RU2597881C1

RU2597881C1 - Synchronous generator

Info

Publication number: RU2597881C1
Application number: RU2015139158/07A
Authority: RU
Inventors: Валерий Израилевич Корсунский; Алексей Анатольевич Ревин; Виктор Николаевич Воробьёв
Original assignee: Открытое акционерное общество "Электроагрегат"
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2016-09-20

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, particularly to design of synchronous self-excited brushless generators for prolonged operation in power plants as a source of independent, as well as emergency and/or backup power supply. Synchronous generator comprises stator with winding, rotor, exciter, enclosed in housing and electrically connected to the generator equipment of systems of excitation, control and correction, terminal clamps and a connector for connection of external generator control devices installed under detachable protective casing on the chassis, fixed on the stator of the exciter. Chassis is made in u-shape to form separate sites for installation of equipment. Besides, at least at one of the chassis sites a system of parallel operation and/or safety system for identifying the type of accidents can be installed.

EFFECT: technical result-increasing compactness, maintainability and reduction of overall dimensions.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкции генераторов синхронных бесщеточных с самовозбуждением, предназначенных для продолжительной работы в энергетических установках в качестве источника автономного, а также аварийного и/или резервного электроснабжения.The invention relates to electrical engineering, in particular to the design of self-excited synchronous brushless generators designed for continuous operation in power plants as a source of autonomous and emergency and / or backup power supply.

Генераторы синхронные имеют бесщеточную систему возбуждения, регулирования и коррекции и, как опции, встроенные систему параллельной работы, систему защиты и распознания вида аварии и предназначены для продолжительного режима работы в стационарных и передвижных электроустановках в качестве источника трехфазного тока, а также для параллельной работы с промышленной сетью и другими генераторами (электроагрегатами, электростанциями), и/или автономного электроснабжения потребителей, требующих высокого качества электрической энергии, а также быстрого ввода в действие и приема нагрузки.Synchronous generators have a brushless excitation, regulation and correction system and, as options, a built-in parallel operation system, a protection system and recognition of the type of accident and are designed for continuous operation in stationary and mobile electrical installations as a three-phase current source, as well as for parallel operation with industrial network and other generators (power units, power plants), and / or autonomous power supply to consumers requiring high quality electric energy, and akzhe quickly enter into force and the load receiving.

Из уровня техники известны генераторы синхронные серии БГ и БГО, разработанные специалистами Общества с ограниченной ответственностью «Баранчинский Электромеханический Завод», в которых аппаратура системы возбуждения, регулирования и коррекции, клеммные зажимы и соединители для внешнего управления расположены в коробе управления, закрепленном вверху на корпусе генератора (Каталог ООО «Баранчинский Электромеханический завод»), а возбудитель - статор возбудителя и ротор возбудителя с вращающимися выпрямителями - в заднем торце генератора.The prior art synchronous generators BG and BGO, developed by specialists of the Baranchinsky Electromechanical Plant Limited Liability Company, in which the equipment of the excitation, regulation and correction system, terminal clamps and connectors for external control are located in the control box, mounted at the top of the generator housing, are known (Catalog of Baranchinsky Electromechanical Plant LLC), and the pathogen - the pathogen stator and the pathogen rotor with rotating rectifiers - in the rear end torus.

Известен генератор синхронный бесщеточный с самовозбуждением (патент №2230416, МПК Н02Н 7/06, 2004.06.10), содержащий основную обмотку статора, ротор, возбудитель, заключенные в корпус, аппаратуру системы возбуждения, регулирования и коррекции, систему параллельной работы, систему защиты и распознавания вида аварий и клеммные зажимы и соединители управления.A known synchronous brushless generator with self-excitation (patent No. 2230416, IPC Н02Н 7/06, 2004.06.10), containing the main stator winding, rotor, exciter, enclosed in the housing, equipment of the excitation, regulation and correction system, parallel operation system, protection system and fault recognition and terminal clamps and control connectors.

Данная конструкция используется в генераторах синхронных бесщеточных с самовозбуждением производства Открытого акционерного общества «Электроагрегат», г. Курск (каталог ОАО «Электроагрегат»), в котором все указанные выше составные части располагаются в отдельном коробе управления, закрепленном на торце корпуса генератора, а возбудитель - статор возбудителя и ротор возбудителя с вращающимися выпрямителями - также в заднем торце генератора, при этом аппаратура в коробе управления размещена вокруг статора возбудителя.This design is used in synchronous brushless generators with self-excitation produced by Open Joint-Stock Company Elektroagregat, Kursk (catalog of Elektrogagreg OJSC), in which all of the above components are located in a separate control box mounted on the end of the generator housing, and the pathogen the pathogen stator and the pathogen rotor with rotating rectifiers are also in the rear end of the generator, while the equipment in the control box is located around the pathogen stator.

