Устройство для возбуждения синхронной электрической машины Советский патент 1982 года по МПК H02P9/12 H02P5/28 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУ5{ЩЕНИЯ СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к электроте нике и может ,быть использовано в электроприводе с синхронным электродвигателем, применяемым во всех отраслях народного хозяйства, где используется этот тип электродвигателя. Известно устройство для возбуждения электрической синхронной машины, содержащее управляемый полупроводниковый преобразователь напряжения, в котором гашение поля возбуждения синхронной машины достигается с помо щью дополнительной -о.бмотки, создающей встречное поле Ql. Однако.дополнительная обмотка и схема ее питания усложняет устройств Известно также устройство для возбуждения синхронной электрической машины, содержащее тиристорный преоб разователь напряжения, предназначенный для питания синхронной электрической машины, в котором гашение поля возбуждения синхронной машины достигается переводом тиристорного преобразователя в инверторный режим, при котором в цепь обмотки возбуждения синхронной электрической машины вводится встречная ЭДС, а пусковые режимы и защита обмотки возбуждения синхронной машины от перенапряжения в этих режимах достигается применением пускозащитной цепи, составленной из встречно параллельно вк.шоченных тиристоров, соединенных с разрядным резистором 23. Однако режим форсированного гашения поля возбуждения в этом устрой-стве не может быть осуществлен, при коротких Зс1мыканиях, сопровождгиощихся глубокой посадкой напряжения или его исчезновением из-за отсутствия коммутирующей ЭДС сети или значительного уменьшения ее величины. Наличие пускозащитной цепи и необходимость контроля тока в ней перед синхронизацией электрической машины tэлектродвигателя) во.избежание перегрева разрядного резистора током возбудителя снижает надежность и усложняет устройство., Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство для возбуждения синхронной электрической машины, содержащее мостовой преобразователь с управляемыми вентилями, предназначенный для подключения к обмотке возбуждения синхронной электрической машины, узел гашения поля возбуждения, выполненный на последовательно соединенных, между собой гасящем тиристоре и конденсаторах, последний из которых зашунтирован: диодом в. провидящем для гасящего тиристора направлении, и гокоограничивающую цепь, соетавленную из последовательно соединенных между собой, стабилитрона, диода и разрядного резистора, сво одный вывод которого подключен к общей точке соединения конденсаторов узла гашения, а. анод стабилитрона через ключ связан с управляющим электродом гасящего тиристора и его блоком управления, подключенным к блоку управления вентилями мостового преоб разователя

Однако наличие дополнительного источника для зарядки первого конденсатора усложняет устройство и сни жает его надежность, а шунтирование второго конденсатора стабилитроном или подобным ему злементом замедляет процесс гашения поля возбуждения. Управление вспомогательным тиристоро от падения напряжения на дополнитель ном резисторе, включенном последовательно с обмоткой возбуждения синхронной электрической машины, также усложняет устройство и увеличивает потери электроэнергии. Управление вспомогательным тиристором от якоря. электрической машины требует наличия дополнительного преобразователя, что также ведет к усложнению схемы устройства, а при наличии внутренних

коротких замыканий в якоре устройст во оказывается неработоспособным.

Цель изобретения - упрощение и повышение КПД синхронной электрической машины.0 .

Указанная цель обеспечивается тем что в узел гашения поля возбуждения введен второй диод, катод которого подключен к точке соединения конденсаторов узла гашения, а анод - к плю совому выводу мостового преобразователя, с которым соединен катод гасящего тиристора, свободный вывод пос.леднего конденсатора узла гашения подключен к минусовому выводу мостового преобразователя, а общая точка соединения разрядного резистора и анода диода токоограничивающей цепи подключена к аноду гасящего тиристоР Кроме того, в устройство введен пускозарядный резистор, включенный между общей точкой соединения конденсаторов и катодами диодов узла гашения. ,

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема устройства для возбуждениясинхронной электрической машины; на фиг.2 - схема включения пускоэарядного резистора.

