SU1075361A1

SU1075361A1 - Device for adjusting excitation of synchronous electric machine

Info

Publication number: SU1075361A1
Application number: SU823526168A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Иванович Лищенко; Сергей Викторович Колычев; Владимир Акимович Лесник; Виктор Борисович Низимов
Original assignee: Институт Электродинамики Ан Усср
Priority date: 1982-12-23
Filing date: 1982-12-23
Publication date: 1984-02-23

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ,содержащее вращающийс силовой выпр митель с управл емыми анодными или катодными ключами, выходом подключенный к обмотке возбуждени синхронной машины, узел запирани вращающегос силового выпр мител , состо щий из последовательно соединенных между собой зар дного резистора и конденсатора, свободные выводы которых подключены к выходу вращающегос силового выпр мител , а соединенные выводы через коммутирующий ключ и разделительные диоды - к его входу, и первый ключ,выходом соединенный с управл ющи-м электродом коммутирующего ключа, второй ключ, св занный выходом с управл ющими электродами управл емых ключей вращающегос силового выпр мител , к выходу которого параллельно подключены пускозащитна цепь н блок автоматической подачи возбуждени , отличающеес тем, что, с целью повышени надежности , а также эффективности гашени пол в анормальных режимах работы, введены вспомогательный выпр митель, первый и второй резисторы,.подстроечный резистор и стабилитрон, управл емый ключ и узел коммутации, причем к выходу вспомогательного выпр мител подключен мост, плечами которого вл ютс первый и второй резисторы , подстроечный резистор и стабилитрон, первый конец первого резистора и катод стабилитрона объединены и св заны с положительным выводом вспомогательного выпр мител , с отрицательным выводом которого соединены вторые концы второго резистора и подстроечного резистора, в диагональ моста включена цепочка из последовательно соединенных управл емого ключа и узла коммутации, при этом вход управл еSS мого ключа соединен с выходом блока авто (Л матической подачи возбуждени , первый и второй выходы узла коммутации подключены соответственно к входам первого, и второго ключей, а входы вспомогательного и вращающегос силового выпр мителей соединены между собой. 2.Устройство ito п. 1, отличающеес тем, что введен дополнительный стабилитрон, включенный между положительным выводом вспомогательного выпр мител и объеди сд ненными первым концом первого резистора и катодом стабилитрона. оо а 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающеес тем, что введен дополнительный конденсатор , подключенный параллельно стабилитрону .1. DEVICE FOR CONTROLLING THE EXCITATION OF A SYNCHRONOUS MACHINE containing a rotating power rectifier Free outputs of which are connected to the output of a rotating power rectifier, and the connected outputs through a switching key and dividing diodes to its input, and the first key, you connected to the control electrode of the switching key, the second key connected to the control electrodes of the control keys of the rotating power rectifier, the output of which is connected in parallel to the output protective circuit n automatic feed excitation unit, characterized in that reliability, as well as the efficiency of the quenching of the floor in abnormal modes of operation, introduced an auxiliary rectifier, the first and second resistors, the trimming resistor and the zener diode, the control key and the switch node and a bridge connected to the output of the auxiliary rectifier, whose shoulders are the first and second resistors, the trimming resistor and the zener diode, the first end of the first resistor and the cathode of the zener diode are connected and connected to the positive terminal of the auxiliary rectifier, the negative ends of which are connected to the second ends the second resistor and the trimmer resistor, the diagonal of the bridge includes a chain of serially connected control key and switching node, and the input of the control SS switch key is With the output of the auto block (the LMI feed, the first and second outputs of the switching node are connected respectively to the inputs of the first and second keys, and the inputs of the auxiliary and rotating power rectifiers are interconnected. 2. An ito device, item 1, characterized in that an additional zener diode is inserted, connected between the positive terminal of the auxiliary rectifier and the combined first end of the first resistor and the cathode of the zener diode. oo and 3. Device on PP. 1 and 2, characterized in that an additional capacitor is connected in parallel to the zener diode.

