RU2211527C2 - Electrical machine field suppression device - Google Patents
Electrical machine field suppression device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2211527C2 RU2211527C2 RU2001109415/09A RU2001109415A RU2211527C2 RU 2211527 C2 RU2211527 C2 RU 2211527C2 RU 2001109415/09 A RU2001109415/09 A RU 2001109415/09A RU 2001109415 A RU2001109415 A RU 2001109415A RU 2211527 C2 RU2211527 C2 RU 2211527C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- field
- parallel
- switching element
- thyristor
- switching
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам гашения магнитного поля электрических машин при коротких замыканиях (внутри машины) обмотки якоря и внешних к.з. вблизи от ее выводов, и может быть использовано для эвакуации магнитного поля в силовых коммутационных устройствах с индуктивными нагрузками. The invention relates to electrical engineering, in particular to devices for damping the magnetic field of electric machines during short circuits (inside the machine) of the armature winding and external short circuits close to its conclusions, and can be used to evacuate a magnetic field in power switching devices with inductive loads.
Известно устройство [1] для гашения магнитного поля синхронных электрических машин, содержащее выключатель постоянного тока, включенный в цепь обмотки возбуждения и разрядную цепь, состоящую из последовательного соединения двух встречно-параллельно включенных тиристоров и нелинейного разрядного сопротивления, включенную параллельно обмотке возбуждения. При подаче команды на гашение поля силовые контакты выключателя постоянного тока разрывают ток возбуждения, создаваемый возбудителем, а блок-контакты подают основной отпирающий импульс на разрядный тиристор. Резервный импульс на разрядный тиристор создается от повышения напряжения обмотки возбуждения, которое возникает при обрыве тока возбуждения выключателем постоянного тока или при возникновении неисправностей в цепях возбуждения. При включении разрядного тиристора происходит подключение параллельно обмотке возбуждения нелинейного разрядного сопротивления, на котором рассеивается энергия обмотки возбуждения. A device [1] is known for damping the magnetic field of synchronous electric machines, comprising a direct current circuit breaker included in the field winding circuit and a discharge circuit consisting of a series connection of two counter-parallel connected thyristors and a nonlinear discharge resistance connected in parallel with the field winding. When a field blank command is issued, the power contacts of the DC circuit breaker break the excitation current generated by the exciter, and the block contacts supply the main trigger pulse to the discharge thyristor. A backup pulse to the discharge thyristor is created from an increase in the excitation winding voltage, which occurs when the excitation current is cut off by the DC switch or when faults occur in the excitation circuits. When the discharge thyristor is turned on, a non-linear discharge resistance is connected in parallel with the excitation winding, on which the energy of the excitation winding is dissipated.
Основным недостатком данного устройства является то, что ток ротора начинает разрывать выключатель постоянного тока, а нелинейное сопротивление вступает в работу только после того, как напряжение на контактах выключателя достигнет напряжения ограничения нелинейного сопротивления. В случае применения обычных автоматов постоянного тока, из-за невысокого напряжения на их контактах при обрыве тока, требуется применение нелинейных сопротивлений с низким напряжением ограничения, что приводит к снижению скорости гашения поля. The main disadvantage of this device is that the rotor current begins to break the DC switch, and the non-linear resistance comes into operation only after the voltage at the contacts of the switch reaches the voltage limit non-linear resistance. In the case of the use of conventional DC machines, due to the low voltage at their contacts when the current is cut off, the use of nonlinear resistances with a low voltage limitation, which reduces the rate of field suppression.
Для обеспечения быстрого гашения поля требуется создание специального коммутационного аппарата, на контактах которого при обрыве тока возникает достаточно высокое напряжение, необходимое для вступления в работу нелинейных сопротивлений с высоким уровнем ограничиваемого напряжения. To ensure quick field blanking, it is necessary to create a special switching device, at the contacts of which, when the current is interrupted, a sufficiently high voltage appears, which is necessary for the nonlinear resistances to enter into operation with a high level of limited voltage.
