SU1020953A1 - Устройство дл бесконтактного тиристорного возбуждени синхронной электрической машины - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО дл  БЕСКОНТАКТНОГО ТИРИСТОРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащее магнитоэлектрический синхронный возбудитель ,  корна  т-фазна  лучева  обмотка которого соединена с обмотютй возбуждени  синхронной электрической машины через однополупериодный тиристорный выпр митель, управл ющие электроды тиристоров которого соединены с выходом электромашинного блока управлени  тиристорами с двум  обмотками управлени , которые соединены с выходом регул тора напр жени , о т л и ч а ю щ е е с   тем, что, с целью повышени  надежности и упрощени  устройства, электромашинный блок управлени  тиристорами выполнен в виде импульсного синхронного генератора, (Л 2|л-фазна  лучева  обмотка которого соединена через последовательно соединенные двухполупериодные выпр мители и пороговые токоограничивающие элементы с управл ющими электродами тиристоров однополупериодного тиристорного выпр мител . |С о р ел со

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  бесконтактного возбуждени  синхронных элек рических машин. Известно устройство дл  воздуждени  электрических машин, содержащее синхронный возбудитель, блоки формировани  и бесконтактной передачи импульсов управлени  на вращающийс  тиристорный выпр митель и регул тор напр жени  || 1 . В этом устройстве осуществл етс  многоканальна  передача импульсов управлени , при этом дл  каждого тиристора предназначаетс  трансформатор с неподвижной первичной и вращающейс  вторичной обмоткой. Наличие группы трансформаторов, количество к торых равно числу вращающихс  тирист ров, а также вспомогательного узла, обходимого дл  передачи напр жени  с ротора на формирователи дл  синхрони зации импульсов управлени  приводит увеличению габаритов, и, в частности к удлинению агрегата в целом. Известно также устройство, в кото ром осуществл етс  одноканальна  передача сигнала управлени , а формиро ватели импульсов, содержащие узлы вы пр млени  и инвертировани , расположены на роторе машины |J 23 . Это устройство из-за наличи  слож ных вращающихс  формирователей импул сов управлени  имеет большие габарит и низкую наде жность. Питание формирователей импульсов управлени  .обеспечиваетс  от  корных обмоток возбудител , напр жение которых измен етс под действием реакции  кор . Необходимость ограничени  диапазона измене ни  напр жени  питани  приводит к ув личению габаритов синхронного возбудител . Циклическое переключение в формировател х узлов выпр млени  и инвертировани  приводит к по влению больших по величине низкочастотных гармоник в напр жении возбуждени  ге нератора, что обуславливает повышенные потери. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее магнитоэлектрический синхронный возбудитель, питаемый от него вращающийс  тиристорный выпр митель, электромашинный бло управлени  вращающимс  тиристорным выпр мителем и регул тор напр жени . Электромашинный блок управлени  вращающимс  тиристорным выпр мителем состоит из маломощного управл ющего синхронного генератора обращенного исполнени ,  корные обмотки которого расположены на общем валу с возбудителем , и формирователей импульсов, включенных между  корными обмотками и выходами блока управлени . Управл кйций генератор выполн ет функции бесконтактной передачи сигнала управлени  и фазового смещени . Сигнал управлени  поступает от регул тора напр жени  на две обмотки возбуждени , расположенные на неподвижном индукторе управл ющего генератора и сдвинутые относительно друг друга на 90 эл. град. Число полюсов каждой обмотки возбуждени  равно числу полюсов возбудител . Токи этих обмоток регулируютс  и «распредел ютс  так, что полна  магнитодвижуща  сиЛа (НДС) посто нна, но ее положение в пространстве измен етс . С этой целью выходные каскады регул тора напр жени  содержат синусный и косинусный преобразователи . Необходимый диапазон регулировани  угла управлени  вращающегос  тиристорного выпр мител  составл ет 180 эл. град. Такой диапазон обеспечиваетс  путем изменени  фазы  корного напр жени  управл ющего генератора на 180 эл. град, за счет изменени  величины токов возбуждени  обоих обмоток и направлени  одной из них. Якорноенапр жение управл ющего генератора имеет .форму близкую к синусоидальной Г 3 . Это устройство имеет следующие недостатки . Наличие синусных и косинусных преобразователей, обеспечивающих неизменную величину полной МДС, а также выходного каскада регул тора напр жени  с двухсторонней проводимостью и реверсивнцм выходным сигналом усложн ет регул тор напр жени . Синусоидальна  форма  корного напр жени  генератора приводит к усложнению формирователей импульсов, так как каждый из них должен обеспечивать преобразование напр жени  синусоидальной в Импульсную. Из-за того, что формирователи вращаютс  на роторе машины и подвержены большим динамическим усили м, их усложнение приводит к снижению надежности. Большое число полюсов управл ющего генератора , общее число которых вдвое больше чем у возбудител ; приводит к увеличению габаритов и возрастанию