Устройство для возбуждения синхро ной электрической машины (электродвигателя) с обмоткой 1 возбуждения содержит мостовой преобразователь 2 с управляемыми вентилями, выводами подключенный к обмотке возбуждения электродвигателя, узел гашения поля возбуждения, выполненный на последовательно соединенных гасящем тиристоре 3 -и конденсаторах 4 и 5, подклю ченный параллельно мостовому преобразователю, при этом катод гасЯщего тиристора 3 подключен к плюсовому выводу мостового преобразователя, а свободныйвывод конденсатора 5 - к минусорому выводу мостового преобра|зователя. Конденсатор 5 узла гашени эашунтирован диодом б в проводящем для гасящего тиристора на 1равлении. Диод 7 узла гашения катодом подключен к точке соединения конденсаторов 4 и 5 узла гашения, а анодом - к плюсовому выводу мостового преобразователя 2.

Токоограничивающая цепь образованная последовательно соединенными Между собой стабилитроном 8, диодом 9 и разрядным резистором 10, свободный вывод которого связан с точкой соединения конденсаторов 4 и 5 узла гашения, а анод стабилитрона через ключ И связан с управляющим электрюдом гасящего тиристора 3 и 12 управления гасящим тиристором, соединенным с блоком 13 управления вентилями мостового преобразователя 2. Общая точка- соединения анода диода 7 и разрядного резистора 10 токоограничивающей цепи связана с анодом гасящего тиристора 3.

Между катодами шунтирующих диодов узла гашения и его конденсаторами может быть включен пускозарядный резистор 14 (фиг.2).

Предварительно заряженный конденсатор 5 узла гашения поля предназначен для прерывания тока преобразователя 2 с управляемыми вентилями и исопльэуется как автономный (независиквай) источник отпирающего сигнала для управления гасящим тиристором 3 при нормальных и аварийных режимах Конденсатор 4 предназначен для введения в цепь обмотки 1 возбуждения встречной ЭДС и быстрого снижения тока в обмотке возбуждения. Таким образом, прерывание тока возбудителя с управляемой катодной группой (мостового преобразователя) и процесс ггиаения поля могут оптимизироваться соответствующим выбором емкости конденсаторов узла .гашения, поскольку эти функции разграничены.,

Диод 6 обеспечивает предварительный аряд конденсатора 5. Диод 7 обеспечивает разделение-функций, выполняемых конденсаторами 4 и 5, Кроме того, конденсаторы 4 и 5, диода 6 и 7 выполняют функции пускоэащитной цепи. Величина емкости конденсаторов может быть равной или отличаться в отнсчаении 1:4 в любую сторону (больше или меньше).

Разрядный резистор 10 огр.аничивает степень разряда конденсатора при подаче сигнала на управляющий электрод тиристора 3, обеспечивает положительный потенциал на аноде гасящего тиристора 3 и снижает остаточный заряд с конденсатора 4 после окончания процесса гашения поля возбуждения. Кроме того, разрядный ре(Зистор позволяет увеличить входной момент синхронной электрической машины. В этом случав величина указанного резистора принимается в пределах (10 - 20) ROB / активное сопротивление обМотки Joзбyждeния.

Устройство работает сл-едукицим образом.

На время асинхронного запуска синхронной электрической машины снимаются управляющие импульсы с катодной группы управляемых вентилей мостового преобразователя 2 блоком 13, а ключом 11 -замыкается цепь управления гасящим тиристором 3.

Одна полуволна пускового тока от . ЭДС обмотки возбуждения замыкается через диод 6, конденсатор 4, зашунтированный резистором 10, и гасящий тиристор 3, управляемый в функции ЭДС ротора электрической машины через цепь управления обмотка возбуждения 1 - диод 6 .- разр;ядный резис- ,. ТОР 10 - диод - стабилитрон 8 - ключ 11 управляющий электрод тиристора 3 - обмотка 1 возбуждения. Другая полуволна пускового тока замыкается через диод .7 и конденсатор 5, обеспечивая предварительный заряд последнего с указанной на чертеже полярностью напряжения. Кроме того, заряд конденсатора 5 происходит привключении преобразователя 2 по цепи плюсовой вывод преобразователя 2 - диод 7 - конденсатор 5 - минусовый вывод преобразователя 2.

При достижении ротором подсинхронной скорости блок 12 размыкает ключ 11 в цепи управления тиристора 3, а блок 13 подает управляющие импульгсы на катодную группу.управляемых вентилей преобразователя 2, что приводит к появлению тока в обмотке вдзбуждения и втягиванию электродвигателя в синхронизм.