Такая компоновка, включая ряд дополнительных функций (опций), освобождает место над генератором для аппаратуры электроагрегата и электростанции и позволяет вести обслуживание только с торца, что облегчает электромонтаж и эксплуатацию (техническое обслуживание, диагностику, поиск неисправностей), однако такая конструкция имеет ряд недостатков, а именно: относительно высокий уровень вибрации на верхних составных частях короба управления и, в частности, на плате системы возбуждения, регулирования и коррекции и системы защиты и распознавания вида аварий, а также недостаточно эстетичный вид генератора с торцевым размещением короба управления.Such an arrangement, including a number of additional functions (options), frees up space above the generator for the equipment of the power plant and power plant and allows maintenance only from the end, which facilitates electrical installation and operation (maintenance, diagnostics, troubleshooting), however, this design has several disadvantages, namely, a relatively high level of vibration on the upper components of the control box and, in particular, on the circuit board of the excitation, regulation and correction system and the protection and recognition system accident type, as well as an insufficiently aesthetic appearance of the generator with the end-face placement of the control box.

Известен наиболее близкий по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению генератор синхронный, содержащий корпус и установленный на верхней части корпуса генератора короб управления, содержащий основание с, по меньшей мере, одной установочной площадкой для крепления, по меньшей мере, одного электронного блока и, по меньшей мере, одним выводом для подключения внешнего источника (патент WO 2014/002071, МПК Н02К 5/22, Н02К, 11/00, 2014.01.03). Согласно изобретению установочные площадки для крепления электронных блоков и выводов для подключения внешнего источника установлены в коробе управления, который может быть расположен, например, вверху на корпусе генератора синхронного, на одной или нескольких его сторонах, или на задней части. Принимаем его за ближайший аналог.Known for the closest set of essential features to the claimed technical solution is a synchronous generator, comprising a housing and a control box mounted on the upper part of the generator housing, comprising a base with at least one mounting pad for mounting at least one electronic unit and, according to at least one output for connecting an external source (patent WO 2014/002071, IPC Н02К 5/22, Н02К, 11/00, 2014.01.03). According to the invention, mounting pads for mounting electronic blocks and terminals for connecting an external source are installed in a control box, which can be located, for example, at the top of the synchronous generator housing, on one or more of its sides, or at the rear. We take it for the closest analogue.

К недостаткам данного устройства можно отнести следующее:The disadvantages of this device include the following:

- каким бы ни было положение короба управления в известных решениях, доступ к аппаратуре, установленной внутри него, должен быть возможным с максимальной легкостью, чтобы осуществлять регулировку электронных блоков, быстрый поиск неисправностей, замену, при необходимости, любого элемента. Однако вышеприведенная конструкция такой легкости доступа не обеспечивает. Кроме того, в известном техническом решении не предусмотрено размещение внутри короба управления указанных выше опций: системы параллельной работы и системы защиты и распознавания вида аварий. При необходимости система параллельной работы и система защиты и распознавания вида аварий устанавливаются в щите управления электроагрегата или электростанции.- whatever the position of the control box in the known solutions, access to the equipment installed inside it should be possible with maximum ease to carry out adjustment of electronic units, quick troubleshooting, replacement, if necessary, of any element. However, the above construction does not provide such ease of access. In addition, the well-known technical solution does not provide for the placement of the above options inside the control box: a parallel operation system and a protection and recognition system for the type of accident. If necessary, a parallel operation system and a protection and recognition system for the type of accidents are installed in the control panel of an electric plant or power plant.

При разработке предлагаемой конструкции генератора синхронного ставилась задача создания унифицированной конструкции, обеспечивающей легкость монтажа и демонтажа, удобство проверки и регулировки, увеличения функциональных возможностей и снижение материальных и трудовых затрат.When developing the proposed design of the synchronous generator, the task was to create a unified design that provides ease of installation and dismantling, ease of checking and adjustment, increasing functionality and reducing material and labor costs.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, - повышение компактности, удобств эксплуатации, ремонтопригодности и сокращение габаритов и массы генератора синхронного.The technical result to which the invention is directed is to increase compactness, ease of use, maintainability and reduce the size and weight of the synchronous generator.

