SU1688368A1

SU1688368A1 - Electric machine excitation reversible regulation device for electric machine with longitudinal-transverse field windings

Info

Publication number: SU1688368A1
Application number: SU884438225A
Authority: SU
Inventors: Игорь Александрович Лабунец; Александр Павлович Лохматов; Аркадий Владимирович Пиковский; Юрий Гевондович Шакарян; Борис Леонидович Шапиро; Юрий Васильевич Зозулин; Виктор Владимирович Кузьмин
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Электроэнергетики
Priority date: 1988-06-13
Filing date: 1988-06-13
Publication date: 1991-10-30

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл управлени электрическими машинами, работающими на линии передачи электроэнергии - синхронными и асинхронными турбогенераторами, синхронными двигател ми и компенсаторами. Целью изобретени вл етс повышение надежности КПД и улучшение массогабаритных показателей. За счет определенной компоновки групп реверсивных выпр мителей 11. 12 и 14, 15 удалось с помощью трех уравнительных реакторов 10, 13,24 обеспечить те же режимы управлени , что и при четырех реакторах. Это же привело к возможности исключить из электрической машины одно контактное кольцо, что позволило увеличить надежность электрической машины и упростить само устройство. 1 ил. (Л С о 00 00 CJ Os 00The invention relates to electrical engineering and can be used to control electric machines operating on the power transmission line — synchronous and asynchronous turbo-generators, synchronous motors, and compensators. The aim of the invention is to increase the reliability of efficiency and improve the weight and size parameters. Due to the specific arrangement of the reversible rectifier groups 11. 12 and 14, 15, it was possible with the help of three equalization reactors 10, 13,24 to provide the same control modes as for the four reactors. This also led to the possibility of excluding one contact ring from the electric machine, which made it possible to increase the reliability of the electric machine and simplify the device itself. 1 il. (L S o 00 00 CJ Os 00

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в системах возбуждени электрических машин переменного тока, а именно синхронных генераторов с продольно-поперечным возбуждением, асинхронизированных генераторов , турбогенераторов.The invention relates to electrical engineering and can be used in the excitation systems of AC electric machines, namely, synchronous generators with longitudinal-transverse excitation, asynchronized generators, and turbo-generators.

Цель изобретени - повышение надежности , КПД и улучшение массогабаритных показателей.The purpose of the invention is to increase reliability, efficiency and improve weight and size indicators.

На чертеже приведена принципиальна схема устройства дл реверсивного регулировани возбуждени электрической машины с продольно-поперечными обмотками возбуждени .The drawing is a schematic diagram of a device for reversing excitation control of an electric machine with longitudinal-transverse field windings.

Устройство дл реверсивного регулировани возбуждени электрической машины 1, подключенной первичной цепью пофазно к сети 2 переменного тока через блочный трансформатор 3, содержит продольную 4 и поперечную 5 обмотки возбуждени , соединенные соответственно первыми выводами через первое 6 и второе 7 контактные кольца с первым 8 и вторым 9 автоматами гашени пол , первый из которых через первый уравнительный реактор 10 св зан с катодной группой первого управл емого мостового выпр мител 11 и непосредственно подключен к анодной группе второго мостового выпр мител 12, а второй автомат гашени пол 9 подключен к первому выводу третьего уравнительного реактора 13, силовые входы первого 11 и второго 12, а также четвертого 14 и третьего 15 мостовых выпр мителей попарно соединены с выходами соответственно первой 16 и второй 17 электрически не св занных вторичных обмоток трехобмоточного трансформатора, первична обмотка 18 которого может быть подсо- единена, например, к выходу обмотка статора электрической машины 1. Первый 19 и второй 20 управл емые коммутаторы первыми выходами подключены к первым выводам соответственно продольной 4 и поперечной 5 обмоток возбуждени через первое 6 и второе 7 контактные кольца и к первым выходам первого 21 и второго 22 блоков защиты от перенапр жений, второй вывод поперечной 5 ббмотки возбуждени через третье контактное кольцо 23 св зан с вторыми выходами вторых управл емого коммутатора 20 и блока защиты от перенапр жений 22, а также с вторым выходом второго уравнительного реактора 24. При этом второй вывод продольной обмотки возбуждени 4 подсоединен к третьему контактному кольцу 23, вторые выходы управл емых коммутаторов 19 и 20 и блоков защиты от перенапр жений 21 и 22 объединена, второй вывод второго уравнительного реактораA device for reversing excitation control of an electric machine 1, connected by a primary circuit phase to an alternating current network 2 via a block transformer 3, contains a longitudinal 4 and a transverse 5 excitation winding, connected respectively by first terminals through the first 6 and second 7 contact rings with the first 8 and second 9 field quenching machines, the first of which is connected to the cathode group of the first controlled bridge rectifier 11 via the first equalizing reactor 10 and is directly connected to the anode group of the second the bridge rectifier 12, and the second quenching machine 9 is connected to the first output of the third surge reactor 13, the power inputs of the first 11 and second 12, as well as the fourth 14 and third 15 bridge rectifiers are connected in pairs to the outputs of the first 16 and second 17, respectively, electrically unrelated secondary windings of a three-winding transformer, the primary winding 18 of which can be connected, for example, to the output of the stator winding of the electric machine 1. The first 19 and second 20 controlled switches are the first outputs connected The first leads of the longitudinal 4 and transverse 5 excitation windings respectively through the first 6 and second 7 contact rings and to the first outputs of the first 21 and second 22 overvoltage protection units, the second output of the transverse 5 excitation windings through the third contact ring 23 connected to the second the outputs of the second controlled switch 20 and the overvoltage protection unit 22, as well as with the second output of the second surge reactor 24. In this case, the second output of the longitudinal field winding 4 is connected to the third contact ring 23, the second moves actuated switches 19 and 20 and protection from overvoltages blocks 21 and 22 are united, the second terminal of the second compensating reactor

