SU1525857A2 - Регул тор напр жени синхронного генератора электромашинного преобразовател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей регул тора напр жени  (РН), повышение надежности электромашинного преобразовател  (ЭП) путем обеспечени  ограничени  тока при коротком замыкании в выходной цепи синхронного генератора (СГ). ЭП содержит приводной двигатель 2, СГ 3 и получает питание от сети через пускатель 1. РН включает в себ  корректор 9 напр жени  и дополнительный корректор 20, обеспечивающий изменение выходного напр жени  СГ в зависимости от частоты этого напр жени  при пуске и останове ЭП. СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ ВО ВВЕДЕНИИ ТОКОИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УЗЛА СГ и выполнении корректоров 9, 20 таким образом, чтобы при коротких замыкани х в цепи нагрузки СГ происходило ограничение выходного тока СГ, и выполнении пускател  1 с входом 34 аварийного с временной задержкой отключени  ЭП. Аварийное отключение ЭП позвол ет в случае, если не сработала селективна  защита цепей нагрузки при коротком замыкании с заданной выдержкой времени, обесточить ЭП. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

g

сл

tc

сл

00

СП

N)

питание от сети через пускатель 1. РН включает в себ  корректор 9 напр жени  и пополнительный корректор 20, обеспечивающий изменение выходного напр жени  СГ в зависимости от частоты этого напр жени  при пуске и останове ЭП. Сущность изобретени  заключаетс  во введении токоизмеритель- ного узла СГ и выполнении корректоров 9, 20 таким образом, чтобы при

коротких замыкани х в цепи нагрузки СГ происходило ограничение выходного тока СГ, и выполнении пускател  1 с входом 34 аварийного с временной задержкой отключени  ЭП. Аварийное отключение ЭП позвол ет в случае, если не сработала селективна  защита цепей нагрузки при коротком замыка- НИИ с заданной выдержкой времени, . обесточить ЭИ. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в замкнутых системах автоматического регулировани  выходного напр жени  синхронных генераторов электромапшн- ных преобразователей энергии, примен емых в качестве автономных источников питани  бортовых сетей судов, самолетов и других объектов.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей регул тора напр жени  и повышение надежности электромашинного преобразовател  путем обеспечени  ограничени  тока при коротком замыкании в выход- ной цепи синхронного генератора и ег ограждени  от длительного воздействи  тока глухого короткого замыкани  упрощение устройства.

На фиг.1 представлена принципиаль на  схема регул тора напр жени ; на фиг.2 - временные диаграммы работы электромашинного преобразовател  с регул тором напр жени .

Первичный источник электроэнер- гии, например трехфазна  сеть переменного тока А, В, С, промышпенной частоты (50 Гц), св зан посредством пускател  1 со статорной цепью приводного , например, асинхронного дни- гател  2 электромашинного преобразовател , содержащего также выходной синхронный генератор 3, имеющий жесткое механическое соединение ротора с ротором приводного двигател  2, Выходна  статорна  цепь синхронного генератора 3 св зана, например, кабельной линией 4 электропередачи генерируемой энергии переменного тока повьшенной частоты (обычно 400 Гц с клеммами 5 нагрузки синхронного генератора.

Обмотка 6 возубждени  синхронного генератора 3, шунтированна  неч

20

25 ЗО о ,

- 5

40 45 §0 )

55

линейным разр дным сопротивлением 7, подключена к выходу управл емого усилител  мощности 8 регул тора напр жени , выполненного, например, в виде блока фазового компаундировани  с его питанием выходным напр жением и током силовой цепи генератора 3. Вход корректора 9 напр жени  св зан измерительным однофазным кабелем 10 с клеммами 5 нагрузки.

Корректор 9 напр жени  содержит понижающей трансформатор 11, первичной обмоткой подключенный к выходу измерительного кабел  Ю, а двум  вторичными обмотками св занный соответственно с измерительным органом 12 действующего значени  напр жени  и с выпр мителем 13, подключенным посредством выходного сглаживающего , например, Т-образного R-C-фильтра 14 цепи питани  промежуточного широтно-импульсного усилител  15 мощности корректора 9 напр жени . Потенциометр 16 уставки номинального выходного напр жени  синхронного генератора св зывает при этом выход измерительного органа 12 корректора напр жени - с входом его промежуточного усилител  15, имеющего дл  обеспечени  устойчивости внутреннюю R-C-цепь динамической коррекции и выходом 17 св занного с первым входом вентильной логической схемы ИЛИ 18, подключенной выходом к управл ющему входу 19 усилител  мощности 8 регул тора.

