SU1387171A1 - Устройство дл реверсивного бесщеточного возбуждени синхронной машины - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и м.б. использовано в электроприводе , системах электроснабжени . Цель изобретени  - повышение надежности и улучшение регулировочных характеристик в зоне низких значений тока возбуждени  синхронной машины (СМ). Текущее регулирование и форсировка тока возбуждени  синхронной машины осуществл ютс  регулированием угла управлени  одного из двух вращающихс  тиристорных преобразователей системы возбуждени  при посто нном токе возбуждени  вспомогательного генератора , установленного на валу СМ. При достижении током возбуждени  СМ наперед заданной минимальной величины (например, значени , соответствующего холостому ходу СМ) текущее регулирование вниз осуществл етс  воздействием на обмотку возбуждени , вспомогательного г-ра при посто нном, заранее заданном угле управлени  вращающихс  тиристоров. 1 ил. с S сл ОС 00

Description

Изобретение относитс  к электротехнике, в частности к устройствам бесщеточного возбуждени  синхронных машин.

Цель изобретени  - повышение надежности и улучшение регулировочных харак- теристик.

На чертеже представлена функциональна  схема предлагаемого устройства.

Источники питани  всех статических элементов схемы (не показаны) могут быть решены любыми известными способами, на- пример, с помощью трансформаторов, подключенных первичными обмотками к силовому выходу синхронной машины.

Устройство реверсивного бесщеточного возбуждени  синхронной машины 1 со- держит 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  ти- ристорных преобразователей соответственно через первый 7 и второй 8 датчики тока возбуждени .

Первый 9 и второй 10 дополнительные генераторы установлены на одном валу с синхронной машиной 1 и  корными обмот- ками 11 и 12 св заны через первую 13 и вторую 14 системы формировани  импульсов управлени  с управл ющими входами первого 2 и второго 3 вращающихс  тиристорных преобразователей. Первый 9 и второй 10 дополнительные генераторы имеют каждый первую 15 (16) и вторую 17 (18) обмотки возбуждени , смещенные в пространстве на угол 90 эл. град. Перва  15 и втора  17 обмотки возбуждени  первого дополнительного генератора 9 через соответствующие первый 19 и второй 20 уси- лители, охваченные обратной св зью по току, и первые синусный 21 и косинусный 22 функциональные преобразователи св заны с первым выходом коммутатора 23, второй выход которого св зан с первой 16 и вто- рой 18 обмотками возбуждени  второго дополнительного генератора 10 соответственно через вторые синусный 24 и косинусный 25 функциональные преобразователи, а также третий 26 и четвертый 27 усилители, охваченные обратной св зью по току. Первый и второй управл ющие входы коммутатора 23 св заны с выходами соответственно первого 7 и второго 8 датчиков тока возбуждени , а информационный вход - с выходом автоматического регул тора 28 возбуждени , первыми управл ющими входами св - занного с выходами датчиков напр жени  29 и тока 30 синхронной машины 1, а вторыми управл ющими входами - с первым 7

и вторым 8 датчиками тока возбуждени  синхронной мащины 1.

Устройство содержит также первый 31 и второй 32 управл емые ключи, включенные в места св зи между первым и вторым выходами коммутатора 23 и соответственно входами первых 21 и 22 ч вторых 24 и 25 функциональных преобразователей.