Description

Изобретение относитс к электротехнике, в частности к системам управлени возбуждением синхронной машины, и может быть использовано в отрасл х народного хоз йства , где примен етс данный тип электрических машин.The invention relates to electrical engineering, in particular, to the excitation control systems of a synchronous machine, and can be used in popular enterprises where this type of electric machine is used.

Известно устройство дл возбуждени синхронных машин, содержащее вращаюш ,ийс силовой выпр митель, св занный с обмоткой возбуждени , силовой тиристор в контуре возбуждени и блок управлени , св занный выходом с ключами вра1цаюш,егос силового выпр мител 1.A device for driving synchronous machines is known, which contains a rotating, power rectifier connected to the field winding, a power thyristor in the field circuit, and a control unit connected to the output from the keys of the power converter 1.

Недостатком данного устройства вл етс необходимость бесконтактной передачи управл ющих импульсов дл управлени блоком управлени . Кроме того, устройство не обеспечивает интенсивного гашени пол возбуждени .The disadvantage of this device is the need for contactless transmission of control pulses to control the control unit. In addition, the device does not provide intensive quenching of the field of excitation.

Наиболее близким к изобретению вл етс устройство дл управлени возбуждением синхронной машины, содержащее вращающийс силовой выпр митель, с управл емыми анодными или катодными ключами , выходом подключенный к обмотке возбуждени синхронной мащины, узел запирани вращающегос силового выпр мител , состо щий из последовательно соединенных между собой зар дного резистора и конденсатора , свободные выводы которых подключены к выходу вращающегос силового выпр мител , а соединенные выводы через коммутирующий ключ и разделительные диоды - К его входу, и первый ключ, выходом соединенный с управл ющим электродом коммутирующего ключа, второй ключ, св занный выходом с управл ющими электродами управл емых ключей вращающегос силового выпр мител , к выходу которого параллельно подключены пускозащитна цепь и блок автоматической подачи возбуждени , а также автономный источник отпирающего сигнала, св занный с узлом запирани 2.Closest to the invention is a device for controlling the excitation of a synchronous machine, containing a rotating power rectifier, with controlled anodic or cathodic keys, an output connected to the excitation winding of a synchronous mash, a locking unit of a rotating power rectifier consisting of series-connected charge one resistor and capacitor, the free terminals of which are connected to the output of a rotating power rectifier, and the connected terminals through a switching key and a separator diodes - To its input, and the first key, the output connected to the control electrode of the switching key, the second key connected to the output electrodes of the controlled keys of the rotating power rectifier, to the output of which the start-up protective circuit and the automatic feed supply unit are connected in parallel as well as an autonomous unlocking source associated with the locking assembly 2.

Недостатком известного устройства вл етс наличие автономного источника отпирающегос сигнала, работа которого зависит от работы первого и второго ключей.Кроме Того система не обеспечивает включени возбуждени в необходимые моменты относительно пол кор синхронной машины,снижа надежность и синхронизацию.A disadvantage of the known device is the presence of an autonomous source of the unlocking signal, whose operation depends on the operation of the first and second keys. In addition, the system does not enable excitation at the required moments regarding the floor of the synchronous machine, reducing reliability and synchronization.