Для решения данной задачи предлагается генератор синхронный, содержащий статор с обмоткой, ротор, возбудитель, заключенные в корпус, и электрически соединенные с генератором аппаратуру системы возбуждения, регулирования и коррекции, клеммные зажимы и соединитель для подключения внешних устройств управления генератором, в котором аппаратура системы возбуждения, регулирования и коррекции, клеммные зажимы и соединитель установлены под съемным защитным кожухом на шасси, закрепленном на статоре возбудителя и выполненном П-образной формой с образованием отдельных площадок для их установки.To solve this problem, a synchronous generator is proposed, containing a stator with a winding, a rotor, a pathogen enclosed in a housing, and excitation, regulation and correction system equipment electrically connected to the generator, terminal clamps and a connector for connecting external generator control devices, in which the excitation system equipment , regulation and correction, the terminal clamps and the connector are installed under the removable protective cover on the chassis, mounted on the exciter stator and made U-shaped to form separate areas for their installation.

По второму варианту формулы, по меньшей мере, на одной из площадок шасси может быть размещена система параллельной работы и/или система защиты и распознавания вида аварий.According to the second variant of the formula, at least one of the platforms of the chassis can be placed a system of parallel operation and / or a protection system and recognition of the type of accident.

Изобретение промышленно применимо, так как основано на оригинальном компоновочном решении, не требующем сложной технологии изготовления.The invention is industrially applicable, as it is based on an original layout solution that does not require complex manufacturing techniques.

Предлагаемый генератор синхронный отличает более высокий уровень качества, т.к. встроенные в генератор системы (опции) более эффективны, чем системы той же функциональной направленности, установленные в шкафах с аппаратурой электроустановок. Так система параллельной работы, главной составной частью которого является трансформатор параллельной работы, встраивается для генераторов малой и средней мощности непосредственно в систему выводов генератора, а для генераторов большой мощности (от 200 кВт) в одну из параллельных ветвей (соединений) выводов, что уменьшает габариты трансформатора параллельной работы. Система защиты построена с минимальными длинами проводов от датчиков до электронного блока системы и отсутствием дополнительных соединителей в их цепях. Система защиты исключает применение громоздких и малоэффективных устройств релейно-контакторной системы защиты и микропроцессорной защиты с применением различных датчиков тока с прохождением через эти устройства номинального тока или тока КЗ.The proposed synchronous generator has a higher level of quality, because Systems (options) built into the generator are more efficient than systems of the same functional orientation installed in cabinets with electrical equipment. Thus, a parallel operation system, the main component of which is a parallel operation transformer, is built directly for low and medium power generators directly into the generator output system, and for high power generators (from 200 kW) into one of the parallel output branches (connections), which reduces the size transformer parallel operation. The protection system is built with minimum wire lengths from sensors to the electronic unit of the system and the absence of additional connectors in their circuits. The protection system eliminates the use of bulky and ineffective devices of the relay-contactor protection system and microprocessor protection using various current sensors with the passage of rated current or short-circuit current through these devices.

Изобретение поясняется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.

На фиг. 1 показан общий вид генератора синхронного с вырезом.In FIG. 1 shows a general view of a cut-out synchronous generator.

На фиг. 2 показан общий вид генератора синхронного без съемного кожуха.In FIG. 2 shows a general view of a synchronous generator without a removable casing.

На фиг. 3 показан общий вид генератора синхронного со съемным кожухом.In FIG. 3 shows a general view of a synchronous generator with a removable casing.

Генератор синхронный (см. фиг. 1) содержит заключенные в корпус 1 статор 2 с обмоткой, ротор 3, статор возбудителя 4, ротор возбудителя 5, электрически соединенные с генератором синхронным: аппаратуру системы возбуждения, регулирования и коррекции 6, клеммные зажимы 7 и соединитель 8 для подключения внешних устройств управления генератором. Аппаратура системы возбуждения, регулирования и коррекции 6, клеммные зажимы 7 и соединитель 8 установлены на шасси 9, закрепленном на статоре возбудителя 4 (см. фиг. 1 и 2). Шасси 9 выполнено П-образной формой с образованием отдельных площадок 10 (см. фиг. 1 и 2) и закрыто съемным защитным кожухом 11 (см. фиг. 1 и 3).The synchronous generator (see Fig. 1) contains a stator 2 with a winding enclosed in a housing 1, a rotor 3, a pathogen stator 4, a pathogen rotor 5, electrically connected to a synchronous generator: excitation, regulation and correction system equipment 6, terminal clamps 7 and a connector 8 for connecting external generator control devices. The equipment of the excitation, regulation and correction system 6, terminal clamps 7 and connector 8 are installed on the chassis 9, mounted on the stator of the pathogen 4 (see Fig. 1 and 2). The chassis 9 is made in a U-shape with the formation of individual sites 10 (see Fig. 1 and 2) and closed with a removable protective casing 11 (see Fig. 1 and 3).

В одном из вариантов выполнения изобретения, по меньшей мере, на одной из площадок 10 шасси 9 могут быть размещены система параллельной работы 12 и/или система защиты и распознавания вида аварий 13 (см фиг. 2).In one embodiment of the invention, at least one of the platforms 10 of the chassis 9 may have a parallel system 12 and / or a protection and recognition system for the type of accident 13 (see Fig. 2).