Дополнительный корректор 20 напр жени  также содержит понижающий трансформатор 21, первична  обмотка которого подключена к выходной статорной цепи синхронного генерато ра 3, а вторична  обмотка св зана через Г-образный R-C-фильтр 22 с

5

измерительным органом. Дополнительный корректор 20 также имеет промежуточный широтно-импульсный усилитель мощности 23 с внутренней R-C- цепью динамической коррекции, св занный выходом 24 с вторым входом вентильной логической схемы ИЛИ 18. Независимый источник посто нного тока 25 св зан с цепью питани  дополнительного корректора напр жени  23. Он выполнен, например, в ри де выпр мительного блока, подключенного к выходной цепи переменного тока пускател  1 посредством понижающего трансформатора. При этом, благодар  подключенной выходной диодной схеме 26 разделени  цепей, источник посто нного тока 25 одновременно используетс  дл  начальной подпитки обмотки 6 возбуждени  синхронного генератора 3, чем обеспечиваетс  его дальнейшее самовозбуждение через усилитель мощности 8 в переходном процессе пуска электромашинного преобразовател . I

Кроме того, регул тор напр жени  содержит трансформатор тока 27, потенциометр 28, выпр мительный мост 29, R-C-фильтр 30, транзисторный ключ 31 и диод 32, причем первична  обмотка трансформатора тока 27 включена последовательно в силовую цепь синхронного генератора 3 а вторична  - подключена к крайним выводам потенциометра 28, средний и один из крайних выводов которого соединены с входом выпр мительного моста 29, выходными выводами подключенного к входу Г-образного R-C- фильтра 30, выходом св занного с коллектором и эмиттером транзисторного ключа 31. Управл юща  цепь база - эмиттер транзисторного ключа 31 св зана с выходом выпр мител  13

Коллектор и эмиттер транзисторного ключа 31 соединены с выводами 33, предназначенными дл  подключени  к входу 34 аварийного с временной задержкой отключени  пускател  1 электромашинного преобразовател , а также с выводами 35 добавочного входа измерительного органа дополнительного корректора напр жени  20. При этом измерительный орган дополнительного корректора напр жени  20 вьшолнен на дополнительных вьтр мителе 36, потенциометре 37 и источнике 38 опорного напр же258576

НИН, причем вход дополнительного выпр мител  36 подсоединен к входу измерительного органа 22 дополнительного корректора 20 напр жени ,

первый вывод выхода дополнительного напр жени  36 - к первому крайнему выводу дополнительного потенциометра 37, а второй вывод выхода - к пер .Q вому выводу добавочного входа 35 вышеуказанного измерительного органа , св занному с выводом выпр мительного моста 29, имеющим одинаковую (отрицательную) с вторым вьгаодом дос полнительного выпр мител  36 пол рность; и через источник 38 опорного напр жени  к первому выводу выхода измерительного органа дополнительного корректора 20 с вторым выводом

2Q выхода, подключенным к среднему

выводу дополнительного потенциометра 37, второй крайний вывод которого соединен.с вторым выводом добавочного входа 35 измерительного ор- 25 гана.

Статические и переходные режимы работы электромашинного преобразовател  с регул тором напр жени , обеспечивающим последовательно частот30 но-зависимое регулирование напр жени  при пуске или выбеге агрегата, стабилизацию заданного номинального значени  выходного напр жени  в установившемс  режиме,ограничение на

,, заданном уровне кратности величины тока при коротком замыкании с временной задержкой отключени  пускател , по сн ютс  временными диаграммами на фиг.2, где на условных вред0 мерных участках .Пуск, Работа, Короткое замыкание и Выбег со- . ответственно показаны график изменени  частоты вращени  (0(t) электромашинного преобразовател  2-3

де (фиг.2,А), график изменени  действующего значени  выходного напр жени  U(t) синхронного генератора на клеммах 5 его основной нагрузки (фиг.2,б), график изменени  выход5Q ного широтно-импульсного напр жени  U.(t) основного корректора 9 действующего значени  напр жени , регул тора (фиг.2,в), график изменени  выходного широтно-импульсного , напр жени  V(t ) дополнительного (частотно-зависимого) корректора 20 напр жени  регул тора (фиг.2,г), график изменени  действующего значени  выходного тока I3(t) статорной ,

цепи синхронного генератора 3 преобразовател  (фиг.2,д).