Целью изобретени вл етс повышение надежности и эффективности гашени пол в анормальных режимах работы.The aim of the invention is to improve the reliability and efficiency of the floor damping in abnormal operating conditions.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл управлени возбуждением синхронной машины, содержащее вращающийс силовой выпр митель с управл емыми анодными или катодными ключами, выходом подключенный к обмЬтке возбуждени синхронной машины, узел запирани вращающегос силового выпр мител , состо щий из последовательно соединенных между собой зар дного резистора и конденсатора , свободные выводы которых подключены к выходу вращающегос силового выпр мител , а соединенные выводы через коммутирующий ключ и разделительные диоды - к его входу, и первый ключ, выходом соединенный с управл ющим электродом коммутирующего ключа, второй ключ, св занный выходом с управл ющими электродами управл емых ключей вращающегос силового выпр мител , к выходу которого параллельно подключены пускозащитна цепь и блок автоматической подачи возбуждени , введены вспомогательный выпр митель, первый и второй резисторы,подстроечныи резистор и стабилитрон, управл емый ключ и узел коммутации, причем к выходу вспомогательного выпр мител подключен мост, плечами которого вл ютс первый и второй резисторы , подстроечный резистор и стабилитрон, первый конец первого резистора и катод 0 стабилитрона объединены и св заны с положительным выводом вспомогательного выпр мител , с отрицательным выводом которого соединены вторые концы второго резистора и подстроечного резистора, в диагональ моста включена цепочка изпоследовательно соединенных управл емого ключа и узла коммутации, при этом вход управл емого ключа соединен с выходом блока автоматической подачи возбуждени , первый и второй выходы узла коммутации подключены соответственно к входам первого и второго ключей, а входы вспомогательного и вращающегос силового выпр мителей соединены между собойКроме того, в устройство введен допол5 нительный стабилитрон, включенный между положительным выводом вспомогательного выпр мител и объединенными первым ко цом первого резистора и катодом стабилитрона .The goal is achieved by the fact that in a device for controlling the excitation of a synchronous machine, containing a rotating power rectifier with controlled anode or cathode keys, an output connected to the excitation field of the synchronous machine, the node of the rotating power rectifier consisting of successively connected charges one resistor and capacitor, the free terminals of which are connected to the output of a rotating power rectifier, and the connected terminals through a switching key and a separator The diodes are connected to its input, and the first key, the output connected to the control electrode of the switching key, the second key, connected to the output electrodes of the controlled keys of the rotating power rectifier, to the output of which the start-up protective circuit and the automatic feed unit are connected in parallel , auxiliary rectifier, the first and second resistors, a trimmer and a zener diode, a controllable switch and a switching node are introduced, and a bridge is connected to the output of the auxiliary rectifier are the first and second resistors, the trimming resistor and the zener diode, the first end of the first resistor and the cathode 0 of the zener diode are combined and connected to the positive terminal of the auxiliary rectifier, the negative ends of which connect the second ends of the second resistor and the trimming resistor; connected controlled key and switching node, while the input of the controlled key is connected to the output of the automatic excitation feed unit, the first and second outputs of the switching node The inputs are connected respectively to the inputs of the first and second switches, and the inputs of the auxiliary and rotating power rectifiers are interconnected. In addition, an additional Zener diode, connected between the positive output of the auxiliary rectifier and the first Z pin of the first resistor and the Zenerdron cathode, is inserted into the device.

Кроме того, в устройство введен допол-нительный конденсатор, подключенный параллельно стабилитрону.In addition, an additional capacitor connected in parallel to the zener diode is inserted into the device.

На фиг. 1 представлена электрическа схема устройства дл управлени возбуждением синхронной машины; на фиг. 2 - электрическа схема соединени введенных элементов, условно объединенных в блок ограничени возбуждени .FIG. 1 is an electrical diagram of a device for controlling the excitation of a synchronous machine; in fig. 2 is an electrical circuit for connecting input elements conventionally combined in an excitation limiting unit.

Устройство дл управлени возбуждением синхронной машины содержит вращающийс силовой выпр митель 1 с управл емыми анодными или катодными ключами (в данном случае анодными),выходом подключенный к обмотке 2 возбуждени синхронной машины, узел 3 запирани вращающегос силового выпр мител 1, состо щий из последовательно соединенных между собой зар дного резистора 4 и конденсатора 5, свободные выводы которых подключены к выходу вращающегос силового выпр мител 1, а соединенные выводы через коммутирующий ключ 6 и разделительные диоды 7 - к его входу, и первый ключ 8, выходом соединенный с управл ющим электродом коммутирующего ключа -6. Второй ключThe device for controlling the excitation of a synchronous machine contains a rotating power rectifier 1 with controlled anodic or cathodic keys (in this case, anodic keys), an output connected to the excitation winding 2 of the synchronous machine, the node 3 of which locks the rotating power rectifier 1 consisting of connected in series between a charging resistor 4 and a capacitor 5, the free terminals of which are connected to the output of a rotating power rectifier 1, and the connected terminals through a switching key 6 and separation diodes 7 - to its input, and the first key 8, the output connected to the control electrode of the switching key -6. Second key

