SU1361704A1

SU1361704A1 - Устройство реверсивного безщеточного возбуждени синхронной машины

Info

Publication number: SU1361704A1
Application number: SU864133387A
Authority: SU
Inventors: Юрий Ефимович Савельев; Вера Васильевна Кононенко; Юрий Васильевич Зозулин; Виктор Владимирович Кузьмин
Priority date: 1986-10-15
Filing date: 1986-10-15
Publication date: 1987-12-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл бесщеточного возбуждени синхронных машин. Целью вл етс повышение надежности и снижение массогабарит- ных показателей. Устройство содержит синхронную машину 1 с обмоткой 6 возбуждени , вращающиес тиристорные преобразователи 2 и 3 и дополнительный генератор 9 с корной обмоткой 10 и двум обмотками 15 и 16 возбуждени , смещенными в пространстве на 90 эл. град, и св занными через uD (Л со а о 4;;

Description

косинусный 19 и синусный 20 функциональные преобразователи с соответствующими переключател ми 22 и 21 пол рности . Первый 21 и второй 22

1

Изобретение относитс к электро- - технике, в частности к устройствам бесщеточного возбуждени СИНХРОННЫХ машин.

Цель изобретени - повышение надежности и снижение массогабаритных показателей.

На фиг.1 приведена принципиальна схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.

Дл упрощени источники питани дл всех статических элементов схемы не показаны. Они могут быть решены любыми известными способами, например , с помощью трансформаторов, подключенных первичными обмотками к силовому выходу синхронной машины.

Устройство реверсивного бесщеточг ного возбуждени синхронной машины 1 содержит первый 2 и второй 3 вращающиес тиристорные преобразователи , входами переменного тока подключенные к корной обмотке 4 вспомогательного генератора 5 переменного тока, а первыми объединенными выходами разноименной пол рности - непосредственно к одному из выводов обмотки 6 возбуждени синхронной машины . Другой вывод обмотки 6 возбуждени св зан с вторыми разноименными выходами первого 2 и второго 3 вращающихс тиристорных преобразователей соответственно через первый 7 и второй 8 датчики тока возбуждени . Дополнительный генератор 9 установ- лен на одном валу с синхронной машиной 1 и корной обмоткой 10 и св зан через первую систему 11 Формировани импульсов управлени и первый прерыватель 12 импульсов с управл ющим входом первого вращающегос тиристор Ного преобразовател 2, а через вторую систему 13 формировани импульсов и второй прерыватель 14 импульуправл емые переключатели пол рности сигнала св заны с выходом автомати- ческиго регул тора 23 возбуждени . 2 ил.

сов - с управл ющим входом второго вращающегос тиристорного преобразовател 3.

Дополнительный генератор 9 имеет первую 15 и вторую 16 обмотки возбуждени , смещенные в пространстве на 90 эл. град. Перва 15 и втора 16 обмотки возбуждени дополнительного генератора 9 через соответствующие первый 17 и второй 18 усилители, охваченные обратной св зью по току, косинусный 19 и СИНУСНЫЙ 20 функцио- нальные преобразователи, первый 21 и второй 22 управл емые переключатели 5 пол рности сигнала св заны с выходом автоматического регул тора 23 возбуж- .дени , первыми управл ющими входами св занного с выходами датчиков напр жени 24 и тока 25 синхронной машины 0 1, а вторыми управл ющими входами - с первым 7 и вторым 8 датчиками тока йозбуждени синхронной машины 1, например , через третий 26 и четвертый 27 усилители.

5 Устройство содержит коммутатор 28, первый и второй управл юпще входы которого св заны с выходами соответственно первого 7 и второго 8 датчиков тока возбуждени , а информацнон-

0 ный вход - с выходом автоматического регул тора 23 возбуждени . В устройство введены перва 29 и втора 30 системы формировани сигналов, управл юпще входы которых подключены со-

5 ответственно к первому и второму выходам коммутатора 28, при этом первые выходы первой 29 и второй 30 систем формировани сигналов соответст- но подключены к управл ющим входам

первого 21 и ВТОРОГО 22 переключателей пол рности сигнала, а вторые выходы через первый 31 и второй 32 передатчики сигнала - к управл ющим входам первого 12 и второго 14 прерывателей импульсов.

Первый прерыватель 12 импульсов может содержать прерывающий 33 и командный 34 органы. Второй прерывател импульсов 14 может содержать прерывающий орган 35 и командный 36 органы. Первый управл емый переключатель 21 пол рности сигнала может содержать переключающий 37 и команд ный 38 органы. Второй управл емый переключатель 22 пол рности сигнала может содержать переключающий 39 и командный 40 органы.

