SU1534744A1 - Устройство дл возбуждени асинхронизированной синхронной машины - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике. Цель изобретени  - повышение эксплуатационной надежности путем выполнени  устройства бесщеточным. Устройство содержит циклокоммутатор 2, вспомогательный трехфазный секционированный синхронный генератор 12, автоматический регул тор 14 напр жени , датчик 19 скольжени , датчики частоты напр жени  20 энергосистемы и вращени  вала 21, асинхронный генератор 22 с шестифазной обмоткой ротора, три формировател  24 - 26 импульсов, преобразователь 27 частоты, три нуль-органа 29 - 31, датчики 32 - 34 тока, три селектора 35 - 37 длительности паузы импульсов и формирователь логических сигналов, реализующий следующую функциональную зависимость выходного сигнала от входных: Y = X₁ ^.X₂+X₂ ^.X₃+X₁X_3-. 2 З.П.Ф-ЛЫ. 7 ИЛ.

Description

Изобретение относитс  к электро- ехнике, в частности к устройствам Дл  возбуждени  асинхронизированных финхронных машин.

Цель изобретени  - повышение Эксплуатационной надежности устрой- Јтва дл  возбуждени  асинхронизиро- фанной синхронной машины путем выпол- ени  его бесщеточным. | На фиг. 1 представлена функцио- :альна  схема устройства-, на фиг.2 - ринципиальна  схема формировател 

пульсов; на фиг. 3 - вариант испол- :ени  датчиков тока; на фиг. 4 - схе- ijia селектора длительности паузы импульсов1 , на фиг. 5 - схема формировател  логинеских сигналов; на фиг. 6- диаграммы процесса формировани  пульсов управлени  электронными ключами на фиг.7 - диаграммы формировани  напр жени  ротора асинхронизированной синхронной машины.

Источники питани  всех статических элементов схемы (на фиг.1 не показаны ) могут быть решены любыми известными способами, например, с помощью трансформаторов, подключенных первич- ыми обмотками к силовому выходу асинхронизированной синхронной машины.

Устройство дл  возбуждени  асинхро-  изированной синхронной машины 1 содержит циклокоммутатор2,включающий в себ  первый 3,второй 4 и третий 5 неуправл емые выпр мители,в цепи посто нного тока которых включены соответственно первый 6, второй 7 и третий 8 электронные ключи, выводы переменного тока которых подключены к началам первой 9, второй 10 и третьей 11 трехфазных групп  корной обмотки вспомогательного трехфазного секционированного генератора 127сдвинутым относительно друг друга на угол 2fn/3, Кажда  группа 9, 10 и 11, в свою очередь , составлена из трех секций, принадлежащих трем различным фазам, и подключена концами в соответствии с их чередованием к выводам дл  подключени  трехфазной обмотки ротора 13 асинхроничированной синхронной машины 1 .

o

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Расположенный на неподвижной части устройства автоматический регул тор 14 возбуждени  информационными входами подключен к выходам измерительных трансформаторов напр жени  15 и тока 16 статорной обмотки 17 асинхронизи- t рованной синхронной машины 1, а выходом св зан с обмоткой 18 возбуждени  синхронного генератора 12. В схему введен датчик 19 скольжени , первый и второй информациончые входы которого св заны соответственно с выходами датчиков частоты напр жени  20 энергосистемы и вращени  вала 21 асинхронизированной машины 1.

В схему введен также дополнительный асинхронный генератор 22 с шести- фазной обмоткой ротора 23, механически св занного с ротором синхронного генератора 12. Три формировател  24- 26 импульсов входами соединены с роторной обмоткой 23 асинхронного генератора 22, а выходами - с управл - емыми входами соответствующих электрон ных ключей 6-8, Введенный в схему преобразователь 27 частоты выходом подключен к трехфазной обмогке статора 28 асинхронного генератора 22, а входом - к выходу датчика 19 скольжени . При этом синхронный 12 и асинхронный 22 генераторы выполнены с одинаковым количеством полюсов с асинхронизированной синхронной машиной 1, а циклокоммутатор 2,  корные обмотки 9-11 синхронного генератора 12 и формирователи 24-26 импульсов, расположены на вращающейс  части устройства .

В схеме имеютс  первый 29, второй 30 и третий 31 нуль-органы, соответственно св занные с выходами введенных первого 32, второго 53 и третьего 34 датчиков Тока первого 3, второго 4 и третьего 5 неуправл емых выпр мителей циклокоммутатора 2. В схеме предусмотрены первый 35, второй 36 и третий 37 селек оры длительности паузы импульсов, а также формирователь 38 логических сигналов. Первый , второй и третий входы формировател  логических сигналов св заны

через первый 35, второй 36 и третий 37 селекторы длительности паузы импульса соответственно, с первым 29, вторым 30 и третьим 3 нуль-органами , а выход - с дополнительным входом релейнойзащиты автоматического регул тора 14 возбуждени 

Первый 6, второй 7 и третий 8 электронные ключи, могут содержать ко- мандные 39-41 и переключающие 42-44 органы.

