Нагрузочное устройство для испытания генераторов электростанций Советский патент 1981 года по МПК H02P9/42 

(54) НАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Изобретение относится к электроте нике и может быть использовано для испытания различного рода электрических генераторов .электростанций. Известно нагрузочное устройство, позволяющее нагружать испытуемую эле тростанцию трехфазной промышпенной сетью переменного тока. Оно является универсальным, что позволяет нагружать сетью генераторы постоянного и переменного токов, отличающиеся значениями выходных напряжений и мощностей, сокращает время испытаний и позволяет утилизировать вырабатываемую приводным двигателем энергию. Для согласования параметров выход ного напряжения испытуемого генерато ра с параметрами напряжения сети, создающей нагрузку, в известном устройстве используется статический пре образователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока. Он реализован последовательным соединением ста тического управляемого выпрямителя И ведомого сетью инвертора, включаемых между испытуемым генератором и нагружающей его сетью. В Устройстве применено два автоматических регулятора параметров нагрузки испытуемого генератора: регулятор тока нагрузки и регулятор коэффициента мощности.При этом первый охватывает инвертор, а второй - выпрямитель рТ Недостатком известного устройства является сравнительно низкая устойчивость. Запас устойчивости снижается при понижении напряжения сети, повьш1ениикоэффициента мощности нагрузки и увеличении нагрузки испытуемого генератора. При одновременном неблагоприятном изменении перечисленных вьше факторов возможно опроки- дьшание инвертора, т.е. авария. Известно также нагрузочное устройство для испытания автономных электростанций переменного тока, системы регулирования тока нагрузки и коэффициента мощности, которые воздейств. ют соответственно на системы импульсно-фазового управления (СИФУ) выпря мителя и инвертора, и содержит соответственно цепи коррекции выходных величин напряжением генератора и напряжением сети 2. Это нагрузочное устройство отличается более высо(сой надежностью, но ненадежно при опрокидывании инвертора. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является нагрузочное устройство для испытания г нераторов электростанций, содержащее управляемый выпрямитель с входньми з жимами для подключения к генератору, соединенный последовательно с выпрямителем ведомой сетью инвертор с выходными зажимами для подключения к с ти, а также автоматическую систему регулирования тока нагрузки, включаю щую в себя датчик тока нагрузки, дат чик напряжения генератора переменног тока, решающий блок, выход которого связан с системой импульсно-фазового управления вьшрямителем, автоматическую систему регулирования коэффициента мощности, включающую в себя датчик коэффициента мощности, решающий блок, выход которого связан с си темой импульсно-фазового управления инвертора и систему защиты инвертора от опрокидывания. Это нагрузочное ус ройство обеспечивает безаварийную ус тойчивую работу в процессе нагружения сетью испытуемого генератора, создавая последнему стабильную нагрузку. Это позволяет использовать устройство не только в процессе испытания генератора автономной электростанции, но и в процессе ремонта С наладки и регулировки ) системы автоматического регулирования ССАР) на пряжения автономной электростанцииj 3 . Недостатками известного нагрузочного устройства является его функцио нальная ограниченность и невозможность использования в процессе испытания автономных электростанций, содержащих генераторы постоянного тока. Кроме того, его нельзя использовать в процессе наладки и регулировки САР скорости вращения ротора генератора частоты). При этом мощ.ность нагрузки должна сохраняться по тоянной. Инвертируемая мощность определяется по формуле ,(1) где Уц - входное напряжение инвертора 1ц - ток нагрузки. Чтобы получить Pj const при заданном значении тока нагрузки (1ц соп51)у необходимо обеспечить постоянство входного напряжения инвертора (U const). Таким образом, в процессе регулировки САР скорости вращения нагрузочное устройство должно содержать два регулятора системы регулирования САР тока нагрузки и САР входного напряжения (противо-ЭДС)- инвертора. Известное нагрузочное устройство с защитой второй САР не содержит. Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей нагрузочного устройства с защитой, т.