9св зан выходом с управл ющими электродами управл емых ключей вращающегос силового выпр мител 1, к выходу которого параллельно подключены пускозащитна цепь 10 и блок 11 автоматической подачи возбуждени . Устройство содержит также блок 12 ограничени возбуждени с входом 13, схема которого показана на фиг, 2.9 is connected to the output with the control electrodes of the controlled keys of the rotating power rectifier 1, to the output of which the protective circuit 10 and the automatic excitation feed unit 11 are connected in parallel. The device also contains an excitation limitation unit 12 with an input 13, the circuit of which is shown in FIG. 2.

Устройство содьржит также (фиг. 2) вспомогательный вь/пр митель 14 и подключенный к его выходным зажимам мост, плечами которого вл ютс первый 15 и второй 16 резисторы,подстроечный резистор 17 И стабилитрон 18, первый конец первого резистора 15 и катод стабилитрона 18 объединены и св заны с положительным выводом вспомогательного выпр мител 14, с отрицательным выводом которого соединены вторые концы второго резистора 16 и подстроечного резистора 17. В диагональ моста включена цепочка из последовательно соединенных управл емого ключа 19 и узла 20 коммутации , при этом вход 21 управл емого ключа 19 соединен с выходом блока 11 автоматической подачи возбуждени , первый 22 и второй 23 выходы узла 20 коммутации подключены соответственно к входам первого 8 и второго 9 ключей. Входы вспомогательного 14 и вращающегос силового 1 выпр мителей соединены между собой.The device also contains (Fig. 2) auxiliary V / converter 14 and a bridge connected to its output terminals, the arms of which are the first 15 and second 16 resistors, trimming resistor 17 And the zener diode 18, the first end of the first resistor 15 and the cathode of the zener diode 18 are combined and are connected to the positive terminal of the auxiliary rectifier 14, the negative ends of which are connected to the second ends of the second resistor 16 and the trimming resistor 17. In the bridge diagonal there is a chain of sequentially connected control key 19 and nodes and switching 20, the inlet 21 of the controlled key 19 is connected to an automatic feed unit 11 output excitation first 22 and second 23 outputs switching unit 20 are respectively connected to the inputs of the first 8 and second 9 keys. The inputs of the auxiliary 14 and the rotating power 1 rectifiers are interconnected.

В устройство могут быть введены дополнительный стабилитрон 24, включенный между положительным выводом вспомогательного выпр мител 14 и объединенными первым концом первого резистора 15 и катодом стабилитрона 18, и дополнительный конденсатор 25, подключенный параллельно стабилитрону 18.An additional Zener diode 24, connected between the positive output of the auxiliary rectifier 14 and the combined first end of the first resistor 15 and the cathode of the Zener diode 18, and an additional capacitor 25 connected in parallel to the Zener diode 18 can be introduced into the device.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При подключении синхронной мащины к сети на входы вращающегос силового выпр мител 1 и блока 12 ограничени возбуждени поступает переменное напр жение от возбудител . При этом управл емый ключ 19 заперт,напр жение на рыходе вспомогательного выпр мител 14 меньще пороговой величины стабилитрона 18 и первый ключ 8 замкнут, а второй ключ 9 разомкнут. Синхронна мащина разгон етс под действием асинхронного момента. Пускозащитна цепьWhen a synchronous mask is connected to the mains, the inputs of the rotating power rectifier 1 and the excitation limiting unit 12 receive alternating voltage from the exciter. In this case, the control key 19 is locked, the voltage at the output of the auxiliary rectifier 14 is less than the threshold value of the zener diode 18 and the first key 8 is closed, and the second key 9 is open. The synchronous mask accelerates under the action of asynchronous torque. Starting circuit