Асинхронизированна  синхронна  машина 1 подключаетс  статорный обмоткой 17 к энергосистеме через тран- сформатор 45. Шестифазна  обмотка ротора 23 асинхронного генератора 22 содержит первую 46, вторую 47, третью 48, четвертую 49, п тую 50 и шестую 51 фазы, сдвинутые относитель- но друг друга на угол м /З (фиг.2). Каждый формирователь 24-26 импульсов выполнен в виде двух конденсаторов 52 и 53, двух пороговых элементов 54 и 55 и трансформатора 56, вторична  обмотка которого подключена к управл емому входу соответствующего электронного ключа 6, 7 и 8 цик- локоммутатора 2. Перва  и втора  первичные обмотки трансформатора 56 под- ключены через пороговые элементы 54 и 55 к выводам двух соответствующих фаз обмоток ротора 23 асинхронного генератора 22. Параллельно выводам каждой фазы 46-5J включен конденсатор 52 или 53.

На фиг. 3 приведен вариант исполнени  первого 32, второго 33 и третьего 34 датчиков тока. Каждый из датчиков состоит из магнитного сердечника 57, имеющего U-образную форму. В зазоре магнитного сердечника 57 помещен датчик 58. Принцип действи  датчика основан на измерении магнитно.го пол ,, создаваемого токоподвод щими шинами. Дл  этой цели шина 59 с током (например с током 1  от первого неуправл емого выпр мител  3) располагаетс  вокруг вала 60 в виде петли, Изол ционный вкладыш 61 помещаетс  между примыкающими сторонами шины 59. Конструктивно магнитные сердечники 57 первого 32, второго 33 н третьего 34 датчиков тока аксиально смещены друг относительно друга вдоль оси вала 59 дл  съема информации с соответствующей шины.

На фиг.4 представлен вариант принципиальной схемы селекторов длитель

ности паузы импульсов 35, 36 и 37. В состав каждого селектора вход т лини  62 задержки входного сигнала на врем  t,. определ емое выражением

3f,

А°п 7

(1)

где

-доп

- допустимое врем  работы асинхронизированной синхронной машины в аварийном режиме, определ емое расчетным путем; f0 частота выходного напр жени ,

а также логические элементы НЕ 63 и И 64.

Второй 36 и третий 37 селекторы длительности паузы импульсов аналогичны первому 35.

В состав формировател  38 логических сигналов (фиг.5) вход т логические элементы И 65-67 и ИЛИ 68, Формирователь 38 логических сигналов реализует следующую функциональную зависимость выходных сигналов от входных:

X 2 + X 2 X + X , X э

Y X,Y Y л Ч

ъ

первом, втором и третьем

входах; Y - сигнал на его выходе.

Устройство работает следующим образом .

Дл  конкретности при описании работы устройства принимаем асинхрони- зированную синхронную машину J асин- хронизированным синхронным генератором .

В соответствии с сигналами датчика 21 частоты вращени  вала асинхро- низированного синхронного генератора 1 и датчика 20 частоты напр жени  энергосистемы на выходе датчика 19 скольжени  формируетс  сигнал, обеспечивающий на выходе преобразовател  27 частоты переменное напр жение статорной обмотки 28 дополнительного асинхронного генератора 22 часг тотой

Л СО

С00 - СО,

SCO,

(2)

р оw0 ;

где С00 - углова  частота напр жени 

энергосистемы;

СОр - углова  частота вращени  вала асинхронизированного

синхронного генератора; S - скольжение.

При питании обмотки статора 28 асинхронного генератора 22 переменный током частотой S030 частота переменного напр жени  роторной обмотки 23 не зависит от частоты вращени  вала асинхронизированного генератора 1 и равна С00 , т.е. равна частоте напр жени  энергосистемы.

Напр жение фаз роторной обмотки 23 асинхронного генератора 22 преобразуетс  с помощью формирователей 24-26 импульсов в управл ющие импуль- сь| первым 6, вторым 7 и третьим 8 электронными ключами циклокоммутато- ра 2.

Процесс формировани  управл ющих (отключающих и включающих) импульсов первым 6, вторым 7 и третьим 8 электронными ключами происходит сле- образом.