Устройство работает следующим образом.

Дп конкретности при описании работы устройства принимаем синхронную машину 1 синхронным компенсатором, что соответствует наиболее т желым услови м работы системы возбуждени , требующим равноценной работы системы при различной пол рности токов возбуждени в обмотке 6 возбуждени . Пусть в режиме выдачи реактивной мощности работает первый врашарший- с тиристорный преобразователь 2. Б этом случае в зависимости от сигнало с датчиков напр жени 24 и тока 25 синхронной машины 1 автоматический регул тор 23 возбуждени выдает сигнал управлени , который поступает на информационный вход коммутатора 28 и объединенные информационные входы первого 21 и второго 22 управл емых переключателей.пол рности сигнала . При этом задействован датчик 7 тока возбуждени , который через третий усилитель 26 воздействует на первый управл ющий вход коммутатора 28

Пол рность аналогового сигнала на выходе автоматического регул тора 23 возбуждени , поступающего на ин- формационньй вход коммутатора 28, в этом случае такова, что при наличи сигнала от датчика 7 тока возбужден ни на первом управл ющем входе коммутатора 28, на первом выходе коммутатора 28 по вл етс логический сигнал Включить, которьм через первую систему 29 формировани сигналов, первьй передатчик 31 сигнала приводит первый прерыватель 12 импульсов во включенное состо ние. Включенное состо ние прерьтател 1 обеспечивает прохождение импульсов от первой системы 11 формировани импульсов к управл ющим входам первого вращающегос тиристорного преобразовател

0

5

2. При этом на втором выходе коммутатора 28 по вл етс сигнал Отключить , который через вторую систему 30 формировани сигналов, второй передатчик 32 сигнала обеспечивает отключение состо ни второго прерывател 14 импульсов. Отключенное состо ние прерывател 14 делает невозможным прохождение импульсов от второй системы 13 формировани импульсов к , управл ющим входам второго вращающегос тиристорного преобразовател 3. Таким образом, второй вращающийс тиристорный преобразователь 3 за-т крыт. Сигнал Включить на первом выходе коммутатора 28 через первую систему 29 формировани сигналов и сигнал Отключить на втором выходе коммутатора 28 через вторую систему 30 формировани сигналов провод т соответственно первый 21 и второй 22 управл емые переключатели пол рности сигнала в такое положение, при котором обеспечиваетс необходимое согласование выхода автоматического регул тора 23 возбуждени с входами КОСИНУСНОГО 19 и синусного 20 преобразователей , при котором зависимос- 0 ти токов . и I , в первой 15 и

0

5

второй 16 обмотках возбуждени дополнительного генератора 9 имеют вид

5

0

1.г

1,6 +1 Де 1л.о,кс

и,

-маис

ки

MOkC 1 }

максимальное

(1)

COS

sin

значение тока возбуждени дополнительного генератора; коэффициент пропорциональности;

выходной аналоговый сигнал управлени на выходе автоматического регул тора 23 возбуждени .

45

50

Знак + соответствует регулированию угла управлени первого вращающегос тиристорного преобразовател 2.

Зависимости (1) при работе перво го вращающегос тиристорного преобразовател 2, изображенные на фиг.2Г формируютс косинусным 19 и синусным 20 функциональными преобразовател ми и усилител ми 17 и 18. Такой закон 55 изменени токов во взаимно перпендикул рных обмотках возбуждени 15 и 16 дополнительного генератора 9 дает .линейную зависимость угла поворота результирующего вектора магнитного

пол дополнительного генератора 9 от выходного сигнала U,. автоматического р егул тора 23 возбуждени , а следовательно, и угла об управлени тиристорами первого вращающегос тиристорного преобразовател 2. Зависимость сбм Ч ) Д первого вращающегос тиристорного преобразовател 2 приведена на фиг.26, при этом ток возбуждени синхронной машины I в обмотке 6 возбуждени измен етс в соответствии с характеристикой 1 f(Uu,), приведенной на фиг.2а, от максимального значени одной по. л рности до максимального значени другой пол рности.

В соответствии с новой ситуацией в энергосистеме автоматический регул тор 23 возбуждени измен ет выходной сигнал Uu на противоположный (отрицательный), что приводит к переводу первого вращающегос тиристорного преобразовател 2 в инверторный режим работы (фиг.26). В результате происходит гашение пол в обмотке 6 синхронной машины 1, что фиксируетс с помощью цепи обмотка 6 - датчик . 7 - усршитель 26. Сигнал по этому каналу поступает на первый управл ющий вход коммутатора 28. При нулевом сигнале по току возбуждени синхронной машины 1 инвертирование первого вращаюшегос тиристорного преобразовател 2 закончено, но магнитное поле за счет тока демпферных контуров ротора синхронной машины 1 еще не погасло.