10защищает устройство от перенапр жени . На цодсинхронной скорости блок 11 автоматической подачи возбуждени выдает управл ющий сигнал на вход 21 управл емого ключа 19. При этом последний открываетс и получает питание узел 20 коммутации, выходные сигналы которого поступают на входы первого 8 и второго 9 ключей, соответственно размыкают первый и замыкают10 Protects the device from overvoltage. At the synchronous speed, the automatic excitation feed unit 11 outputs a control signal to the input 21 of the control key 19. The latter opens and receives power to the switching unit 20, whose output signals go to the inputs of the first 8 and second 9 keys, respectively, open the first and close

второй. При этом подаетс возбуждение и обеспечиваетс хороща синхронизаци мащины .second. In this case, the excitation is given and a good synchronization of the maschine is provided.

При набросе нагрузки на вал синхроннос го двигател и соответствующей этому форсировке возбуждени напр жение на входе вспомогательного выпр мител 1.4 возрастает . Если оно превыщает пороговую величину стабилитрона 18, то последний «пробиваетс и мост приходит в равновесие: на0 пр жение и ток в его диагонали равны нулю. Обесточенный узел 20 коммутации выдает сигналы, которые замыкают первый ключ 8 и размыкают второй ключ 9. Коммутирующий ключ 6 открываетс , обеспечива при , нудительное запирание управл емых анодных ключей вращающегос силового выпр мител . 1 с помощью конденсатора 5. Происходит интенсивное гашение пол возбуждени .With the loading of the synchronous motor shaft and the corresponding forcing of the excitation, the voltage at the input of the auxiliary rectifier 1.4 increases. If it exceeds the threshold value of the zener diode 18, then the latter breaks through and the bridge comes to equilibrium: the voltage and current in its diagonal are zero. The de-energized switching node 20 provides signals which close the first key 8 and open the second key 9. The switching key 6 opens, ensuring that the controlled anode keys of the rotating power rectifier are locked by force. 1 by means of a capacitor 5. Intensive quenching of the field of excitation occurs.

После исчезновени причины,вызвавщейAfter the disappearance of the cause

0 торможение мащины, начинаетс ее самозапуск с одновременным включением возбуждени в последовательности, описанной выще. Устройство работает аналогично при кратковременных исчезновени х напр жени в сети, питающей мащину, и при коротких замыкани х на ее щинах.0 the braking of the maschine starts its self-starting with simultaneous activation of the excitation in the sequence described above. The device works similarly with short-term power failure in the network supplying the machine and with short-circuits in its wiring.

Синхронные мащины р да ответственных механизмов часто тер ют устойчивость работы при частичных посадках напр жени в сети, несмотр на форсировку возбуждени .Synchronous masking of a number of critical mechanisms often lose stability when part-voltage in the network, despite the excitation force.

Q С целью избежани работы синхронной мащины в асинхронном режиме при частичной посадке напр жени в сети, а после его восстановлени , обеспечени благопри тного сомазапуска и автоматической синхронизации машины ответственного механизма,вводитс дополнительный стабилитрон 24 (фиг. 2). Он обесточивает измерительный мост при снижении напр жени вспомогательного выпр мител 14 ниже ..заданного, определ соответствующее действи первого 8 и второго 9 ключей.Q In order to avoid the operation of the synchronous mask in asynchronous mode, when the voltage is partially seated in the network, and after it is restored, to ensure favorable samazapuska and automatic synchronization of the machine responsible mechanism, an additional Zener diode 24 is introduced (Fig. 2). It de-energizes the measuring bridge while reducing the voltage of the auxiliary rectifier 14 below the specified one, determining the corresponding action of the first 8 and second 9 keys.

0 Если в качестве возбудител используетс асинхронный генератор, то вводитс дополнительный конденсатор 25. Он предотвращает ложное срабатывание стабилитрона 18 от апериодической составл ющей напр жени в начальный момент его восстановлени на щинах синхронной машины и асинхронного возбудител .0 If an asynchronous generator is used as an exciter, an additional capacitor 25 is introduced. It prevents the Zener diode 18 from firing from an aperiodic component of the voltage at the initial moment of its restoration in a synchronous machine and asynchronous exciter.