Известно также устройство для гашения поля, содержащее включенный последовательно с обмоткой возбуждения тиристор, а нелинейный элемент через второй тиристор включен параллельно первому тиристору. Параллельно нелинейному элементу подключен емкостный элемент, вход блока управления подключен к датчику короткого замыкания ротора, а выходы блока управления подключены к управляющим электродам тиристоров [2]. A device for damping a field is also known, comprising a thyristor connected in series with an excitation winding, and a non-linear element through a second thyristor connected in parallel with the first thyristor. In parallel to the nonlinear element, a capacitive element is connected, the input of the control unit is connected to the short circuit sensor of the rotor, and the outputs of the control unit are connected to the control electrodes of the thyristors [2].
Недостатком известного устройства является то, что оно может надежно работать только с электрическими машинами малой мощности, так как при больших токах обмоток возбуждения крупных электрических машин в первом тиристоре вследствие прямого падения напряжения на нем выделяется значительная мощность потерь, которая разогревает этот тиристор выше предельно допустимой температуры р-n перехода. A disadvantage of the known device is that it can reliably work only with electric machines of low power, since at high currents of the field windings of large electric machines in the first thyristor, due to a direct voltage drop, a significant power of losses is released on it, which heats this thyristor above the maximum permissible temperature pn transition.
Изобретение направлено на создание быстродействующего устройства гашения поля, работающего в широком диапазоне токов от единиц до десяти тысяч ампер и обладающее повышенной надежностью. The invention is aimed at creating a high-speed field damping device that operates in a wide range of currents from units to ten thousand amperes and has increased reliability.
Сущностью изобретения является обеспечение гашения поля электрической машины при помощи устройства, содержащего нелинейный элемент, ограничивающий величину напряжения на обмотке возбуждения, в качестве которого может быть использован варистор. Для этого, кроме нелинейного элемента, устройство содержит два коммутационных элемента, блок управления, выходы которого соединены с входом управления этих коммутационных элементов, емкостной элемент и датчик тока, выход которого соединен с входом блока управления и в него дополнительно введен датчик напряжения, выход которого соединен с дополнительным входом блока управления. Датчики включены следующим образом: датчик тока последовательно с первым коммутационным элементом, а датчик напряжения - параллельно ему. Нелинейный элемент установлен параллельно второму коммутационному элементу, а емкостной элемент, содержащий конденсатор и блок заряда, подключен к управляющему электроду запираемого тиристора, последовательное соединение которого с полевым транзистором образуют второй коммутационный элемент. Причем в качестве первого коммутационного элемента использован выключатель. The essence of the invention is to suppress the field of an electric machine using a device containing a non-linear element that limits the magnitude of the voltage on the field winding, which can be used as a varistor. For this, in addition to a non-linear element, the device contains two switching elements, a control unit whose outputs are connected to the control input of these switching elements, a capacitive element and a current sensor, the output of which is connected to the input of the control unit and an additional voltage sensor is inserted into it, the output of which is connected with an additional input of the control unit. The sensors are included as follows: a current sensor in series with the first switching element, and a voltage sensor in parallel with it. The non-linear element is installed parallel to the second switching element, and the capacitive element containing the capacitor and the charge unit is connected to the control electrode of the lockable thyristor, the series connection of which with the field-effect transistor forms the second switching element. Moreover, a switch is used as the first switching element.
Достоинство предлагаемого устройства по сравнению с применяемыми фирмой ABB устройствами гашения поля [1] состоит в том, что гашение поля происходит бесконтактно, т.к. первый коммутационный элемент отключается без тока в связи с тем, что ток обмотки возбуждения у него перехватывает открывшийся тиристор. Такие условия работы коммутационного элемента позволяют использовать серийные выключатели постоянного тока, применяемые в приводе. Это обстоятельство значительно удешевляет коммутационный элемент, так как выключатели с основным и дугогасящим контактом изготавливаются узким сектором производителей и стоят очень дорого. Так как в предлагаемом устройстве ЭДС, необходимая для включения варисторов, создается за счет быстрого выключения тиристора при полностью разомкнутых контактах выключателя 1, нет необходимости включать его силовые токовые контакты последовательно. The advantage of the proposed device in comparison with the field damping devices used by ABB [1] is that the field damping is non-contact, because the first switching element is switched off without current due to the fact that the current of the field winding is intercepted by the opened thyristor. Such operating conditions of the switching element allow the use of serial DC switches used in the drive. This circumstance significantly reduces the cost of the switching element, since circuit breakers with a main and arcing contact are made by a narrow sector of manufacturers and are very expensive. Since in the proposed device the EMF necessary to turn on the varistors is created by quickly turning off the thyristor when the contacts of switch 1 are fully open, there is no need to turn on its current power contacts in series.
