Устройство для автоматического возбуждения синхронного генератора Советский патент 1982 года по МПК H02P9/14 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве устройства для автоматического возбуждения синхронных генераторов, преимущественно тех к которым предъявляются повышенные требования по надежности и качеству выходного напряжения.

Известно устройство для автоматического возбуждения синхрон Пз1Х генераторов, которое имеет в своем составе управляемый преобразователь н1а тиристорах, систему широтного управления выходным напряжением преобразователя, на входе которой установлен транзисторный ключ, управляемый измерительным органом на полупроводниковых элементах 1 .

Это устройство имеет недостаточную надежность, так как выход из строя одного из элементов измерительного органа, например транзистора или стабилитрона, может привести к форсировке или расфорсировке возбуждения и, как следствие, к аварийному режим) синхронного генератора.

Наиболее близким к изобретению является устройство для автоматического возбуждения

синхронных генераторов, содержащее подключенный к oб foткe возбуждения синхронного генератора тиристорный преобразователь, систему широтного управления указанным преобразователем, на входе которой установлен управляемый ключ на полупроводниковых зле.ментах, основной широтно-импульсный регулятор напряжения, выход которого связан с цепями управления управляемого ключа, и резервный регулятор напряжения, при зтом

10 измерительные входы обоих регуляторов соединены с одинаковыми выводами якорных цепей синхронного генератора 2.