Генератор синхронный работает следующим образом.The synchronous generator operates as follows.

Работа генератора синхронного осуществляется по принципу электромагнитной индукции. Генератор синхронный состоит из двух основных частей: неподвижного статора и ротора, вращающегося внутри статора. Обмотка ротора генератора синхронного питается от выпрямителя, вращающегося вместе с ротором. Выпрямитель, в свою очередь, получает питание от ротора возбудителя, имеющего трехфазную обмотку, возбуждаемую от статора возбудителя, ток возбуждения которого регулируется автоматизированно системой возбуждения, регулирования и коррекции.The synchronous generator operates on the principle of electromagnetic induction. The synchronous generator consists of two main parts: a fixed stator and a rotor rotating inside the stator. The rotor winding of the synchronous generator is powered by a rectifier rotating with the rotor. The rectifier, in turn, receives power from the rotor of the pathogen, having a three-phase winding, excited from the stator of the pathogen, the excitation current of which is regulated automatically by the excitation, regulation and correction system.

Электронная система защиты и распознания вида аварий обеспечивает защиту потребителя и самого генератора от аварийных режимов его работы, дистанционное отключение автоматического выключателя нагрузки и распознавание и индикацию вида аварии, по которой произошло отключение возбуждения генератора. Аппаратура системы возбуждения, регулирования и коррекции расположена на шасси. Шасси, выполненное П-образной формой с образованием отдельных площадок, установлено на статоре возбудителя и закрыто кожухом. Для выполнения монтажа и демонтажа устанавливаемого оборудования, а также обслуживания в процессе эксплуатации (проверку и регулировку) кожух снимается и потребитель (оператор) легко получает доступ ко всей аппаратуре управления, чтобы, например, осуществить регулировку регулятора напряжения, быстрый поиск неисправностей и прочие работы, что, в свою очередь, существенно повышает ремонтопригодность, диагностику и поиск неисправностей.The electronic system of protection and recognition of the type of accidents provides protection for the consumer and the generator itself from emergency modes of its operation, remote shutdown of the automatic load switch and recognition and indication of the type of accident by which the generator excitation was switched off. The equipment of the excitation, regulation and correction system is located on the chassis. The chassis, made in a U-shape with the formation of separate sites, is installed on the stator of the pathogen and is closed by a casing. To perform installation and dismantling of installed equipment, as well as maintenance during operation (check and adjustment), the casing is removed and the consumer (operator) easily gets access to all control equipment, for example, to carry out adjustment of the voltage regulator, quick troubleshooting, and other work, which, in turn, significantly improves maintainability, diagnostics and troubleshooting.

В одном из вариантов выполнения генератора синхронного, по меньшей мере, на одной из площадок шасси размещены система защиты параллельной работы и система защиты и распознавания вида аварий, которые, как правило, устанавливаются в щите управления электроагрегата или электростанции.In one embodiment of the synchronous generator, at least one of the chassis platforms has a parallel protection system and a type of accident protection and recognition system, which are usually installed in the control panel of an electric plant or power plant.

Конструкция заявляемого генератора синхронного по сравнению с конструкцией прототипа позволяет, не увеличивая габарит по осевой длине, уменьшить габарит по высоте, что, в свою очередь, дает возможность для встраивания генератора синхронного (в составе дизельгенератора) в различные системы, станции, комплексы. Встраиваемые в генератор дополнительные опции позволяют получить большую эффективность управления при снижении габаритов, массы и стоимости этих систем.The design of the inventive synchronous generator in comparison with the prototype design allows, without increasing the dimension along the axial length, to reduce the height dimension, which, in turn, makes it possible to integrate the synchronous generator (as part of the diesel generator) into various systems, stations, complexes. Additional options built into the generator allow to obtain greater control efficiency while reducing the size, weight and cost of these systems.

Заявляемое устройство экспериментально подтвердило возможность получения предлагаемого результата.The inventive device experimentally confirmed the possibility of obtaining the proposed result.

Claims

1. Synchronous generator, containing a stator with a winding, a rotor, an exciter, enclosed in a housing, and electrically connected to the generator equipment of the regulation and correction excitation system, terminal clamps and a connector for connecting external generator control devices, characterized in that the equipment of the excitation and regulation system and corrections, the terminal clamps and the connector are installed under the removable protective cover on the chassis, mounted on the exciter stator and made in a U-shape with the formation of individual platforms for their installation.

2. Synchronous generator according to claim 1, characterized in that at least on one of the platforms of the chassis there is a parallel operation system and / or protection system and recognition of the type of accidents.