На чертеже приведена схема устройства гашения поля электрической машины, где:
1 - выключатель;
2 - датчик тока;
3 - обмотка возбуждения;
4 - 2-ой коммутационный элемент;
5 - запираемый тиристор;
6 - полевой транзистор;
7 - нелинейный элемент;
8 - конденсатор;
9 - блок заряда;
10 - датчик напряжения;
11 - блок управления;
12 - катушка отключения выключателя;
13 - емкостной элемент;
14 - источник питания обмотки возбуждения.The drawing shows a diagram of a device for damping the field of an electric machine, where:
1 - switch;
2 - current sensor;
3 - field winding;
4 - 2nd switching element;
5 - lockable thyristor;
6 - field effect transistor;
7 - non-linear element;
8 - capacitor;
9 - charge unit;
10 - voltage sensor;
11 - control unit;
12 - coil trip switch;
13 - capacitive element;
14 - power supply to the field winding.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Для возбуждения электрической машины включается первый коммутационный элемент (выключатель 1) и подсоединяет обмотку возбуждения 3 к источнику питания обмотки возбуждения 14. По обмотке возбуждения начинает протекать ток. To excite the electric machine, the first switching element (switch 1) is turned on and connects the excitation winding 3 to the power source of the excitation winding 14. A current flows through the excitation winding.
По команде отключения устройства гашения поля, поступающей в блок управления 11, последний выдает одновременно сигналы на входы коммутационных элементов: для первого - катушку отключения 12, а для второго - затвор полевого транзистора 6. Вследствие более высокого быстродействия по сравнению с выключателем полевой транзистор 6 открывается быстрее, чем контакты выключателя 1 успеют разомкнуться. Через управляющий электрод запираемого тиристора 5 начинает протекать ток от блока заряда 9, и второй коммутационный элемент 4 открывается, шунтируя при этом первый коммутационный элемент (выключатель 1). Таким образом, при размыкании контактов первого коммутационного элемента (выключатель 1) ток в цепи обмотки возбуждения перейдет в предварительно открытый второй коммутационный элемент 4 (тиристор 5, полевой транзистор 6). В момент времени, когда ток, протекающий через первый коммутационный элемент, упадет до нуля, что зафиксирует блок управления 11 при помощи датчика тока 2, блок управления отключит полевой транзистор 6. При этом ток обмотки возбуждения по цепи анод - управляющий электрод запираемого тиристора 5 начнет заряжать конденсатор 8 емкостного элемента 13. By the command to turn off the field damping device that enters the control unit 11, the latter simultaneously gives signals to the inputs of the switching elements: for the first, the trip coil 12, and for the second, the gate of the field effect transistor 6. Due to the higher speed compared to the switch, the field effect transistor 6 opens faster than the contacts of switch 1 have time to open. A current from the charge unit 9 starts flowing through the control electrode of the lockable thyristor 5, and the second switching element 4 opens, bypassing the first switching element (switch 1). Thus, when the contacts of the first switching element (switch 1) are opened, the current in the field circuit of the field winding will go to the previously opened second switching element 4 (thyristor 5, field effect transistor 6). At the point in time when the current flowing through the first switching element drops to zero, which is detected by the control unit 11 using the current sensor 2, the control unit will turn off the field effect transistor 6. In this case, the field current of the field winding through the anode - control electrode of the lockable thyristor 5 will start charge the capacitor 8 of the capacitive element 13.
Когда ток управляющего электрода запираемого тиристора 5 достигнет порога, необходимого для запирания тиристора, он выключится, и запасенная энергия в обмотке возбуждения выделится в нелинейном элементе 7 (варисторе), т.е. произойдет процесс гашения поля электрической машины. When the current of the control electrode of the lockable thyristor 5 reaches the threshold necessary for locking the thyristor, it will turn off and the stored energy in the field coil will be released in non-linear element 7 (varistor), i.e. the process of quenching the field of an electric machine will occur.