Обмотка 33 возбуждени  вспомогательного генератора переменного тока св зана через п тый усилитель 34, выполненный реверсивным с выходом автоматического регул тора 28 возбуждени . Реверсивный датчик 35 тока с двум  выходами включен в цепь обмотки 33 возбуждени  вспомогательного генератора 5 переменного тока. Устройство содержит третий 36 и четвертый 37 управл емые ключи с двум  управл ющими и одним информационным входами в каждом, первые управл ющие входы которых св заны соответственно с первым и вторым выходами реверсивного датчика 35 тока. Выход блока 38 задержки св зан с информационными входами третьего 36 и четвертого 37 управл емых ключей и с управл ющими входами первого 19, второго 20, третьего 26 и четвертого 27 усилителей . П тый 39 и шестой 40 управл емые ключи включены в места св зи первой 15 и второй 17 обмоток возбуждени  первого дополнительного генератора 9 с введенными источниками посто нного тока (не показаны) и св заны первыми управл ющими входами с выходом третьего управл емого ключа 36, а вторыми управл ющими входами - с выходом второго датчика 8 тока возбуждени  и с вторым управл ющим входом четвертого управл емого ключа 37.

Седьмой 41 и восьмой 42, управл емые ключи включены в места св зи первой 16 и второй 18 обмоток возбуждени  второго дополнительного генератора 10 с введенными источниками посто нного тока (не показаны ) и св заны первыми управл ющими входами с выходом четвертого управл емого ключа 37, а вторыми управл ющими входами - с выходом первого датчика 7 тока возбуждени  и с вторым управл ющим входом третьего управл емого ключа 36. Первый и второй входы компаратора 43 св заны с выходами первого 7 и второго 8 датчиков тока возбуждени , а его выход - с входом блока задержки 38. Дев тый управл емый ключ 44 включен выключающим и включающим выходами соответственно в места св зи автоматического регул тора 28 возбуждени  с информационным входом коммутатора 23 и с информационным входом п того усилител  34, а управл ющим входом - к выходу блока 38 задержки, при этом управл ющий вход п того усилител  34 св зан с выходом блока 38 задержки. Подключение к выходным цеп м первого 7 и второ1387171

34

го 8 датчиков тока возбуждени  синхрон-держки поддерживает выключенное состо ной машины 1 осуществл етс , например,ние дев того управл емого ключа 44. Выключерез шестой 45 и седьмой 46 усилители.ченное положение дев того управл емого

Устройство работает следующим обра-ключа 44 обеспечивает прохождение выходзом .2 ного сигнала автоматического регул тора

Дл  конкретности при описании работы28 возбуждени  к информационному входу

устройства принимаем синхронную машинукоммутатора 23 и блокирование по инфор1 - синхронным компенсатором, что соответ-мационному входу п того усилител  34.

ствует наиболее т желым услови м работыВыходной сигнал компаратора 43, поданный

системы возбуждени , требующим равноцен-на управл ющий вход п того реверсивно- ной работы системы возбуждени  при различ- го усилител  34 через блок 38 заждержной пол рности токов возбуждени  в обмот-ки, обеспечивает необходимое смещение, при