посто нных времени его обмоток возбуждени .

Цель изобретени  - повышение надежности и упрощение устройства.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  бесконтактного тиристорного возбуждени  синхронной машины, содержащей магнитоэлектрический синхронный возбудитель,  корна  т-фазна  лучева  обмотка которого соединена с обмоткой-возбуждени  синхронной электрической машины через однополупериодный тиристорный .выпр митель , управл кмцие электроды тиристоров которого соединены с выходами электромашинного блока управлени  тиристорами с двум  обмотками управлени , которые соединены с выходом регул тора напр жени , электромашинный блок управлени  тиристорами выполнен в виде импульсного синхронного генератора, 2т-фазна  лучева  обмотка которого соединена через пос едовательно соединенные двухполупериодные выпр мители и пороговые токоограничиващие элементы с управл ющими электродами тиристоров однополупериодного тиристорного выпр мител .

На чертеже представлена схема устройства дл  бесконтактного тиристорного возбуждени  синхронной машины.

Устройство состоит из синхронной машины 1 с обмоткой 2 возбуждени , магнитоэлектрического синхронного возбудител  3, управл емого тиристорного выпp  в тeл  k электромашинного блока 5 управлени  тиристора1 1 и регул тора 6 напр жени .

Электромашинный блок 5 управлени 

W

тиристорами содержит импульсный синхронный генератор 7 с двум  обмотками 8 и 9 возбуждени , пороговые токоограничивающие элементы 10.1, 10.2 и 10.3 и двухполупериодные выпр мители 11, состо щие из попарно соединенных катодами вентилей, осуществл ющих двухполупериодное выпр мление, аноды этих вентилей подсоедин ютс  к противофазным катушкам 2т-фазной лучевой  корной обмотки импульсного генератора 7, а общие катоды че0ез токоограничивающий элемент 10.1 к управл ющему переходу тиристора выпр мител  k. Пороговый токоограничивающий элемент 10.1 состоит из порогового элемента 12 и резистора 13. Регул тор 6 напр жени  содержит измерительный орган Н, широтно-импульсный модул тор 15 и усилитель в виде поочередно переключающихс  ключей 16 и 17.

Устррйство работает следующим образом .

Питание обмотки 2 возбуждени  осуществл етс  от возбудител  3 через вращающийс  тиристОрный выпр митель k Управл ющие импульсы поступают на тиристоры от генератора 7 через двухполупериодный выпр митель 11 и пороговые токоограничивающие элементы 10.1 10.2 и 10.3. Выходное напр жение импульсного генератора 7 имеет пикообразную форму, благодар  тому, что зубцы  кор  возбудител  выполнены насыщающимис . Попарно соединенные .вентили двухполупериодного выпр мител  11 осуществл ют двухполупериодное выпр мление и тем самым передают импульсы управлени  на тиристор в каждом периоде  корного напр жени  .возбудител . Пороговый элемент 12 обеспечивает помехоустойчивую передачу импульсов управлени , а резистор 13 позвол ет ограничить ток управлени  тиристора.

При неизменных токах возбуждени  обмоток 8 и 9 импульсы управлени  поступают с неизменным углом управлени  Синхронизаци  осуществл етс  благодар  тому, что  корна  обмотка им-, пульсного генератора 7 расположена на общем валу с возбудителем 3. Установка нулевого угла управлени  выполн етс  при настройке устройства возбуждени  путем механического поворота индуктора вокруг оси.