В случае самопроизвольного отключения первого коммутационного элемента (выключатель 1) на его контактах начинает возрастать напряжение в результате действия ЭДС самоиндукции обмотки возбуждения. Это напряжение измеряется датчиком напряжения 10 и когда превысит порог, определяемый блоком управления 11, последний, воздействуя на вход управления второго коммутационного элемента 4, открывает его. Через управляющий электрод запираемого тиристора 5 начинает протекать ток. Далее процесс протекает так же, как в первом случае. In the case of spontaneous shutdown of the first switching element (switch 1), voltage begins to increase at its contacts as a result of the action of the self-induction EMF of the field winding. This voltage is measured by the voltage sensor 10 and when it exceeds the threshold determined by the control unit 11, the latter, acting on the control input of the second switching element 4, opens it. A current flows through the control electrode of the lockable thyristor 5. Further, the process proceeds in the same way as in the first case.
Источники информации
1. Hansjorg Herzog and Taborda ABB Industrie AG, Turgi / Switzerland " Important design features of modem static excitation systems" '95 Three Gorges Project Technology: International Seminar, Yichang.Sources of information
1. Hansjorg Herzog and Taborda ABB Industrie AG, Turgi / Switzerland "Important design features of modem static excitation systems"'95 Three Gorges Project Technology: International Seminar, Yichang.
2. Авторское свидетельство СССР 1588428, Кл. Н 02 Р 9/12, 1975 (прототип). 2. Copyright certificate of the USSR 1588428, Cl. H 02 P 9/12, 1975 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001109415/09A RU2211527C2 (en) | 2001-04-06 | 2001-04-06 | Electrical machine field suppression device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001109415/09A RU2211527C2 (en) | 2001-04-06 | 2001-04-06 | Electrical machine field suppression device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001109415A RU2001109415A (en) | 2003-03-27 |
RU2211527C2 true RU2211527C2 (en) | 2003-08-27 |
Family
ID=29245391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001109415/09A RU2211527C2 (en) | 2001-04-06 | 2001-04-06 | Electrical machine field suppression device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2211527C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU225237U1 (en) * | 2024-01-09 | 2024-04-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательно учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | Device for damping the magnetic field of the excitation winding on a damped oscillatory circuit |
-
2001
- 2001-04-06 RU RU2001109415/09A patent/RU2211527C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU225237U1 (en) * | 2024-01-09 | 2024-04-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательно учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | Device for damping the magnetic field of the excitation winding on a damped oscillatory circuit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7017510B2 (en) | Devices, systems and methods for interrupting current | |
Bösche et al. | Hybrid DC circuit breaker feasibility study | |
US7542250B2 (en) | Micro-electromechanical system based electric motor starter | |
RU2668986C1 (en) | Switching device for conducting and interrupting electric currents | |
US8638531B2 (en) | Hybrid bi-directional DC contactor and method of controlling thereof | |
Zyborski et al. | Hybrid arcless low-voltage AC/DC current limiting interrupting device | |
JPS63131411A (en) | Commutation circuit | |
AU716799B2 (en) | A circuit for the protected power supply of an electrical load | |
US4745513A (en) | Protection of GTO converters by emitter switching | |
KR20160122325A (en) | Apparatus and method for interrupting high voltage direct current using gap switch | |
US3466503A (en) | Assisted arc a.c. circuit interruption | |
US5247419A (en) | Low voltage switchgear | |
EP3944440B1 (en) | Method and apparatus for protecting a load against an overcurrent | |
EP0011958B1 (en) | Dc contactor with solid state arc quenching | |
US3633069A (en) | Alternating current circuit-interrupting system comprising a rectifier shunt path | |
JP2005295796A (en) | Power generator having incorporated electric power switch | |
Hasan et al. | An AC hybrid current limiting and interrupting device for low voltage systems | |
RU2211527C2 (en) | Electrical machine field suppression device | |
US20220115863A1 (en) | Static dc current-limiting switching system | |
GB2305560A (en) | Switching circuit for a bistable magnetic actuator | |
RU2333585C1 (en) | Protector for constant current electrical equipment | |
Magnusson et al. | Experimental study of the current commutation in hybrid DC-breakers | |
Shammas | Combined conventional and solid-state device breakers | |
CN111433875A (en) | Low-voltage protection switch device | |
JPH0346934B2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040407 |