ке 6 возбуждени .котором на выходе усилител  34 устанавВ режиме выдачи реактивной мощное-ливаетс  заданный, посто нный уровень то- ти предполагаем работающим первый вра-ка, подаваемого в обмотку 33 возбуждени  щающийс  тиристорный преобразователь 2.15 вспомогательного генератора 5 переменного В этом случае в зависимости от сигна-тока. Выходной сигнал компаратора 43 лов с датчиков 29 и 30 напр жени  и(логический «О) через блок 38 задержки тока синхронной машины 1 автоматичес-поступает на информационные входы тре- кий регул тор 28 возбуждени  выдает сиг-тьего 36, четвертого 37 управл емых клю- нал, который через дев тый управл емыйчей, управл ющий вход дев того 44 управ- ключ 44 поступает на информационный20 л емого ключа и выключает их. Управл е- вход коммутатора 23. При этом задейство-мые п тый 39, шестой 40, седьмой 41 и ван первый датчик 7 тока возбуждени ,восьмой 42 ключи наход тс  в выключен- который через шестой усилитель 45 воздей-ном состо нии. На управл ющих входах ствует на первый управл ющий вход ком-первого 19, второго 20, третьего 26 и чет- мутатора 23 и при этом пропускаетс 25 вертого 27 усилителей сигнал также отсут- сигнал с выхода автоматического регул то-ствует (логический «О). ра 28 возбуждени  на входы первых си-При форсировке возбуждени  сигна- нусного 21 и косинусного 22 функциональ-лом от автоматического регул тора 28 про- ных преобразователей, сигналы с выходаисходит полное открытие первого вращаю- которых усиливаютс  первым 19 и вторым 20щегос  тиристорного преобразовател  2 по усилител ми и поступают в первую 15 и30 цепи элементов: 28-44-23-31 - (21,22) - вторую 17 обмотки возбуждени  первого- (19, 20) - (15, 17) - 11 -13 - 2. дополнительного генератора 9, сдвинутые вРежим гашени  пол  при работе перво- пространстве на угол 90 эл. град и создаю-го вращающегос  тиристорного преобразо- щие магнитное поле в зазоре с ампли-вател  2 протекает следующим образом, тудой, пропорциональной сумме квадратовВ соответствии с новой ситуацией в энер- синуса и косинуса одной и той же вели-35 госистеме автоматический регул тор 28 из- чины, т.е. посто нной независимо от вели- мен ет выходной сигнал на противополож- чиньг управл ющего сигнала. Угол в прост-ный (отрицательный), который переводит ранстве результирующего вектора магнитно-первый вращающийс  тиристорный преоб- го пол , определ емый синусом и косину-разователь 2 в инверторный режим. В ре- сом сигнала с выхода автоматического. зультате происходит гашение пол  в обмот- регул тора 28 возбуждени  оказываетс ке 6 возбуждени  синхронной машины 1, пропорциональным этому сигналу. Соответстчто фиксируетс  с помощью цепи измере- венно временной угол электродвижущихни  тока 6-7-45. Сигнал по этому кана- сил (ЭДС), наводимых в  корных обмот-лу поступает на первый управл ющий вход ках 11 первого дополнительного генерато-коммутатора 23. При нулевом сигнале по ра 9, оказываетс  также пропорциональ-45 току инвертирование первого вращающегос  ным сигналу с выхода автоматическоготиристорного преобразовател  2 закончено, регул тора 28 возбуждени .но магнитное поле за счет тока демпферПри посто нной во времени ЭДС  корнойных контуров ротора синхронной машины 1 обмотки 11 первого дополнительного генера-еще. не погасло. Дл  полного его гащени  тора 9 через первую систему ,13 формиро-необходим отрицательный ток в обмотке 6 вани  импульсов управлени  воздействует50 возбуждени  синхронной машины. Если при на цепи управлени  первого вращающего-нулевом сигнале по току сигнал от авто- с  тиристорного преобразовател  2 с соответ-матического регул тора 28 возбуждени  ос- ствующим углом регулировани , который оп-таетс  отрицательным, то коммутатор 23 редел ет величину тока в обмотке 6. воз-переключает сигнал с первого своего вы- буждени  синхронной машины 1. Первыйхода на второй. Сн тие сигнала с первого датчик 7 тока возбуждени  синхронной ма-55 управл емого ключа 31 сопровождаетс  перешины 1 воздействует через шестой уси-водом первого 19 и второго 20 усилителей литель 45 на первый вход компаратора 43,в инверторный режим, т.е. гашением пол  выходной сигнал которого через блок 38 за-в первой 15 и второй 17 обмотках возбуждени  первого дополнительного генератора 9 и сн тием импульсов управлени  с первого вращающегос  тиристорного преобразовател  2. Отрицательный сигнал от автоматического регул тора 28 возбуждени  через коммутатор 23 и второй управл емый ключ 32 вызывает полное открытие второго вращающегос  тиристорного преобразовател  3.

Такие процессы характерны при посто нстве тока в обмотке 33 возбуждени  вспомогательного генератора 5 переменного тока и при значени х тока в обмотке 6 возбуждени  синхронной машины 1, превышающих заданное значение I 1о (где 1о - например , значение тока в обмотке 6 возбуждени  синхронной машины 1 на холостом ходу).