Форсированное гашение магнитного поля осуществляется следукицим образом.

Iчс помощью блока 13 снимаиотся управляющие импульсы с катодной группы управляемых вентилей преобразователя 2, одновременно блок 12 замыкает

ключ 11 в цепи управления гасящим тиристором 3, и на управляющий электрод последнего поступает включающий сигнал от предварительно заряженного конденсатора 5 по цепи плюсовая обкладка конденсатора 5 - резистор 10 - диод 9 - стабилитрон 8 - ключ 11 управляющий электрод гасящего тиристора 3 - обмотка 1 возбуждения - минусовая обкладка конденсатора 5. Пос0- ле включения гасящего тиристора 3 происходит запирание преобразователя

2с управляемыми вентилями по цепи плюсовая обкладка конденсатора 5 - конденсатор 4 и разрядный резистор

5 10 - гасящий тиристор 3 - проводящие вентили преобразователя 2 - минусовая обкладка конденсатора 5. Одновременно происходит обмен зарядом между конденсаторами 5 и 4 и на последнем

Q появляется напряжение, которое направлено встречно току возбуждения, что приводит к резкому уменьшению тока в контуре, образованном обмоткой 1 возбуждения, конденсатором 5, зашунтиро5 ванным диодом 7, конденсатором 4, гасящим тиристором 3, обмоткой 1 возбуждения..

При достижении током возбуждения нулевого значения выключается тиристор 3 и на этом процесс гашения поля

0 возбуждения заканчивается. Заряженный конденсатор 4 разряжается на резистор 10. Остаточный заряд с конденсатора 5 снимается по цепи плюсовая обкладка конденсатора 5 - резистор

5

10- диод 9 - стабилитрон 8 - ключ

11- управлякнций электрод тиристора

3- обмотка 1 возбуждения - минусовая обкладка конденсатора 5, в результате чего схема приходит в исходное состояние. ,

Введение в устройство пускозар.ядного резистора 14 позволяет повыситьбыстродействие гашения поля возбуждения, так как он оказывается включенным последовательно с конденсатором ,

Применение изобретения позволит

55 упростить схему устройства дпя возбуждения синхронной электрической машины за счет искдпочения пускозаи тной цепи и использования несимметричного тиристорного возбудителя, снизить потери, что обеспечит повышение КПД электрической машины, снизить величины динамического и термического значений токов короткого замыкания за счет сокращения времени гашения

63 поля возбуждения электрической , что приводит к уменьшению стоимости и массогабаритных показателей устройства ДЛЯ возбуждения синхронной электрической машины. Формула изобретения 1. Устройство для возбуждения синхронной электрической машины, содержащее мостовой преобразователь с управляемыми вентилями, предназначен ный для подключения к обмотке возбуж дения синхронной электрической машины, узел гашения поля возбуждения выполненный «на последовательно ссади ненных между собой гасящем тиристоре .и конденсаторах, последний из которых зашунтирован диодомв проводящем для гасящего тиристора направлении, токоограничивающук цепь, составленную из последовательно соединенных между собой стабилитрона, диода и разрядного резистора, свободный выард которого подключен к общей, точке соединения конденсаторов узла гашения, а анод стабилитрона через ключ связан с управляющим электродом гасящего тиристора и его блоком управления, подключенным к блоку управления вентилями мостового преобразователя, отличающееся тем. что, с целью упрощения и повышения КПД синхронной электрической машины, в узел гашения поля возбуждения введен второй диод, катод которого подключен к точке соединения конденсаторов узла гашения, а анод - к плюсовому выводу мостового преобразователя, с которым соединен катод гасящего тиристора, свободный вывод последнего конденсатора узла гашения подключен к минусовому выводу мостового преобразователя, а общая точка соединения разрядного резистора и анода диода токоограничивающей цепи подключена к аноду гасящего тиристора. 2 о Устройство по п.1отличаю щ е е с я тем, |Что в него введен пускозарядный резистор включенный между общей точкой соединения конденсаторов и катодами диодов узла гашения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 2005679, кл. 21 21, 1973. 2.Соколов М.М. Автс 1атизированный электропривод общепроквзвяленных механизмов, М., Энергия, 1976, с.391-393. 3.Авторское свидетельство СССР № 650196, кл. Н 02 Р 9/12, 1975. -

Ul.2