Под воздействием напр жени  соответствующей «фазы роторной обмотки 23, прикладываемого к конденсатору 52 (фиг.2), происходит зар д последнего П$и достижении напр жени  на конден- Сс1торе 52 равного пороговому пороговый элемент 54 включаетс , что при- вддит к образованию цепи дл  разр да конденсатора 52 на соответствующую первичную обмотку трансформатора 56, В итоге на вторичной обмотке трансформатора 56 формируетс  включающий импульс соответствующего электронного кйюча 6, 7 или 8 циклокоммутатора 2.

Отключающий импульс формируетс  п0д воздействием напр жени  фазы обмотки ротора 23, прикладываемого к конденсатору 53.Следует иметь ввиду 4to напр жени  фаз обмотки 23, прикладываемые к -конденсаторам 52 и 53, сдвинуты относительно друг друга на угол 1Г/3. При этом процесс формировани  отключающего импульса аналогичен процессу формировани  включающего импульса. Между включающим и отключающим импульсами соответствующего электронного ключа существует угол 21Г/3.

На фиг. 6 приведены формы токов 13, 14, Ig через переключающие органы 42, 43 и 44 соответственно первого 6, второго 7 и третьего 8 электронных ключей, т.е. токов на выход первого 3,, второго 4-и третьего 5 неуправл емых выпр мителей циклокоммутатора 2. На фиг.6 изображена диа

0

5

Q

0

5

грамма включающих и отключающих импульсов тока i46- ij,, электронных ключей 6, 7 и 8.

Формирование выходного напр жени  циклокоммутатора 2 осуществл етс  благодар  периодическому подключению к выходным шинам циклокоммутатора 2 первой 9, второй 10 и третьей 11 трехфазных групп  корной обмотки вспомогательного секционированного синхронного генератора 12 соответственно первым 6, вторым 7 и третьим 8 электронными ключами (фиг.7).

На диаграммах фиг. 7 привод тс  следующие обозначени :

UCCB - напр жение  корной обмотки вспомогательного секционированного синхронного возбудител  12 itji, iya,

itj3 импульсы управлени  первым 6, вторым 7 и третьим 8 электронными ключами. В первой 9, второй 10 и третьей 11 трехфазных группах  корной обмотки вспомогательного трехфазного секционированного генератора 12 индуктируетс  ЭДС с частотой, определ емой скоростью вращени  вала асинхронизированного синхронного генератора 1

СДР .

При частоте переключени  первого 6, второго 7 и третьего 8 электронных ключей,равной С00 , на входе трехфазной обмотки ротора 13 асинхронизи- роваыного синхронного генератора 1 формируетс  напр жение Up с частотой скольжени  0С (фиг.7) или

СОСЮО(

-) (3)

if

21Г

2Т

Q

5

0

что позвол ет независимо от колебаний частоты вращени  приводного вала асинхронизированного синхронного генератора 1 получать на его статорной обмотке 17 напр жение стабильной частоты С30. (Приводной двигатель на фиг. 1

не показан). i

В зависимости от величины сигналов

с датчиков тока 16 .и напр жени  15 на выходе автоматического регул тора 14 возбуждени  формируетс  напр жение , под воздействием которого в обмотке 18 возбуждени  вспомогательного трехфазного секционированного синхронного генератора 12 протекает посто нный ток, соответствующий заданному

уровню напр жени  и тока асинхронизи- ровэнного синхронного генератора,

В аварийном режиме, например, при отсутствии включающих импульсов уп- равлени  на одном из электронных ключей 6,7 или 8 на фазе роторной обмотки 13 асинхронизированной синхронной машины 1 по вл ютс  провалы длительностью 173 периода выходной частоты, что приведет к изменению спектрального состава в кривых напр жени  и тока, уменьшению намагничивающей силы ротора 13 асинхронизи- рованного синхронного генератора 1 и необходимости снижени  мощности.

Отсутствие включающих импульсов управлени , например, на электронном ключе 6 приводит его к отключенному состо нию, что вызывает длительное отсутствие тока Ij и сигнала на выходе первого датчика 32 тока, т.е. входе первого нуль-органа 29 (фиг.1)

В результате этого длительность сигнала логического .О на входе пер вого селектора длительности паузы импульсов 35 станов тс  больше t.,, что вызывает по вление на его выходе сигнала Х логической 1, поступающей на первый вход формировател  38 логических сигналов.

В соответствии с временной диаграммой -токов 1 и -Ig второго 4 и третьего 5 неуправл емых выпр мителей (фиг.6) в каждый момент времени на входах второго 36 и третьего 37 селекторов длительности паузы импульсов поступает сигнал логического О длительностью

t

Ж

(например, на входе второго селектора 36)и сигнал логической 1( на входе третьего селектора 37) соответствующий длительности протекани  тока 15 через датчик 34 тока. Это

приводит к формированию на выходе второго селектора 36 длительности паузы импульсов сигнала Х, логического О, на выходе третьего селектора 37 сигнала Хэ логической 1|:.

