Система возбуждения для синхронной машины Советский патент 1981 года по МПК H02P9/14 

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано в системах возбуждения синхронных электрических машин, преимущественно для синхронных электрических машин, имеющих в своем составе возбудитель дли питания основной обмотки возбуждения. Извес: на система возбуждения синх ронной машины, содержащая возбудитель, на выходе которого включен пус ко-защитный блок, содержащий последовательно соединенный резистор и тиристорный ключ, управляемый порого вым элементом с уставкой срабатываНИН по напряжению l. Эта система возбуждения недостаточно надежна вследствие того, что любая неисправность пуско-защитного 6hoka (обрыв цепи, потеря управляемости, короткое замыкание тиристорного ключа) влечет за собой опасность аварийного отключения или повреждения возбудителя и синхронной машины. Наиболее близким техническим решением к изобретению является система возбуждения для синхронной машины содержаща;} возбудитель, к выходу пос тоянного тока которого подключены обмотка возбуждения синхронной мгииины и пуско-защитный блок из нескольких параллельных ветвей, каждая из которых содержит последовательно соединенные между собой резистор и тйристорный ключ, между анодом и управляющим электродом которого включен пороговый элемент с установкой срабатывания по напряжению, а также реле тока,од-, ни из замыкающих контактов которого соединены с управ.пяющими электродами тиристоров С2. Эта система возбуждения обладает большей Нсщежностью, так как обрыв одной из параллельных ветвей при нормальной работе остальных не приводит к потере защитных функций, и, следовательно, не требует аварийного отключения возбудителя и синхронной машины от сети. Однако наличие параллельных ветвей делает недостаточно надежным пуск синхронной машины и некоторые другие режимы, сопровождающиеся протеканием значительных токов через пускозащитный блок. Пороговые элементы, управляющие тиристорными ключамиО имеют разброс уставок срабатывания и времен включения тиристора,С включением первой же параллельной ветви пуско-защитно го блока (например, в режиме пуска синхронного двигателя) напряжение на обмотке возбуждения синхронной машины снижается, что затрудняет, а подчас исключает включение остальных параллельных ветвей пуско-защитного ЬлЬка. В результате весь, пусковой то .течет через одну парал;1ельную ветвь что вызывает ее перегрев. Целью изобретения является цовыше ние надежности. Поставленная цель достигается тем что в систему дополнительно введены датчик перенапряжения с уставкой сра батывания по напряжению, меньшей уставки срабатыванияпо напряжению порогового элемента, блок памяти и бло формирования импульсов, причем вход датчика перенапряжений включен параллельно выходу возбудителя, а выход датчика перенапряжений через бло пг1мяти соединен с входом блока формирования импульсов, выход которого подключен к другим замыкающим контак там реле тока. При этом блок памяти и блок форма рования импульсов совмещены в одном узле и выполнены на последовательно включенных тиристоре и резисторе. На чертеже приведена принципиальная схема системы возбуждения. Возбудитель 1 подключен к обмотк возбуждения 2 синхронной машины 3. Параллельно выходу возбудителя 1 че рез реле тока 4 включен пуско-заадит иый блок 5 и блок 6 запуска параллельных ветвей 7, 8 и 9 пуско-защит ного блока 5. В параллельных ветвях 7,.8 и 9 последовательно включены резистор 10, тирнсторный ключ 11, блок 12 аварийного отключения парал .