Дл полного его гашени необходим отрицательный ток в обмотке 6 возбуждени синхронной машины 1. Если при нулевом сигнале по току сигнал от автоматического регул тора 23 возбуждени остаетс отрицательным, на.первом выходе коммутатора 28 сигнал Включить мен етс на сигнал Отключить , а на втором выходе - сигнал Отключить мен етс на сигнал Включить . Сн тие с первого выхода коммутатора 28 сигнала Включить сопро-. вождаетс отключением первого прерывател импульсов 1.2 по цепи коммутатор 28 - система 29 - передатчик 31 и запретом прохождени импульсов от первой системы 11 формировани импульсов к управл ющим входам первого вращающегос тиристорного преобразовател 2„ Сн тие с первого выхода

5

0

5

0

1.

-(6

f(U)

коммутатора 28 сигнала Включить также сопровождаетс переключением первого управл емого переключател

21пол рности сигнала по цепи коммутатор 28 - система 29 - орган 38 в , положение, обеспечивающее переход устройства на характеристику

f(Ua) (фиг.2в).

По вление на втором выходе коммутатора 28 сигнала Включить сопровождаетс включением второго прерывател 14 импульсов по цепи коммутатор 28 - система 30 - датчик 32 - орган 36 и разрешением прохождени импульсов от второй системы 13 формировани импульсов к управл ющим входам второго вращающегос тиристор-i ного преобразовател 3 . По вление на втором выходе коммутатора 28 сигнала Включить также сопровождаетс переключением второго управл емого переключател 22 по цепи коммутатор 28 - система 30 - орган 40 в положение , обеспечивающее переход устройства на характеристику I, (фиг.2в).

Отключение первого 12 и включение второго 14 прерывателей импульсов, переключение первого 21 и второго

22управл емых переключателей пол рности сигнала приводит к отключению первого вращающегос тиристорного преобразовател 2 и вступлению в раg боту второго вращающегос тиристорного преобразовател 3 в выпр мительном режиме (фиг.26), обеспечивающем отрицательный ток в обмотке 6 возбуждени синхронной машины 1,

0 Другие режимы работы устройства осуществл ютс аналогично,

Таким образом, предлагаемое изобретение позвол ет при простоте исполнени и высокой надежности обес5 печить хорошие массогабаритные показатели . Это достигаетс благодар использованию дополнительного генератора 9, обмотка 10 кор которо- . го св зана с управл ющими входами первого 2 и второго 3 вращающихс тиристорных преобразователей через первый 12 и второй 14 прерьшатели импульсов, а перва 15 и втора 16 обмотки возбуждени дополнительного генератора св заны с выходами автоматического регул тора 23 возбуждени соответственно через усилитель 17, косинусный преобразователь 19, первый управл емый переключатель 21 по0

5

7

л рности сигнала и усилитель 18, синусный преобразователь 20, второй управл емый переключатель 22 пол рности сигнала.

Датчики 7 и 8 тока возбуждени синхронной машины I предполагают электромагнитную передачу сигнала при - протекании полного тока Ig или - Ig

13

по обмотке 6 возбуждени . Дополнительный генератор 9 имеет на индукторе распределенные по закону синуса обмотки (синусные), а на коре имеем зубцы, число которых равно или крат.- но числу фаз вспомогательного генератора 5 переменного тока, причем каждый зуб имеет развитую в тангенциальном направлении головку и технологически или механически минимальную тонкую ножку, на которую одета фаза обмотки 10 кор . За счет использовани насыщени тонкой ножки ЭДС в фазе кор имеет пикообразную dDopMy импульса во времени при синусоидальной форме магнитодвижущей силы обмоток 15 и 16 возбуждени в пространстве, т.е. реализуетс магнитное формирование импульса в самом дополнительном генераторе 9.

При этом до минимума упрощаютс перва 11 и втора 13 системы формировани импульсов, а именно в цепь управлени каждого тиристора первого 2 и второго 3 вращающихс тиристорны преобразователей (кроме первого 12 и второго 14 прерывателей импульсов) последовательно включены диод, срезающий нерабочую полуволну ЭДС, стабилитрон , срезающий пологовую часть рабочей полуволны и выполн ющий защиту от помех, и резистор, ограничивающий величину тока управлени . При использовании дополнительного генератора 9 с синусоидальной формой ЭДС в обмотке 10 перва 1 1 и вто- 45 содержащее первый и второй вращаюг- ра 13 системы формировани импуль- сов могут быть выполнены с использованием дросселей насьщени дл магнитного Формировани импульсов.

