вы 1олпе1 ием частотного закона регулирования выходного напряжения синхронного генератора при скоростях вращения преобразователя меньших номинальной () б.чагодаря регулирующему воздействию дополните,льпого корректора 18 напряжения, евязапиого своим измерите;1ьным органом частотно-зависимым фильтром RC е клеммами си1гхроиного генератора, обесиечивается линейное изменение напряження с частотой (- const), при котором исключается возможная токовая перегрузка электромагиитных элементов нагрузок и регулятора в результате пасыщения их магнитопроводов.

Формула и:1обретения

1. Регулятор напряжения синхронного генератора электромашинного преобразователя, содержащий управляемый усилитель мощности, выход которого подключен к зажимам для иодк.иочения обмотки возбуждения генератора, а вход связан с выходом однотактного широтно-импу.льепого модулятора корректора напряжения, вход измерительного органа которого подсоединен через понижаюпдий трансформатор к зажимам для подключения к нагрузке генератора, отличающийся тем, что, с целью г эвышения

надежноети и обеспечения частотно-зависимого регулирования напряжения при скорости вращения, меньшей номинальной, регулятор снабжен вентильной логической схемой ИЛИ и дополнительпым корректором напряжения, содержащим измерительный

орган, Г-образный RC-фильтр, однотактный щиротио-импульсный модулятор на выходе измерительного органа, и понижающий трансформатор, причем вход измерительного органа соединен через Г-образный RCфильтр и понижающий трансформатор с зажимами для подключения к статору генератора, выходы однотактных щиротноимпульсных модуляторов обоих корректоров напряжения подключены ко входам вентильной логической схемы ИЛИ, выход которой

подсоединен ко входу управляемого усилителя МОН.1НОСТИ.

2. Регулятор но п. 1, отличающийся тем, что уставка срабатывания дополнительного корректора напряжения, соответствующая номинальной скорости враи1ения преобразователя, выбрзна больще на 5- 10°/о, чем уставка срабатывания основного корректора напряжения.

Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе 1. Фингер А. А. C dCTCMbi авто.матического регулирования возбуждения синхронных э.тектрических .машин. М., ВНИИЭМ, 1968. 2. Блок регулирования напряжения электроманшнных преобразователей. Информационный :1исток. 01.21.ЭЗ-76, 1976.

О

4

П:

I-

- 5

0-ff- J

f f

S I

J9 Ф

П

J

JO

11

IILtI

/

Г

.f

Фие.З