При этом на начальном интервале О + t переходного процесса пуска электромашинного преобразовател  пускатель 1 обеспечивает подачу электроэнергии на приводной двигатель 2 преобразовател , а также питание независимого источника 25 посто нного тока, производ щего посредством выходной диодной схемы разделени  26 начальную подпитку цепи обмотки 6 возбуждени  синхронного генератора 3 и питание усилител  мощности 23 дополнительного корректора напр жени  20. Благодар  этому про- исходит по мере увеличени  частоты вращени  GoCt) агрегата (фиг.2,а) форсированное возбуждение синхронного генератора 3, дальнейший рост выходного напр жени  U (t) которого сдерживаетс  по примерно линейному, чacтoтнo-зaвиcимo fy закону 1)5-/СО const (фиг.2,б), воздействием дополнительного корректора 20 напр жени , выходной широтно-импульсный сигнал изд() которого по его выхо ду 24 проходит через правый по схеме на фиг.1 вентиль вентильной логической схемы ИЛИ 18 на управл ющий вход 19 усилител  мощности 8 регул тора напр жени  (фиг.2,г). Тран-Зис- торный ключ 31 при этом открыт, ввиду чего вьшр митель 36 частотно-зависимого измерительного органа 22 дополнительного корректора напр жени  20 непосредственно (через открытый транзистор 31) св зан с край ними вывода№1 потенциометра настройки 37, установка которого выбираетс  по отношению к номинальной установке потенциометра настройки 16 корректора 9 на 5-10% большей, чем обеспечиваетс  необходимое упреждающее воздействие дополнительного корректора 20 на начальном этапе пуска преобразовател  по сравнению с действием корректора 9 напр жени , выходной сигнал которого находитс  на низком (нулевом) уровне (фиг.2,в) вплоть до момента времени t t, , когда выходное напр жение синхронного генератора не достигает номинального значени  U при значении частоты вращени  СО, 0,9-0,95 СО мои I

На заключительном интервале t, tn переходного процесса пуска преобразовател , когда его частота враще

ни  увеличиваетс  до номинального и установившегос  значени  СО HOW (фиг.2,а), вступает в действие корг ректор 9 напр жени , которьй с повышенной степенью точности стабилизирует на заданном номинальном уровне и цо выходное напр жение синхронного генератора непосредственно на

Q клеммах 5 его нагрузки (фиг.2,б) путем подачи широтно-импульсного сигнала U)(t) с выхода 17 корректора 9 через левый по схеме на фиг.1 вентиль вентильной логической схемы

5 ИЛИ 18 на управл ющий вход 19 усилител  мощности 8 регул тора (фиг.2,в). Выходной сигнал (t) дополнительного корректора 20 напр жени  при этом вынужденно находитс  на низком (ну0 левом) уровне ввиду увеличени  частоты вращени  до номинальной при одновременном ограничении выходного напр жени  синхронного генератора 3 на заданном номинальном уровне, что

5 при неизменной величине напр жени  источника 38 опорного напр жени  приводит к уменьшению выходного выпр мленного сигнала измерительного органа дополнительного корректора 20 и вызывает отпирание выходного тран0

зистора его широтно-импульсного усилител  мощности 23.

Далее, начина  с момента времени t t 3 приема номинальной нагрузки

(фиг.2,д), когда к клемме 5 подключаетс  нагрузка преобразовател , наступает его установившийс  длитель- m)tfj режим работы, характеризующийс  потреблением выходного номинального тока синхронного генератора 3 его нагрузками 5 и стабилизацией номинального уровн  действующего значени  напр жени , производимого корректором 9, напр жени , вОздействующим на усилитель мощности 8 регул тора напр жени . При этом выходной сигнал сглаживающего R-C-фильра 30 ш унтируетс  открытым транзисторным ключом и таким образом ни на цепь

33, ни на выводы 35 добавочного входа измерительного органа дополнительного корректора напр жени  20 не попадает.

Однако дополнительный корректор 20, благодар  его питанию от независимого источника 25 посто нного тока , подготовлен к возможному функционированию 3foro устройства в роли регул тора - стабилизатора величи

ны выходного тока синхронного генератора при возникновении короткого замыкани  на клеммах 5 его нагрузки .

Такой режим .отражен на интервале t. - ty графиков на фиг.2, когда ввиду короткого замыкани  практически до нулевого уровн  снижаетс  напр жение U,-(t) на клеммах 5

мент времени t по фиг.2, срабатывает селективна  токова  защита, от- ключгцоща  поврежденньт участок ко- роткозамкнутой нагрузки, то синхронный генератор 3 вновь восстанавлива

(фиг.2,б), св занных измерительным кабелем 10 с первичной обмоткой понижающего трансформатора 11 корректора 9 напр жени . При этом обесточиваетс  управл юща  базо-эмит- терна  цепь транзисторного ключа 31 Транзисторньш ключ 31 закрываетс  и выходной сигнал посто нного тока токоизмерительного узла поступает на добавочный вход 35 измерительного органа дополнительного корректора 20 и по цепи 33 - на вход аварийного с временной задержкой отключени  пускател  1. Уставка потенциометра настройки 28 выбираетс  таким образом, чтобы заданна  (обычно 3- кратна  по отношению к номинальному) величина тока короткого замыкани , протекаюр;его по первичной обмотке трансформатора тока 27, вызывала бы на выходе потенциометра 37 величину напр жени  посто нного тока, равную величине напр жени  источника 38 опорного напр жени . Это соответственно приводит к по влению выходного 1ииротно-импульсного сигнала дополнительного корректора 20 (фиг.2,г), св занного выходом 24 через вентильную логичекую схему ИЛИ 18 с управл ющим входом 19 усилител  мощности 8 регул тора, работающего при этом в режиме автоматической стабилизации выходного тока короткого замыкани  синхронного генератора 3 (фиг.2,д). Если своевременно, в мо