щиес тиристорные преобразователи, входами переменного тока подключен- ные к корной обмотке вспомогательного генератора переменного тока, а пе

Вспомогательный генератор. 5 переменного тока выполн етс многофазным (число фаз 5), в котором в качестве с бмотки 41 возбуждени используютс электрически перпендикул рные обмотки, одна из которых распределенна , а друга сосредоточенна или распределенна на существенно меньший угол (в 2 раза и более) чем пер

5

10

15

617048

ва . Фазы кор составл ютс из стержней или катушечных сторон, расположенных в одинаковом положении под полюсами с шагом, близким или равным дополнительному. В качестве автоматического регул тора 23 возбуждени может быть применен автоматический регул тор возбуждени сильного действи типа АРВ-СД, который в насто щее врем примен етс практи- чески на всех мощных турбогенераторах и гидрогенераторах.

Третий 26 и четвертый 27 усилители служат дл усилени (при необходимости ) сигналов с выходов первого 7 и второго 8 датчиков тока возбуждени синхронной мащины. При этом первый и второй выходы первого 26 и второго 27 усилителей равноценны. Первый 17 и второй 18 усилители имеют функцию усилени по мощности выходных сигналов косинусного 19 и синусного 20 функциональных преобразователей и могут быть выполнены, в частности , с использованием известных схем ти- ристорных преобразователей. Косинусный 19 и синусный 20 функциональные преобразователи осуществл ют косинусное и синусное преобразование вы-;; ходного сигнала автоматического регул тора 23 возбуждени и могут быть выполнены с использованием элементов аналоговой техники.

Предлагаемое устройство может найти применение дл возбуждени мощных асинхронизированньк. турбогенераторов, синхронных компенсаторов и двигателей .

20

25

30

35

40

Claims

Формула изобретени

Устройство реверсивного бесщеточного возбуждени синхронной машины,

45 содержащее первый и второй вращаюг-

щиес тиристорные преобразователи, входами переменного тока подключен-, ные к корной обмотке вспомогательного генератора переменного тока, а пер50 выми объединенными выходами разноименной пол рности - непосредственно к одно му из выводов обмотки возбуждени синхронной машины, другой вывод обмотки возбуждени св зан с вторыми

55 разноименными выходами первого и

второ.го вращающихс тиристорных преобразователей соответственно через первый и второй датчики тока возбуждени , дополнительный генератор.

установленный на одном валу с синхронной машиной и корной обмоткой, св занной соответственно с первой и второй системами формировани импульсов , дополнительный генератор имеет первую и вторую обмотки возбуждени , смещенные в пространстве на угол 90 эл. град., перва и втора обмот-; ки возбуждени дополнительного генератора через соответствующие первый и второй усилители, охваченные обратной св зью по току, св заны с косинусным и синусным преобразовател ми , автоматический регул тор возг. буждени первыми управл ющими входами св зан с выходами датчиков напр жени и тока синхронной машины, а вторыми управл ющими входами - с первым и вторым датчиками тока возбуждени синхронной машины, первый и второй управл ющие входы коммутатора св заны с выходами соответственно первого и второго датчиков тока возбуждени , а информационный вход - с выходом автоматического регул тора возбуждени , отличающее с тем что, с целью улучшени массога- баритных показателей, а также повышени надежности, в него дополнительно введены первый и второй управл емые переключатели пол рности

сигнала,, объединенными информационными входами подключенные к выходу автоматического регул тора возбужде-

ни , а выходами - соответственно к входам косинусного и синусного пре образователей, перва и втора системы формировани сигналов, управл ющие входы которых св заны с первым

и вторым выходами коммутатора, первые выходы первой и второй систем формировани сигналов св заны с управл ющими входами первого и второго управл емых переключателей пол рности сигналов соответственно, первый и второй передатчики сигналов , входы которых подключены соответственно к вторым выходам первой и второй сис- тец формировани сигналов, первый и

второй прерьшатели импульсов, включенные в места св зи соответственно между первой системой формировани импульсов с управл ющим входом первого вращающегос тиристорного преобразовател и второй системой формировани импульсов с управл ющим входом второго вращающегос тиристорного преобразовател , управл ющие входы первого и второго прерьшателей

импульсов подключены к выходам первого и второго передатчиков сигналов соответственно.

Составитель Е.Гольцова Редактор П.Гереши Техред М.Дидык Корректор Л.Патай

Заказ 6302/56 Тираж 659Подписное

ВНИИГШ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

fPut.2