лельной ветви. Каждый из тиристорны ключей 11 содержит пороговые элемен ты 13 и 14. Блок 6 запуска параллел ных ветвей 7, 8 и 9 состоит из датч ка 15 перенапряжений, выполненного на стабилитронах 16 и 17, блока 18 памяти и блока 19 формирования импульсовТ Блок 18 памяти и блок jl9 формирования импульсов совмещены и выполнены на тиристоj ax 2а и 21, последовательна) с которыми установлены резистор 22 и стабилитроны 23 и 24. Между анодом тиристора 20 (21) и его управляющим электродом включены стабилитроны 16 и 17. Уставка срабатывания стабилитронов 16 и 17 больше напряжения питания возбудителя 1, но меньше устав ки срабатывания пороговых элементов 13 и 14 ТИРИСТОРНЫХ ключей 11. Реле тока 4 выполнено на герконах 25, 26 и 27. Катод стабилитрона 23 (24) через геркон 26 (25) подключен к управляюцим электродам тиристорных ключей 11 параллельных ветвей 7, 8 и 9. Параллельно резистору 22 включено герконовое реле 28 контроля тока тиристора 20 (21). Геркон 27 и выходной контакт 29 ерконового реле 26 включены на вход системы управления тиристорного возбудителя 1, а между собой параллельно. Система возбуждения работает следующим образом. В нормальном режиме работы напряжение на вшсоде возбудителя 1 меньше уставки срабатывания стабилитронов 16 и,17 и пороговых элементов 13 и 14 тиристорных ключей 11, вследствие чего пускозащитное устройство 5 не включается. Тиристорный возбудитель 1 обеспечивает нормальный режим работы синхронной машины 3. В переходном режиме работы синхронной машины 3, связанном с появлением перенапряжений на обмотке 2 возбухздения синхронной машины 3 (асинхронный ход, пуск синхронного двигателя, включение в сеть генератора методом самосинхронизации) при напряжении на обмотке возбуждения (на выводах системы возбуждения) большем напряжения уставки срабатывания, например стабилитрона 16, последний пробивается и открывает тиристор 20. По цепи: стабилитрон 23 тиристор 20, резистор 22, стабилитрон 24 протекает ток.Герконовое реле 26 сработало. На стабилитроне 24 появляется напряжение,дос-т таточное для отк|млтия тиристорных ключей И параллельных ветвей 7, 8 и 9, однако цепь управления этих ключей разомкнута герконом 25. При дальнейшем повышении напряжения пороговый элемент 13 Тиристорного ключа 11, например, параллельной ветви 7 Лробивается и открывает тиристорный ключ 11 этой ветви. Резистор 10 шунтирует обмотку 2 возбуждения синхронной машины З.Попараллельной ветви 7 течет ток, напряжение на обмотке 2 возбуждения становится менее уставки срабатывания пороговых элементов 13 тиристорных ключей 11 параллельных ветвей 8 и 9 и стабилитрона 16. Параллельные ветви 8 и 9 не могут включиться пороговыми элементами 13 своих тиристорных : ключей 11. Но при протекании тока по параллельной ветви 7 реле тока 4 срабатывает и геркон 25 подключает устройство 19 формирования импульсов к управляюцим электродам тиристорных ключей 11 параллельных ветвей 8 и 9. . Тиристорные ключи 11 указанных ветвей отк{ яваются, подключая к обмотке возбуждения 2 остальные параллельные ветви 8 и 9. По завершении переходного процесса, когда Нсшряжение, наведенное в обмотке 2 возбуждения синхронной машины 3 станет менее напряжения питания, пуско-защитный блок 5 и блок 6 запуска параллельных ветвей отключаются.