Известное устройство так же имеет недостаточную надежность, так как выход из строя любого из регуляторов напряжения, приводящий к закрытию одного из последовательно включенных транзисторных ключей, приводит к развОзбужде гию генератора и в эксплуатации может создать аварийн}1о ситуацию. Вторым недостатком указанного устройства является то, что различное исполнение основргого н резервного регуляторов направжения не позволяет получать од Д1аковое качество напряжения на выходе синхронного генератора до и после их переключения. Цель изобретения - повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введет двухвходовы логический элемент И-НЕ, два ключевых элемента и два пороговых элемента со сбросом, а реэервтш регулятор выполнен аналогично с основным, при этом выход логического элемен та И-НЕ подключен к входу управляемого ключа, а каждый нз входов логического элемента соединен с выходом одного из ключевых элементов, вход которого через соответствующий пороговый элемент со сбросом соединен с выходом одного из регуляторов напряжения. Ключевые .элементы выполнены на транзисторных оптронах, светоизлучающий элемент которых подключен к выходу порогового элемента со сбросом, а фототранзисторы подключены ко входам логического элемента И--НЕ. Поставленная цель достигается также тем, что Дополнительно введен источник постоянного тока, а управляемый ключ выполнен на тран транзисторном оптронс, при этом светоизл т(ающий элемент подключен к выходу логического элемента И--НЕ, фототранзистор включен на входе системы широтного управления тиристорного преобразователя, а питание логического элемента И-НЕ производится от дополнительного источника постоянного тока. На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для автоматического возбуждения синхронного генератора с диодным возбудителем и подвозбудителем; на фиг. 2 - принципиальная схема одного из возможных вариантов порогового элемента со сбросом: и его подключение к регулятору 1апряжения и полупроводниковому ключу на транзисторном оптро не; на фиг. 3 - принципиа-1ьная схема устройства с электрической развязкой входной и выходной цепей управляемого ключа с помощью оптронных приборов; на фиг.- 4 - принципиаль ная схема устройства с совмещением управляемого ключа на входе системы широтного управления преобразователей с выходным транзис торным ключем логического элемента. Устройство для автоматического возбуждения синхронного генератора (фиг. 1, 3 и 4), содержит два щиротно-импульсных регулятора напряжения 1 и 2, имеющих на выходе транзисторные ключи 3 и 4 соответственно, преоб разователь на тиристорах 5, подключенный на стороне постоянного тока к обмотке возбужде, ния возбудителя 6 (фиг. 1) или синхро шого генератора 7 (фиг. 3 и 4), а на стороне переменного тока - к обмоткам нозвозбудителя 8 (фиг. 1), возбудителя 6 (фиг. 3) или трансформатора 9 (фиг. 4), систему 10 широтного 9 24 управления выходным напряжением преобразователя на тиристорах с установленным на входе управляемым ключом на транзисторе И (фиг.1), логический элемент 12 в виде диодно-транзисторного элемента с выходным транзисторным К.ШОЧОМ 13, два пороговых элемента со сбросом 14 и 15, и имеющих на входе и выходе транзисторные ключи 16, 17 и 18, 19 соответственно, а также конденсатор 20 и стабилитрон 21 (фиг. 2), два полупроводниковых ключа на транзисторных оптронах 22 и 23, светодиоды которых подключены к выходам пороговых элементов со сбросом 14 и 15, а фототранзисторы подключены последовательно во входHbie цепи лирического элемента 12, неуправляемый выпрямитель 24, на стороне постоянного тока подключенный к об.мотке возб)окдения синхронного генератора 7 (фиг. 1) или возбудителя 6 (фиг. 3), а на стороне переменного тока - к обмоткам возбудителя 6 (фиг. Г) или подвозбудителя 8 (фиг. 3), источникпостоянного тока ,25 (фиг. 3). питающий логический элемент 12 с подключенным к его выходу свето -диодом 26 управляемого ключа, и.меющего во входной цепи указанный светодиод 26 и в выходной - фототранзистор 27, и трансформатор тока 28 а цени нагрузки синхронного генератора 7 (фиг. 1 -4), ВЬЕХОЛ которого под ключен ко входам регуляторов напряжения 1 и 2 с целью обеспечения режимов параллельной работы. Устройство для автоматического возбуждения синхронного генератора работает следуюпшм образом. В статических режимах работы, когда напряжение синхронного генератора 7 (фиг. 1) подд,ерживается на определенном уровне, в силу одинакового исполнения и настройки, ре уляторы напряжения 1 и 2 при равных уставках напряжения создают на выходах си1гчронные последовательности периодических прямоугольных импульсов, скважность которых устанавливается измерительными органами регуляторов 1 и 2, по отклонению измеряемой величины, т. е. напряжения синхронного генератора 7. При наличии импульсов на выходе регуляторов . натгряжения 1 и 2, т. с. при закрытых транзисторных ключах 3 и 4, транзисторные ключи 16 и 18 на входе пороговых элементов 14 и 15 насыщены, при наличии пауз - наоборот закрыты. Этим обеспечивается заряд и разряд конденсатора 20 (фиг. 2) в течение одного периода следования указанных импульсов. Постоянные времени цепей заряда и разряда конденсатора 20 выбраны такими , что напряжение на них при чередовании на выходе регуляторов 1 и 2 импульсов и пауз- любой скважности не достигает величины, достаточной .