Кроме того, при исчезновении напр жени дополнительный конденсатор 25 создает необходимую выдержку времени дл узла 20 коммутации, разр жа сь по контуру: «плюс дополнительного конденсатора 25, первый резистор 15, управл емый ключ 19, узел 20 коммутации, «минус дополнительного конденсатора 25.In addition, when the voltage disappears, the additional capacitor 25 creates the necessary time delay for the switching node 20, breaking along the circuit: “plus additional capacitor 25, first resistor 15, control key 19, switching node 20,“ minus additional capacitor 25.

5 Узел 20 коммутации, ключи 8,9 и 19 могут выполн тьс на герконах, оптронах и других бесконтактных элементах. Пускозащитна цепь 10 может быть выполнена в виде встреч но-параллель но соединенных тиристоров , включенных последовательно с зар дным резистором. Блок 11 автоматической подачи возбуждени может быть выполнен,например,по схеме патента ФРГ № 1945801, Н 02 Р 1/50, 1973.5 The switching node 20, keys 8.9 and 19 can be performed on reed switches, optocouplers and other contactless elements. The protective circuit 10 can be made in the form of parallel-connected thyristors connected in series with a charging resistor. The automatic feed excitation unit 11 can be executed, for example, according to the scheme of the German patent No. 1945801, H 02 P 1/50, 1973.

Применение предлагаемого устройства дает по сравнению с базовыми вариантами: электромашинной системой возбуждени и серийным тиристорным возбудителем (типаThe use of the proposed device gives in comparison with the basic variants: an electromachine excitation system and a serial thyristor pathogen (such as

ТВУ), возможность значительно улучшить входной момент синхронной машины,повысить надежность ее самозапуска и ресинхронизации . Устройст1во позвол ет осушествить эффективное гашение магнитного пол с одновременным ограничением потолка возбуждени машины (по соображени м теплового нагрева) и минимума ее возбуждени (по соображени м устойчивости работы ) при сохранении принципа бесконтактности .TSS), the ability to significantly improve the input moment of a synchronous machine, to increase the reliability of its self-starting and resynchronization. The device allows the effective damping of the magnetic field while at the same time limiting the excitation ceiling of the machine (due to thermal heating) and the minimum of its excitation (due to stability of operation) while maintaining the principle of non-contact.

фиг.22

Claims

1. DEVICE FOR CONTROL OF EXCITATION OF A SYNCHRONOUS MACHINE, containing a rotating power rectifier with controlled anode or cathode keys, an output connected to the excitation winding of a synchronous machine, a locking unit for a rotating power rectifier, consisting of a charging resistor and a capacitor connected in series with each other, the free terminals of which are connected to the output of the rotating power rectifier, and the connected terminals through the switching key and isolation diodes to its input, and the first key, the output connected to the control electrode of the switching key, the second key connected by the output to the control electrodes of the controlled keys of a rotating power rectifier, the output of which is connected to a start-up protection circuit and an automatic excitation supply unit, characterized in that, in order to increase the reliability and efficiency field damping in abnormal operating modes, an auxiliary rectifier, first and second resistors, a tuning resistor and a zener diode, a controlled key and a switching unit are introduced, moreover a bridge is connected to the output of the auxiliary rectifier, the shoulders of which are the first and second resistors, a trimming resistor and a zener diode, the first end of the first resistor and a zener diode cathode are combined and connected to the positive terminal of the auxiliary rectifier, with a negative terminal connecting the second ends of the second resistor and a tuning resistor to the diagonal the bridge includes a chain of serially connected managed key and switching node, while the input of the managed key is connected to the output of the block av omaticheskoy supplying excitation, the first and second outputs of the switching node are connected respectively to the inputs of the first and second keys, and inputs and auxiliary rotary power rectifiers interconnected.

2. The device yo π. 1, characterized in that an additional zener diode is introduced, connected between the positive terminal of the auxiliary rectifier and the combined first end of the first resistor and the zener diode cathode.

3. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that an additional capacitor is introduced, connected in parallel with the zener diode.

SU „„ 1075361 /