Происходит это за счет того, что геркон 27 и контакт 29 герконового реле 28, воздействуют на систему управления возбудителя, обеспечивая отключение тиристорных ключей 11 параллельных ветвей 7, 8 и 9 и тиристора 20.

I

Если переходный процесс характеризуется незначительным повышением напряжения до уровня, превышающего уставку срабатывания стабилитрона 16, но меньшего уставки срабатывания порогового элемента 13 тиристорного ключа 11, блоки 18 и 19 включаются. Срабатывает герконовое реле 28, которое, воздействуя на систему 30 управления возбудителя 1, обеспечивает отключение блоков 1В и 19 при снижении уровня напряжения до величины меньшей, чем уставка срабатывания стабилитрона 16.

При.неисправности параллельной ветви, например пробое тиристорного ключа 11 параллельной ветви 8/ в л нормальном режиме работы возбудителя через резистор 10 этой ветви течет аварийный ток. Реле 4 тока включается, герконы 25, 26 и 27замыкаются и подключают ;Влок 19 формирования импульсов к управляющим электродам тиристорных ключей 11 .остальных параллельных ветвей 7 и 9. Однако в этом режиме напряжение на выходе возбудителя 1 меньше, чем уставка напряжения срабатывания стабилитронов 16, поэтому управляющий импульс на тиристор 20 не подается, тиристор 20 заперт. Напряжение уи равления тиристорными ключами 11 паРсшлельных ветвей 7 и 9 не формируется и указанные ветви не включгиотся.

При неисправности блока запуска параллельных ветвей, например при пробое тиристора 20, на стабилитроне 24 появляется напряжение, но поскольку через параллельные 7, 8 и 9 ток не течет, расположенный в цепи управления тиристорных кяючей 11 геркон 25 разомкнут, что исключает подачу управляющих импульсов в цепи управления тиристорных ключей 11.

Поскольку цепи блока 6 запуска параллельных ветвей 7, 8 и 9 - слаботочные, сколько-нибудь длительное подключение их не приводит к аварийной ситуации.

При необходимости может быть установлена сигнализация контроля длительности тока блока 6, например контролем выделяющегося тепла резнетора 22.Таким образом, данное устройство обеспечивает вк.лючение всех параллельных ветвей пуско-защитного блока в переходных режимг1х работы синхронной машины, связанных с появлением перенапряжений на обмотку возбуждения, например в режиме пуска синх- ронного двигателя.

При этом это устройство предотвращает включение параллельных ветвей tiycKo-защитного блока при неисправности одной из них или неисправности

Q блока запуска параллельныхветвей.

Надежное вк.пючение всех паргшлелькых ветвей пуско-згвдитного блока позволяет повысить токовую нагрузку ветвей пускозащитного блока, следовательно, уменьшить габариты и вес как

5 этого устройства, так и системы возбуждения в цело1 1 без снижения надежности ее работы.

Сов1« щение блока памяти и блока фоЕ«4ирования импул1 сов и вьшолнение

их на последовательно включенных тиристоре и резисторе позволяет упростить конструкцию указанных блоков, а также исклю че1ет необходимость дополнительных источников питания их работы.

Формула изобретения

1. Система возбуждения для синхронной машины, содержащая возбуди-тель, к выходу постоянного тока ко- торого подк.пючены обмотка возбуждения синхронной машины и пуско-зкцитиый

блок, выполненный из нескольких параллельных ветвей, каящая из KOTOI JX вк.71ючает последовательно соединенные между собой резистор и тнристррный ключ, анодом и управлямаим электродом которого подключен пороговый

элемент с уставкой срабатывания;-, по напряжению, а также реле тока, одни из замыкающих контактов которого сое- динены с управляющими злектродгми тиристорного к.точа, отличающ а я с я тем. что. с целью повью1ения надежности, в нее дополнительно введены датчик перенапряжения с уставкой срабатывания по напряжению, меньшей уставки срабатывания по иапряжекию псгрогового элемента, блок памяти и блок формирования импульсов, причем вход датчика перенапряжений включен параллельно выходу возбудителя, а выход датчика перенапряжений

через блок памяти соединен с входе блока фосшироваиия импульсов, выход которого подключен к другим замыкающим контактам реЛе тока.

2. Система по п. 1, отличаю щ а я с. я тем, что блок памяти и блок формирования импульсов совмещены в одном узле и выполнены на последовательно включенных тиристоре и резисторе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вершинин П.П., Хашпер Л.я. Применение синхронных электроприводов

в металлургии,М., Металлургия,

2. Комплексные тиристорные устчаП °™ - Каталог, Ькп. 341.631, Таллин, 1971.