CN86102307A

CN86102307A - 发电机电制动装置

Info

Publication number: CN86102307A
Application number: CN 86102307
Authority: CN
Inventors: 横田浩
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-04-10
Filing date: 1986-04-10
Publication date: 1987-11-18
Also published as: CN86102307B

Abstract

在使用无刷励磁装置的发电机中，一种电制动装置，具有在上述发电机停止时把发电机输出短路的断路器及对上述无刷励磁装置供给励磁电流的整流电路。这个整流电路至少在发电机运行中经常被加有励磁电压，在使发电机停止时，可通过该电制动装置使上述发电机停止。根据本发明，使不能使用原有的电制动装置的无刷励磁式的发电机电路也可以有效地使用电制动装置。

Description

本发明是关于利用发电制动（电制动）来停止无刷励磁式发电机的发电机电制动装置。

在无刷励磁式发电机中，当转数降低时，发电机磁场电流也同时减小，因此，发电机的感应电压按转数的平方减小，且因短路电流减小，无电制动效果，所以过去没有采用电制动。本发明是为解决这个问题而研究出的发电机电制动装置。

众所周知，电制动是把发电机的电路短路，通以大约额定电流大小的短路电流，通过发电机的I²R损耗来使发电机制动的方式。在转数小的水力发电站中，转动部分所具有的转动能量大，从而，如果用机械制动，就受到热量的限制，不仅延长停机的时间，而且制动片的摩损也大，使维护很困难。所以，提出了一种设想，通常，发电机的停止用电制动进行，而机械制动只在紧急情况下使用。

现将以往可控硅励磁式电制动的一个例子，利用图3加以说明。1为发电机，1A为其磁场线圈，2为电制动用断路器，3为发电机用断路器，4为主变压器，5为仪表用变压器，6为励磁用变压器，7为自动电压调整器（AVR），8为触发电路，9为可控硅桥路，10为磁场断路器，11为磁场放电电阻，12为初始励磁及电制动用接触开关，13为初始励磁及电制动用二极管桥路。

当根据发电机的停止指令，将发电机用断路器3及磁场断路器10开路，消掉发电机1的磁场电流，即消磁后当发电机的电压只留下剩余电压时，将电制动用断路器2闭路。接着用接触开关12接通电制动，通过二极管桥路13向发电机1的磁场通以发电机的额定电流大小的短路电流进行励磁，来产生电制动。

电制动时的电流由下式给出，

I = \frac{S V}{\sqrt{R^{2} {+ ( S X d )}^{2}}} \approx \frac{V}{X d}

其中，

I：电制动时的电流

S：转差

V：发电机电压

R：电枢电阻

Xd：同步电抗。

这些过去的可控硅励磁方式，即使发电机的转速下降，由于确保了励磁电源，而使上式的电流能继续流动，因此，为了使电制动在发电机停止以前一直有效地起作用，一直被采用。

另外，把过去的无刷励磁式励磁电路的一个例子示于图4。1为发电机，1A为此发电机的磁场线圈，3为发电机断路器，4为主变压器，5为仪表用变压器，6为励磁用变压器，7为自动电压调整器（AVR），8为触发电路，9为由可控硅桥路构成的整流电路，10为磁场断路器，14为无刷交流励磁机，15为旋转整流器，16为初始励磁用接触开关，17为反向阻流二极管，18为调整电阻，19为电池。

过去的这种无刷励磁装置，虽然由于有不需要滑环和电刷，维护起来容易的优点，所以多方面得到利用，但是由于无刷交流励磁机直接连接到发电机上，当转数下降时失去励磁能力，没有电制动的效果，因此曾有不能采用电制动的缺点。本发明研究出一种电路，即使在无刷励磁方式的情况下，也能产生电制动的效果，消除过去的那种缺点。

本发明所涉及的发电机电制动装置，在结构上至少在发电机运转时，给提供发电机无刷励磁装置的磁场电流的整流电路始终加上励磁电压。

通过上述办法，使过去不能采用电制动的无刷励磁式发电机电路，也能发挥电制动的效果。

下面，按图说明本发明的一个实施例。在图1中，2为电制动用断路器，20为通常运转时与初始励磁和电制动时切换的转换电路，21为初始励磁和电制动时的触发角控制电路，22为转数检测电路。本发明一个实施例的图1与过去装置的图4的区别，首先是设置了电制动用断路器2，把励磁用变压器6联接在发电机断路器3与主变压器4之间，始终向由可控硅桥路构成的整流电路9加上电压;再则，省去了初始励磁电路，由通常的励磁电路兼用;为了在初始励磁和电制动时兼用励磁电路，附加了进行这时控制触发角用的转换电路20及控制电路21。