Изменение угла управлени  тиристоров осуществл етс  в результате воздействи  регул тора 6 посредством двух обмоток 8 и 9управлени  на импульсный генератор 7. Угол управлени  зависит от сдвига фаз между напр жени ми  корных обмоток возбудител  3 и импульсного генератора 7 и определ етс  углом между вектором НДС, создаваемым токами в обмотках 8 и 9.

Сигналы, пропорциональные напр жению и току генератора, поступающие в регул торе 6 напр жени  на измерительный орган 14, преобразуютс  в общий сигнал, который сравниваетс  с эталонным напр жением. Полученный в результате сигнал рассогласовани  преобразуетс  в широтно-импульсный сигнал, а затем усиливаетс  с помощью ключей 1б и 17. Токи возбуждени  по обмоткам 8и 9 определ ютс  средними значени ми импульсных напр жений на выходах ключей 16 и 17. В процессе регулировани  при увеличении тока в одной из обмоток 8 или 9и уменьшении в другой из них происходит поворот результирующего вектора НДС импульсного генератора 7 и таким образом изменение фазового сдвига между основным и управл ющим напр жением и, соответственно, изменение угла управлени  тиристорами. В установившихс  режимах токи возбуждени  благодар  высокой частоте модул тора 15 и индуктивностей обмоток 8 и 9 имеют сглаженную форму. Вследствие того, что зубцы  кор  импульсного генератора 7 выполнены насыщающимис , изменение МДС на величине импульсов выходного напр жени  не отражаетс . Это не вли ет также на фазу импульсов управлени , как это имеет место в известных устройствах с синусоидальным напр жением. Импульсный генератор 7 имеет небольшую мощность, определ емую мощностью цепей управлени  тиристоров, при этом посто нные времени его обмоток малы и сравнимы с запаздывайием регул торов напр жени . Так посто нные времени обмоток управл ющего генератора , предназначенного дл  мощных вращающихс  тиристорных выпр мителей составл ет менее 0,0 с. 1 53 Таким образом, положительный эффект при использовании предлагаемого изобретени  выражаетс  в следующем. Частота выходного напр жени  импульсного генератора так же, как и число полюсов каждой обмотки возбуждени , вдвое меньше частоты возбудител . Поэтому дл  изменени  фазы углов импульсов управлени  на 180 эл. град,  корного напр жени  возбудител  достаточно изменение фазы  корного напр жени  импульсного генератора на 90 эл. град, собственного напр жени . Такое изменение фазы  корного напр жени  импульсного генератора обеспечиваетс  при однопол рном изменении его токов возбуждени  под действием нереверсивных поочередно переключающихс  транзисторных ключей на выходе регул тора. Импульсна  форма выходного напр жени  импульсного генератора позвол ет исключить из регул тора напр жени  синусные и косинусные преобразователи. Вместе с этим отпадает необходимость преобразовани  на роторе машины синусоидального напр жени  в импульсное. Это позвол ет при наличии высокого быстродействи  упростить регул тор напр жени  и формирователи импульсов, а также повысить их надежность. Уменьшение числа по-, люсов позвол ет уменьшить диаметральные размеры импульсного генератора .

Claims (1)

1. ($4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ТИРИСТОРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащее магнитоэлектрический синхронный возбудитель, якорная m-фазная лучевая обмотка которого соединена с обмоткой возбуждения синхронной электрической машины через однополупериодный тиристорный выпрямитель, управляющие электроды тиристоров которого соединены с выходом электромашинного блока управления тиристорами с двумя обмотками управления, которые соединены с выходом регулятора напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения устройства, электромашинный блок управления тиристорами выполнен в виде импульсного синхронного генератора, 2т-фазная лучевая обмотка которого соединена через последовательно соединенные двухполупериодные выпрямители и пороговые токоограничивающие элементы с управляющими электродами тиристоров однополупериодного тиристорного выпрямителя.'