е. обеспечение работы в режиме постоянной мощности нагрузки генератора, а также нагружение сетью испытуемых генераторов постоянного тока. Указанная цель достигается тем, что в нагрузочном устройстве для генераторов электростанций, содержащем управляемый выпрямитель с входными зажимами для подключения к генератору, соединенный последовательно с выпрямителем ведомый сетью инвертор с выходными зажимами для подключения к сети, а также автоматическую систему регулирования тока нагрузки, включакяцую в себя датчик тока нагрузки, датчик напряжения генератора переменного тока, рёшайщий блок, выход которого связан с системой импульснофазового управления выпрямителем, автоматическую систему регулирования коэффициента мощности, включающую в себя датчик коэффициента мощности рещающий блок, выход которого связан с системой, импульсно-фазового управления инвертора, и систему защиты инвертора от опрокидывания, в него введены задатчик режима работы, комму татор, дополнительный датчик напряжения и логический элемент, причем ко входам логического элемента подключены выходы дополнительного датчика напряжения, датчика напряжения генератора перемемиого тока, задатчика. режима работы, датчика тока и коэффициента мощности, а выходы второго логического э;1емеита подключены ко входам решающих блоков СИФУ вьтрямителя и инвертора и управляющему входу коммутатора j- силовые выходы которого соединены со: входом и выходом выпрями- . теля, к силовым входам подключены зажимы для подключения испытуемых ге5-нераторам постоянного или переменного тока, а вход дополнительного да чика напряжения подключен к силовому выходу коммутатора, соединенному с выходом выпрямителя. На чертеже изображена функциональ ная схема нагрузочного устройства. Схема содержит приводные двигатели 1, 1а автономных электростанций переменного или постоянного тока соответственно, генераторы 2, 2а переменного и постоянного тока соответственно, коммутатор 3 с управляющими двумя силовыми входами и двумя силовыми выходами. К силовьш его вхо дам подключены выходные зажимы генераторов переменного и постоянного то ка, управляемый выпрямитель 4, зависимый инвертор 5, промьшшенная трехфазная сеть 6 переменного .тока, используемая для нагружения генератора испытуемой автономной электростан ции, датчик 7 тока нагрузки испытуемого генератора, который может быть включен на входе или выходе управляе мого выпрямителя, датчик 8 напряжени генератора переменного тока, задатчи 9 тока нагрузки генератора переменно го тока, решающий блок 10 САР тока н грузки, операционный усилитель 11 СА тока нагрузки, СИФУ 12 выпрямителя, датчик 13 входного напряжения инвертора, логический элемент 14 защиты и вертора, датчик 15 выходного напряжения инвертора, задатчик 16 углов опережения зажигания инвертора(и ), решающий блок 17 САР коэффициента мощности, датчик 18 коэффициента мощ ности нагрузки генератора переменного тока;.операционный.усилитель 19 САР коэффициента мощности, СИФУ 20 инвертора, дополнительный датчик 21 напряжения, второй логический элемент 22, задатчик 23 режима работы устройства. Нагрузочное устройство может работать в одном из трех следующих режимов работы: в режиме const и cos if const в процессе испытаний генераторов переменного тока; в режиме 1ц соп51 и P const в процессе испытаний генераторов переменного тока; в режиме 1ц const при испытаниях генераторов постоянного тока. Необходимый режим работы задается ав 96 томатически или вручную с помощью задатчика режима работы. Устройство работает следующим образом. В режиме 1ц const и cos f const ко входу коммутатора 3 подключены выходные клеммы генератора 2 переменного тока, а к выходу - управляемый выпрямитель 4 через токовые цепи датчика 18 коэффициента мощности. При этом второй логический элемент обеспечивает функционирование двух САР: САР тока нагрузки, включающей задатчик 9 тока нагрузки, решающий блок 10, операционный усилитель П и СИФУ 12, а также САР коэффициента мощности нагрузки, включающей задатчик 16 углов опережения зажигания|инвертора, решающий блок 17, операционный усилитель 19 и СИФУ 20. Решающий блок 10 САР тока нагруэки имеет три Входа: на один из них поступает сигнал с выхода датчика 7 тока через второй логический элемент 22, на второй - выходной сигнал задатчика 9 тока нагрузки, а на третий - выходной сигнал системы защиты инвертора с выхода логического элемента 14 защиты. На выходе блока формируется сигнал управления, который через операционный усилитель 11 поступает на вход СИФУ 12 выпрямители и далее воздействует на углы регулирования выпрямителя так, чтобы поддержать заданное значение тока нагрузки. Решающий блок 17 САР коэффициента мощности нагрузки имеет два входа н.