下面对工作情况进行说明。当发电机1由没有图示的原动机驱动而达到额定速度时，接通磁场断路器10，控制由可控硅桥路构成的整流电路9，使发电机的电压从触发角控制电路21经转换电路20、触发电路8，达到适合于初始励磁触发角所要求建立起电压，当电压、相位、频率与系统一致时，接通发电机断路器3，接头将转换电路20转接到自动电压调整器AVR7一侧，进入发电运转状态。

下面说明电制动时的工作情况。根据停机指令，把发电机断路器3、磁场断路器10开路，当发电机1的端电压下降到剩余电压时，接通电制动用断路器2。转换电路20从AVR7一侧转接到触发角控制电路21一侧，而且，触发角控制电路21连接到设定触发角为适宜于电制动的电路，接通磁场断路器10，通过电制动用断路器2把短路电流通到发电机1，使其电制动。在这种情况下，由于在由可控硅桥路构成的整流电路9中始终提供有励磁电源，即使发电机的两端短路、转数下降，也由于供有励磁电源，仍能够产生电制动的效果。然而，转数下降时，由于无刷励磁机14产生的电压下降，因此，电制动的效果减小。于是，再增设了转数检测电路22，在转数降低的同时，通过控制触发角控制电路21，与转数成反比地增加磁场电流I_f的办法，进一步增大电制动的效果。

本发明带来的电制动的效果示於图2。纵轴表示转数（P.U.值），横轴表示从停机指令开始经过的时间（秒）。（A）表示自然减速的情况;（B）表示从20%的速度时开始施加过去的机械制动的情况;（C）表示利用本发明的电制动，从50%的速度起施加电制动而把励磁电流I_f保持恒定的情况;（D）还是表示利用本发明的电制动，从50%的速度起施加电制动，而把励磁电流I_f与转数成反比地增加到最多3倍的情况。

尚且，在上述实施例中，表示把励磁用变压器6接在发电机断路器3与主变压器4之间，在由可控硅桥路构成的整流电路9上始终加上励磁用电压的例子。就是把整流电路9连接到可以经常确保电源的自备电源电路，也能得到同样的效果。

如上所述，因为过去既使采用电制动器也没有制动效果，因而无刷励磁式发电机没采用电制动。根据本发明却能够有效的使用电制动。

图1为表示在本发明的无刷励磁式发电机中采用电制动装置的一个实施例的接线图;图2为说明本发明的发电机电制动装置效果用的停机特性曲线图;图3为表示过去的可控硅励磁式发电机电制动装置的一个例子的接线图;图4为表示过去无刷励磁式发电机电路的一个例子的接线图。

在图中，（1）为发电机，（2）为电制动用断路器，（3）为发电机断路器，（4）为主变压器，（6）为励磁用变压器，（8）为触发电路，（9）为整流电路，（10）为磁场断路器，（14）为无刷励磁机，（20）为转换电路，（21）为触发角控制电路，（22）为转数检测电路。

而且，在各图中的同一符号表示同一部分或者相当部分。

Claims

1、在使用无刷励磁装置作为发电机励磁装置的场合中，发电机电制动装置具有下列特征：上述发电机停止时使发电机的输出短路的断路器和提供上述无刷励磁装置的磁场电流的整流电路，并在结构上，使这一整流电路至少在发电机运转时始终加上励磁电压，而在停止上述发电机时可通过发电制动(电制动)而停止。

2、在使用无刷励磁装置作为发电机励磁装置的场合中，发电机电制动装置具有下列特征：上述发电机停止时使发电机的输出短路的断路器和提供上述无刷励磁装置的磁场电流的整流电路，并在结构上，使这一整流电路至少在发电机运转时始终加上励磁电压，而在发电制动（电制动）操作时，通过使流向发电机的制动电流与发电机的转数相关的方法来控制磁场电流（电压）。

3、根据权利要求2所述的发电机电制动装置，在无刷励磁式发电机发电制动（电制动）操作时，作为通过使流向发电机的制动电流与发电机转数相关而控制磁场电流（电压）的方法，其特征在于：装有检测发电机转数的检测电路和整流器的触发角控制电路，在发电机的转数下降的同时，控制触发角控制电路，使磁场电流与转数成反比例地增加。