Допустим, что выдаваема  реактивна  мощность при работающем первом вращающемс  тиристорном преобразователе 2 значительно снизилась, что сопровождаетс  уменьшением тока в обмотке 6 возбуждени  синхронной машины 1 до значени  I ID- В результате по вл етс  сигнал логической «1 на выходе компаратора 43. Если снижение тока в обмотке 6 возбуждени  синхронной машины 1 до значени  I ID не кратковременное, то через врем , определ емое блоком 38 задержки, на его выходе также по вл етс  сигнал логической «1.

Выходной сигнал (логическа  «1) блока 38 задержки переводит первый 19 и второй 20 усилители в инверторный режим, что вызывает гашение пол  первой 15 и второй 17 обмоток возбуждени  дополнительного генератора 9. Одновременно поступление выходного сигнала блока 38 задержки на информационный вход третьего 36 управл емого ключа вызывает по вление сигнала на его выходе и, следовательно, по вление сигналов на первых управл ющих входах п того 39 и шестого 40 управл ющих ключей , что -приводит к их включению, а, следовательно , подключению первой 15 и второй 17 обмоток возбуждени  первого дополнительного генератора 9 к источникам посто нного тока (не показаны). При этом в первой 15 и второй 17 обмотках возбуждени  первого дополнительного генератора 9 устанавливаетс  заданное соотношение токов, обеспечивающее угол регулировани  ао первого вращающегос  тиристорного преобразовател  2, определ емый из соотношени 

ао+осп 180 эл. град.,

где а„ - угол инвертировани  первого вращающегос  тиристорного преобразовател  2.

По вление сигнала на выходе блока 38 задержки приводит к съему смещени  в п том усилителе 34, к блокированию прохождени  выходного сигнала автоматического регул тора 28 возбуждени  к информационному входу коммутатора 23 и дебло- кировке прохождени  выходного сигнала автоматического регул тора 28 возбуждени  к информационному входу п того усилител  34. Ток на выходе последнего устанавливаетс  в соответствии с величиной выходного сигнала автоматического регул тора 28 возбуждени .

Таки.м образом, регулирование тока в обмотке 6 возбуждени  синхронной машины 1

0 при I ; 1о осуществл етс  регулированием тока в обмотке 33 возбуждени  вспомогательного генератора 5 при посто нном угле регулировани  ао первого вращающегос  тиристорного преобразовател  2.

Режим гашени  пол  при работе перво5 го вращающегос  тиристорного преобразовател  2 при I : 1о протекает следующим образом.

В соответствии с новой ситуацией в энергосистеме автоматический регул тор 28 воз0 буждени  измен ет выходной сигнал на противоположный (отрицательный), который воздействует на информационный вход п того реверсивного усилител  34 и вызывает изменение направлени  тока в обмотке 33 возбуждени  вспомогательного генератора 5

5 на противоположное (отрицательное). Изменение направлени  тока в обмотке 33 возбуждени  вспомогательного генератора 5 приводит к изменению фазы ЭДС в  корной обмотке 4 на противоположную, т.е. на 180 эл. град.

В результате изменени  фазы ЭДС в  корной обмотке 4 на 180 эл. град, угол регулировани  первого вращающегос  тиристорного преобразовател  2 становитс  равным ал 180-ао, благодар  чему первый вращающийс  тиристорный преобразо ватель 2 переводитс  в инверторный режим и происходит гашение пол  обмотки б возбуждени  синхронной машины 1, что фиксируетс  с помощью цепи измерени  тока б-7-45. Сигнал по этому каналу по0 ступает на вторые управл ющие входы седьмого 41 и восьмого 42 управл емых ключей и второй управл ющий вход третьего 36 управл емого ключа. При нулевом сигнале по току инвертирование первого вращающегос  тиристорного преобразова5 тел  2 закончено. Если при нулевом сигнале по току сигнал от автоматического регул тора 28 возбуждени  остаетс  отрицательным , третий 36 управл емый ключ снимет свой выходной сигнал, так как при нулевом сигнале по току на втором управл ющем входе и аулевом сигнале на первом управл ющем входе (цри изменении направлени  тока возбуждени  вспомогательного генератора 5 на отрицательное) третьего управл емого ключа 36 последний от5 ключаетс .