В результате на выходе формировател  38 логических сигналов по вл етс  логический сигнал 1, воздействующий на дополнительный вход релейной защиты автоматического регул тора 14 5 возбуждени . По сигналу логической 1 автоматический регул тор 14 возбуждени  ограничивает выходную мощ„ с

n

5 Q

5

0

5

5

ность асинхронизированного синхронного генератора 1 путем соответствующего уменьшени  тока в обмотке 18 возбуждени  секционированного синхронного генератора 12.

Таким образом, изобретение позвол ет повысить эксплуатационную надежность устройства возбуждени  асиНХро- низировапной синхронной машины путем выполнени  его бесщеточным и исключени  аварийных ситуаций при неисправност х циклокоммутатора.

ФсГ -рмула изобретени 

Claims (3)

1. Устройство дл  возбуждени  асинхронизированной синхронной машины , содержащее циклокоммутатор, включающий в себ  первый, второй и третий неуправл емые выпр мители, в цепи посто нного тока которых включены соответственно первый, второй и третий электронные ключи, а выводы переменного тока которых подключены к началам первой, второй и третьей трехфазной групп  корной обмотки вспомогательного трехфазного секционированного синхронного генератора, сдвинутым относительно друг друга на угол , кажда  группа, в свою очередь, составлена из трех секций, принадлежащих трем различным фазам, и подключена концами в соответствии с их чередованием к выводам дл  подключени  трехфазной обмотки ротора асинхронизированной синхронной машины, расположенный на неподвижной части устройства автоматический регул тор возбуждени , информационными входами подключенный к выходам измерительных трансформаторов напр жени  и тока статорной обмотки асинхронизированной синхрон- .ной машины, а выходом св занный с об- ,моткой возбуждени  синхронного генератора , отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности путем выполнени  устройства возбуждени  бесщеточным, введены датчик скольжени , первый и второй информационные входы которого св заны соответственно с выходами введенных датчиков частоты напр жени  энергосистемы и вращени  вала асинхронизированной синхронной машины, дополнительный асинхронный генератор с шестифазной обмоткой ротора, механически св занного с ротором синхронного генератора, три формировател  импульсов, входами соедиНенные с роторной обмоткой асинхронного генератора, а выходами - с управл ющими входами соответствующих электронных ключей, расположенный на неподвижной части устройства преобра- Јователь частоты, выход которого лод- слючен к трехфазной обмотке статора Асинхронного генератора, а вход - к выходу датчика скольжени  г при этом (ринхронный и асинхронный генераторы выполнены с одинаковым количеством олюсов с асинхроннаированной синхронной машиной, а циклокоммутатор, Икорна  обмотка синхронного генератора и формирователи импульсов распо- рожены на .вращающейс  части устрой- :тва.

2. Устройство по п. J, отличающеес  тем, что каждый формирователь импульсов выполнен в виде двух конденсаторов, двух пороговых элементов и трансформатора, вторична  обмотка которого подключена .к управл ющему входу соответствующего электронного ключа циклокоммутатора, .1 перва  и втора  первичные обмотки- подключены через пороговые элементы tc выводам двух, сдвинутых относителъ- Но друг друга на угол /6, обмоток  кор  асинхронного генератора, парал

0

5

0

лельно выводам каждой из которых включен конденсатор.

3. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью исключени  аварийных ситуаций при неисправност х циклокоммутатора, дополнительно введены первый, второй и третий нуль-органы, соответственно св занные с выходами введенных первого , второго и третьего датчиков тока первого, второго и третьего неуправл емых выпр мителей циклокоммутатора , первый, второй и третий селекторы длительности паузы импульсов , формирователь логических сигналов , первый, второй и третий входы которого св заны через первый, второй и третий селекторы длительности паузы импульса соответственно, с первым , вторым и третьим нуль-органами, а выход - с дополнительным входом релейной защиты автоматического регул тора возбуждени , причем формирователь логических сигналов реализует следующую фнукциональную зависимость выходных сигналов от входных Y Х4- Х2 + Х2-Х3 + Х, Х3,где Х„ Х2 , Xj - сигналы, соответственно на первом , втором и третьем входах, a Y - сигнал на выходе формировател  логических сигналов.

фиг. 2.

I

от 2-9

к58

Фаг. 4

Таблицу vcmi/MHoc/nts агормиро- 4 у/ггел9 38

lyi lye iys

V7

Фиа.6