а один из них поступает сигнал с выхода датчика 18 коэффициента мощности через второй логический элемент 22, а на второй - выходной сигнал задатчика 16 углов опережения зажигания инвертора. На выходе блока поступает сигнал управления, через операционный усилитель 19, поступающий на вход СИФУ 20 инвертора, таким образом, воздействюущий на углы регулирования (углы опережения зажиганкя) инвертора С{)так, чтобы поддержать заданное значение коэффициента мощности нагрузки. В режиме 1| coriSt и P const силовая схема нагрузочного устройства сохраняется в том же виде. САР тока нагрузки также сохраняется в том же виде, а вместо САР коэффициента мощности нагрузки логическим элементом 22 собирается CAP, обеспечивающая llL const, Достигается это тем, что на один из входов решакщего блока 17 вместо выходного сиЕнала датчика 18 коэффициента мощности подается выходной сигнал дополнительного датчика 21 входного напряжения инвертора через второй логический элемент 22, В остальном работа предлагаемого устройства аналогична. При этом необходимо иметь в виду, что углы регулирования инвертора (углы опережения зажигания автоматически выбираются так, чтобы выполнялось условие Uj const. В режиме нагружения сетью генераторов постоянного тока управляемый вы прямитель 4 не используется. При этом к одному из силовых входов коммутатора 3 подведено выходное напряжение генератора 2а постоянного тока, а один из силовых выходов его через дат чик 7 тока нагрузки подключен ко входу инвертора 5, САР углов опережения зажигания инвертора при этом переводится в режим регулирования тока нагрузки, что достигается подачей на один из входов : решающего блока 17 сигнала с выхода датчика 7 блока через второй логический элемент 22.1 А закон изменения углаопережения зажигания инвертора (А) обеспечивает поддержание заданного значения тока нагрузки, .устанавливаемого с помощью задатчика 16 углов опе режения зажигания инвертора, Устройство может быть использовано в промьшшенности, в частности на пред приятиях и организациях, где осуществляют производство, ремонт или монтаж на объекте двигателей любого типа ( электрических, внутреннего сгорания и т,п,, электрических генераторов, автономных электростанций. Оно позволяет нагружать промьшшенной сетью электрические генераторы в процессе их испытаний и регулировок независимо от рода тока, частоты и уро ня выходного напряжения. Кроме того оно позволяет, утилизировать в сети энергию, вьфабатываемую испытуемым генератором (двигателем)4 Формула изобретения нагрузочное устройство для испыта НИН генераторов электростанций, со98держащее управляемый выпрямитель с входными зажимами для подключения к генератору, соединенньш последовательно с выпрямителем ведомой сетью инвертор с выходными зажимами для подключения к сети, а также автоматическую систему регулирования тока нагрузки, включающую в себя датчик тока нагрузки, датчик напряжения генератора переменного тока, решающий блок, выход которого связан с системой импульсно-фазового управления выпрямителем, автоматическую систему регулирования коэффициента мощности, включающую в себя датчик коэффициента мощности, решающий блок, выход .которого связан с системой импульсно-фазового управления инвертора и систему защиты инвертора от опрокидывания, отличающее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены задатчик режима работы, коммутатор, дополнительный датчик напряжения, логический элемент, причем ко входам логического элемента подключены выходы дополнительного датчика напряжения, датчика напряжения генератора переменного тока, задатчика режима работы, датчика тока и коэффициента мощности, а выходы логического элемента подключены ко входам решающих блоков систем импульсно-фазового управления выпрямителя инвертора и управляющему входу коммутатора, силовые выходы которого соединены со входом и выходом выпрямителя, к силовым входам подключены зажимы для подключения испывдгемых генераторов переменного или постоянного тока, а вход дополнительного датчика напряжения подключен к силовому выходу коммутатора, соединенному с выходом выпрямителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Калиновская Л. В, Исследование и разработка динамического эквивалента нагрузок автономных электростанций. Дис-1ц1Я.на соиск. учен.степени кан-та твхн-. наук, Владивосток, 1972. 2,Авторское свидетельство СССР по заявке № 2371183/24-07, кл.Н 02 Р 9/42, 1975. 3,Авторское свидетельство СССР № 686136, кл. Н 02 Р 9/42, 1977.

«