Съем выходного сигнала третьего управл емого ключа 36 приводит к отключению п того 39 и щестого 40 управл емых

1387171

78

ключей, т.е. отключению первой 15 и вто-возможности реверса тока возбуждени  синрой 17 обмоток возбуждени  первого до-хронной машины. Это улучшает регулировочполнительного генератора 9 от источниковные характеристики устройства в зоне мапитани , и съему импульсов с первого вра-лых токов возбуждени  синхронной машины

щаюш,егос  тиристорного преобразовател  2.и повышает надежность работы устройстИзменение направлени  тока на отрицатель-5 ва.

ное в обмотке 33 возбуждени  вспЪмога-Другие режимы работы в устройстве

тельного генератора 5 переменного тока вы-осуществл ютс  аналогичным образом.

зывает по вление сигнала на втором вы-Таким образом, изобретение позвол ет

ходе реверсивного датчика 35 тока возбуж-получить хорошие регулировочные характедени  вспомогательного генератора 5, кото-ю ристики при высокой надежности работы. рый, воздейству  на первый управл юш,ий

Claims (1)

1. вход четвертого управл емого ключа 37, пе-Формула изобретени  реводит его во включенное состо ние, включение четвертого управл емого ключа 37 со-Устройство дл  реверсивного бесщеточ- провождаетс  по влением сигнала на его вы-ного возбуждени  синхронной машины, ходе, который поступает на первые управ-15 содержаш,ее первый и второй враш,аюш,ие- л юш,ие входы седьмого 41 и восьмого 42 уп-с  тиристорные преобразователи, входами равл емых ключей и подготавливает их кпеременного тока подключенные к  корной включению.обмотке вспомогательного генератора переПри нулевом сигнале по току (от перво-менного тока, а первыми объединенными го датчика 7 тока возбуждени  синхрон- п выходами разноименной пол рности - не- ной машины 1) происходит включение седь-посредственно к одному выводу обмотки воз- мого 41 и восьмого 42 управл емых клю-буждени  синхронной машины, другой вывод чей и подключение первой 16 и второй 18которой св зан с вторыми разноименными обмоток возбуждени  второго дополнитель-выходами первого и второго вращаюшихс  ного генератора 10 к введенным источни-тиристорных преобразователей соответствен- кам питани  (не показаны). При этом направ-25 но через первый и второй датчики тока ление и соотношение токов в первой 16 ивозбуждени , первый и второй дополни- второй 18 обмотках возбуждени  второготельные генераторы, установленные на одном дополнительного генератора 10 должны бытьвалу с синхронной машиной и  корными такими, чтобы обеспечить угол ао регу-обмотками, св занными соответственно через лировани  второго враш.аюшегос  тиристор-первую и вторую системы формировани  им- ного преобразовател  3 при отрицатель-30 пульсов управлени  с управл емыми входа- ном направлении тока в обмотке 33 воз-ми первого и второго враш,аюшихс  тирис- буждени  вспомогательного генератора 5.торных преобразователей, первый и второй При необходимости съем импульсов с вто-дополнительные генераторы имеют каждый рых управл ющих входов п того 39, шесто-первую и вторую обмотки возбуждени , го 40, седьмого 41 и восьмого 42 управ-смещенные в пространстве на угол 90 эл. л емых ключей (при по влении нулевого град., перва  и втора  обмотки возбуждени  сигнала по току от первого 7 или вто-первого дополнительного генератора через рого 8 датчиков тока возбуждени  син-соответствующие первый и второй усилите- хронной машины 1) может осуществл ть-ли, охваченные обратной св зью по току, и с  с выдержкой времени дл  обеспечени первые синусный и косинусный функцио- выдержки между съемом импульсов с пер-40 нальные преобразователи св заны с первым вого вращающегос  тиристорного преобра-выходом коммутатора, второй выход которо- зовател  2 и подачей их на второй вра-го св зан с первой и второй обмотка- щающийс  тиристорный преобразователь 3ми возбуждени  второго дополнительного или наоборот. Третий 26 и четвертый 27генератора соответственно через вторые си- усилители при этом наход тс  в выключен-нусный и косинусный функциональные преоб- ном состо нии благодар  наличию на их45 разователи, а также третий и четвертый управл ющих входах соответствующего сиг-усилители, охваченные обратной св зью по нала (логической «1) с выхода блока 38току, первый и второй управл ющие входы задержки.