ет в момент времени

уровень напр жени 

мах 5 (фиг.2,б), контролируемых вновь

вступающим в действие основным

корректором напр жени  9. Таким об-

разом, на относительно коротком вреtg номинальный Uc(t) на клемменном интервале

Ч tg происходит

переходный процесс восстановлени  выходного напр жени  синхронного

0

5

0

5

з

генератора после отключени  участка с короткозамкнутой нагрузкой, после чего выходной ток синхронного генератора 3 устанавливаетс  на уровне несколько меньшем, чем нo aIнaльный (фиг.2,д) с учетом отключени  селективной токовой защитой коротко- замкнутой нагрузки преобразовател .

В случае же возникновени  глухого короткого замыкани , не отключаемого собственной селективной.токовой защитой нагрузок, после отсчета необходимой вьщержки времени пускатель 1 отключает приводной двигатель 2 от питающей сети А, В, С, и тем самым предотвращает синхронный генератор 3 от повреждени  длительным воздействием тока короткого замыкани . Происход щий при этом преходный процесс выбега и остановки электромашинного преобразовател  характеризуетс  (при отключенной короткозамкнутой нагрузке) частотно-зависимым законом снижени  выходного напр жени  синхронного генератора 3, обеспечиваемого действием дополнительного корректора 20 (фиг.2, а,б,г).

Таким образом, за счет введени  токоизмерительного узла 27-28-29-30 выходной сигнал которого избирательно вводитс  транзисторным ключом 31 на добавочный вход измерительного органа дополнительного корректора напр жени  и на управл ющий вход аварийного с временной задержкой отключени  пускател , обеспечивающего расширение функциональных возможностей электромашинного преобразовател  ограничени  тока при коротком замыкании и защита синхронного генератора от длительного воздействи  тока короткого замыкани .

При этом использована проста  схема измерительного органа дополнительного корректора напр же1 и .

0

5

0

Claims (3)

1. Регул тор напр жени  синхронного генератора электромашинного преобразовател  по авт.св. № 813661, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем обеспечени  ограничени  тока при коротком замыкании , в выходной цепи синхронного

генератора введены независимый источник посто нного тока, измеритель ный трансформатор тока, потенциометр , выпр митель, выпр мительный мост, R-C-фильтр, транзисторный ключ, измерительный орган дополнительного корректора напр жени  выполнен с добавочным входом посто нного тока, причем первична  обмотка трансформатора тока включена последовательно в силовую цепь генератора , а вторична  подключена к крайним .выводам потенциометра, средний и один из крайних выводов которого соединены с входом вьшр - мительного моста, вход R-C-фильтра подключен к выходным выводам выпр мительного моста, а выход - к коллектору и эмиттеру транзисторного ключа, соединенным соответственно с выводами добавочного входа измерительного органа дополнительного корректора напр жени , управл юща  цепь транзисторного клча св зана с выходом выпр мител , соединенного входом через понижа- киций трансформатор с зажимами дл  подключени  к нагрузке генератора, независимый источник посто нного тока св зан с цепью питани  дополнительного корректора напр жени ..

2. Регул тор напр жени  по п.1, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности преобразовател  путем предотвращени 

синхронного генератора от длительного воздействи  тока короткого замыкани  , коллектор и эмиттер транзистора соединены с выводами, предназначенными дл  подключени  к входу аварийного с временной задержкой отключени  пускател  электромашинного преобразовател .

3. Регул тор напр жени  по п.1, отличающийс  тем, что, с целью упрощени , измерительный орган дополнительного корректора напр жени  выполнен на дополнительных

выпр мителе, потенциометре и источнике опорного напр жени , причем вход дополнительного выпр мител  подсоединен к входу измерительного органа дополнительного корректора напр жени , первый вывод выхода - к первому крайнему выводу дополнительного потенциометра, а второй вывод - выхода - к первому выводу добавочного входа вышеуказанного измерительного

органа, св занному с выводом выпр мительного моста, имеющим одинаковую с вторым выводом дополнительного выпр мител  пол рность, и через источник опорного напр жени  к первому

выводу выхода измерительного органа дополнительного корректора напр жени , с вторым выводом выхода, подключенным к среднему выводу дополнительного потенциометра, второй крайний вывод которого соединен с вторым выводом добавочного входа измерительного органа.