цля срабагь1вания стабилитронов 21, и транзисторньш 59 ключи 17 и 19 пороговых элементов 14 и 15 остаются закрытыми, что обеспечивает протекание токов через светодиоды транзисторных оптронов 22 и 23 и, соответственно, открытое состояние их фототранзисторов. Последнее обстоятельство обеспечивает поступление импульсов с выходов регуляторов напряжения 1 и 2 на диодные входы логического элемента 12, и так как импульсы и паузы регуляторов следуют синхронно, то логический элемент 12, реализуя операцию И-НЕ, через транзисторный ключ 11 и систему широтного управления 10 в соответствии со скважностью выходных импульсов регуляторов 1 и 2 устанавливает на выходе преобразователя на тиристорах 5 определенную величину среднего напряжения,а, в конечном итоге, через возбудитель 6 и выпрямитель 24 и величину тока возбуждения, необходимую для поддержани напряжения синхронного генератора 7 в данном режиме. При изменении нагрузки синхронного гене ратора происходит изменение напряжения на входах регуляторов 1 и 2, соответственно изменяется и скважность их выходных импульсов. Это указанным образом обеспечивает изменение тока возбуждения на величину, необходимую для компенсации реакции якоря и стабилизации напряжения синхронного генератора 7 с заданной точностью. При выходе из строя одного из регуляторо напряжения 1 или 2 таким образом, что на его выходе появляется непрерывный сигнал, состояния выходного транзисторного ключа 17 или 19, связанного с ним порогового элемента 14 или 15, и соответствующего ключа на транзисторном оптроне 22 или 23 не изменяются и, следовательно, на одном из входов логического элемента 12 появляется также непрерывный сигнал. Поэтому поступающая на второй вход последовательность выходных импульсов от исправного регулятора обеспечивает переключение выходного транзисторного ключа 13 логического элемента 12 и нормальн работу всего устройства. Выход из строя одного из регуляторов напряжения 1 или 2 таким образом, что на его выходе сигнал отсутствует, приводит, к запиранию транзисторного ключа 16 или 18 на вхо де, связанного с ним порогового элемента 14 или 15, конденсатор 20 начинает заряжаться и, когда его напряжение достигает определенного уровня, открывается стабилитрон 21 и, соответственно, транзисторный ключ на выходе 17 или 19. Вследствие этого ток через светодиод транзисторного оптрона 22 или 23 не протекае и его фототранзистор закрьшается, отключая от входа логического элемента 12 неисправный .регулятор напряжения. Логический элемент 12 2 работает как обычный транзисторный ключ с одним входом и обеспечивает нормальную работу устройства от одного исправного регулятора. Время заряда конденсатора 20 до напряжения, открывающего стабилитрон 21 выбрано таким, что отключения от выходных цепей регуляторов напряжения 1 и 2 от входов логического элемента 12 в динамических режимах работы синхронного генератора 7, например, при сбросах нагрузки, когда устройство должно обеспечивать расфорсировку возбуждения, исключается. Возможна работа устройства и при разных установках напряжения регуляторов I и 2. В этом случае регулятор, имеющий более высо-. кую уставку напряжения, создает на выходе непрерывный сигнал. При этом, как указывалось, обеспечивается нормальная работа уст ойства от второго регулятора, в данном случае с более низкой уставкой напряжения, который и определяет уровень выходного напряжения синхронного генератора 7. С выходом из строя работающего регулятора функции регулирования переходят к регулятору с более высокой уставкой напряжения. Работа устройства при вариантах исполнения, показанных на фиг. 3 и 4, аналогична. Разница состоит лишь в том, что в устройстве, изображенном на фиг. 3, преобразователь на тиристорах 5 и система широтного управления 10 с выходным фототранзисторо.м 27 управляемого ключа размещены iia роторе синхронного генератора 7, а логический элемент 12 со светодкодом 26 управляемого ключа подсоединены к отдельному истошику питания 25. В устройстве, показанном на фиг. 4, преобразователь на тиристорах 5 подключен к трансформатору 9 н имеет простейшую систему управления в ввде разделительных диодов, с одной стороны подключенных к управляю-, щим электродам тиристоров, с другой - объединенных в одну точку. Управляемым ключом, с помощью которого общая точка разделительных- диодов подключается к анодам тиристоров для включения последних по широтному принципу регулирования, служит выходной транзисторный ключ 13 логического элемента 12. Применение в устройстве в качестве основного и резервного одинаковых широтно-импульсных регуляторов напряжения и использование таких простых средств, как пороговые злементы, ключи на оптрон) приборах и логаческий элемент для обеспечения нормальной работы устройства при любой из возможных неисправности одного из регуляторОБ повышает надежность устройства и обеспечивает высокое качество напряжения синхронного генератора независимо от того, какой из регуляторов вышел из строя, основной или резервный.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического возбуждения синхронного генератора, содержащее тиристорный преобразователь, снабженный выводами для подключения к обмотке возбуж де1шя CHHXpuHHojO генератора или возбудителя синхронного генератора, систему широтного управления указанным преобразователем, на входе которой установлен управляемый ключ на пояупроводниковых злементах, основной ши ротно-импульсный регулятор напряжения, выход которого связан с входом управляемого ключа, и резервный регулятор напряжения, измерительные входы указанных регуляторов соединены с одноиме1шыми выводами якорны цепей синхронного генератора, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, дополнительно введены двухвходовый логический элемент И-НЕ, два ключевых элемента и два пороговых элемента со сбросом а резервный регулятор выполнен аналогично основному, при этом выход логического элемента И-НЕ подключен к входу управляемого ключа, а каждый из входов логического элемента И-НЕ соединен с выходом одного из ключевых элементов, вход которого через соответствзаоший пороговый элемент со сбросом соединен с выходом одного из регуляторов напряжения.

2. Устройство по п. 1,отличающее с я тем, что ключевые элементы выполнены на транзисторных оптронах, светоизлучающий элемент которых подключен к выходу порогового элемента со сбросом, а фототранзисторы подключены к входам логического элемента И-НЕ.

3; Устройство по п. 1,отличаюшее с я тем, что дополнительно введен источник постоянного тока, а управляемый ключ выполнен на транзисторном оптроне, при этом светоизлучающий элемент подключен к выходу логического элемента И-НЕ, фототранзистор включен на входе системы широтного управления тиристорным преобразователем, а цепь питания логического элемента И-HI- подключена к дополнительному источнику постоян}1ого тока.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР N 216823, кл. Н 02 Р 9/14, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР N 652052, кл. Н 02 Р 9/14, 1977.

Фи2.1

U2.2

Фиг.З