коммутатора св заны с выходами соответТаким образом, при 1 Ь процес-ственно первого и второго датчиков тока сы регулировани  возбуждени  синхроннойвозбуждени , а информационный вход - с машины осуществл ютс  воздействием на выходом автоматического регул тора воз- угол регулировани  первого и второго ти-буждени , первыми управл ющими входами ристорных вращающихс  преобразователей,св занного с выходами датчиков напр же- а при I 1о регулирование возбужде-ни  и тока синхронной машины, а вторыми ни  синхронной машины осуществл етс управл ющими входами - с первым и воздействием на обмотку возбуждени 55 ™рь™ датчиками тока возбуждени  син- вспомогательного генератора 5 перемен-хронной машины, первый и второй управ- ного тока благодар  переводу послед-л емые ключи, включенные в места св зи него в диодный режим с сохранениеммежду первым и вторым выходами коммутатора и соответственно входами первых и вторых функциональных преобразователей, обмотка возбуждени  вспомогательного генератора переменного тока св зана через п тый усилитель с выходом автоматического регул тора возбуждени , отличающеес  тем, что, с целью п овышени  надежности и улучшени  регулировочных , характеристик , все п ть усилителей снабжены управл ющими входами, при этом п тый усилитель выполнен реверсивным, дополнительно введены реверсивный датчик тока с двум  выходами, включенный в цепь обмотки возбуждени  вспомогательного генератора переменного тока, третий и четвертый управл емые ключи с двум  управл ющими и одним информационным входами в каждом, первые управл ющие входы которых св заны соответственно с первым и вторым выходами реверсивного датчика тока, блок задержки, выход которого св зан с информационными входами третьего и четвертого управл емых ключей и с управл ющими входами первого, второго, третьего и четвертого усилителей, п тый и щес- той управл емые ключи, включенные в места св зи первой и второй обмоток возбуждени  первого дополнительного генератора с введенными источниками посто нного тока

   и св занные первыми управл ющими входами с выходом третьего управл емого ключа , а вторыми управл ющими входами - с выходом второго датчика тока возбуждени  и с вторым управл ющим входом чет- 5 управл емого ключа, седьмой и восьмой управл емые ключи, включенные в места св зи первой и второй обмоток возбуждени  второго дополнительного генератора с введенными источниками посто нного тока и

   0 св занные первыми управл ющими входами с выходом четвертого управл емого ключа, а вторыми управл ющими входами - с выходом первого датчика тока возбуждени  и с вторым управл ющим входом третьего управл емого ключа, компаратор, первым и вторым входами св занный с выходами первого и второго датчиков тока возбуждени , а выходом - с входом блока задержки , дев тый управл емый ключ, включенный выключающим и включающим выходами соответственно в места св зи автоматического регул тора возбуждени  с информационным входом компаратора и с информационным входом п того усилител , а управл ющим входом подключенный к выходу блока задержки, при этом управл ющий

   5 вход п того усилител  св зан с выходом блока задержки.

   5

   0