24 соединен с анодными группами первого 11 и четвертого 14 мостовых выпр мителей, а первый вывод второго уравнительного реактора 24 подсоединен к катодным группам24 is connected to the anode groups of the first 11 and fourth 14 bridge rectifiers, and the first outlet of the second surge reactor 24 is connected to the cathode groups

второго 12 тл третьего 15 мостовых выпр мителей , первый вывод третьего уравнительного реактора 13 подсоединен к анодной группе третьего мостового выпр мител 15, а второй вывод - к катодной группе четвер0 того мостового выпр мител 14.the second 12 tl of the third 15 bridge rectifiers, the first output of the third surge reactor 13 is connected to the anode group of the third bridge rectifier 15, and the second output to the cathode group of the fourth bridge rectifier 14.

В качестве возбудителей в генераторах продольно-поперечного возбуждени могут быть использованы стандартные реверсивные тиристорные возбудители, состо щиеAs exciters in generators of longitudinal-transverse excitation, standard reverse thyristor pathogens can be used, consisting

5 из двух встречно-параллельно включенных управл емых мостовых выпр мителей. При этом в случае работы генератора с синхронной частотой вращени в установившемс режиме питание обмоток возбуждени осу0 ществл етс только одной парой мостовых выпр мителей условно положительного направлени , называемой рабочей. Пара мостовых выпр мителей противоположного направлени называетс нерабочей и мо5 жет вступать в работу в переходных динамических режимах. В качестве управл емых коммутаторов могут быть использованы стандартные автоматы гашени пол .5 of the two parallel-connected controlled bridge rectifiers. In this case, in the case of a generator with a synchronous rotation frequency in a steady state, the excitation windings are supplied by only one pair of bridge rectifiers of conditionally positive direction, called the working one. A pair of bridge rectifiers of the opposite direction is called inoperative and may enter into operation in transient dynamic modes. As controlled switches, standard field shut-off machines can be used.

В качестве ограничительных реакторовAs restrictive reactors

0 уравнительного тока - стандартные насыщающиес или ненасыщающиес реакторы, используемые, например, в цеп х реверсивных возбудителей и преобразователей частоты .0 surge current - standard saturating or unsaturated reactors used, for example, in chains of reversible pathogens and frequency converters.

5 Устройство работает следующим образом .5 The device operates as follows.

Нормальные режимы. В длительных установившихс режимах с нулевым скольжением обмотки возбуждени 4, 5Normal modes. In the long steady-state modes with zero slip, the excitation winding 4, 5

0 электрической машины 1, подключенной к сети 2 через блочный трансформатор 3, питаютс от рабочей пары мостовых выпр мителей 12, 14, которые включены как последовательно соединенные источники0 of the electric machine 1 connected to the network 2 through the block transformer 3, is powered by a working pair of bridge rectifiers 12, 14, which are included as series-connected sources

5 посто нного по знаку напр жени . Питание к обмоткам возбуждени подведено через контактные кольца 6, 7 и 23, причем контактное кольцо 23 вл етс общим дл обеих обмоток возбуждени . При этом автоматы5 constant sign voltage. The power to the excitation windings is supplied through contact rings 6, 7 and 23, and the contact ring 23 is common to both excitation windings. At the same time machines

0 гашени пол 8, 9 замкнуты, а автоматы закорачивани ротора 19, 20 разомкнуты. Силовое питание реверсивных возбудителей осуществл етс по схеме самовозбуждени через согласующий трехобмоточный0 extinguishing floor 8, 9 closed, and the rotor shorting automats 19, 20 open. The power supply of reversible exciters is carried out according to the self-excitation scheme through a matching three-winding

5 трансформатор с первичной обмоткой 18, подключенной к цепи статора электрической машины 1 и с двум вторичными обмотками 16, 17. Система управлени возбудител ми обычно настраиваетс таким образом, что токи 1м и Ifq в обмотках5 a transformer with a primary winding 18 connected to the stator circuit of the electric machine 1 and with two secondary windings 16, 17. The driver control system is usually tuned so that currents 1m and Ifq in the windings

возбуждени .4, 5 (если они идентичны) всегда равны по значению. При этом, поскольку токи Ifd и Ifq имеют в цепи третьего (общего) контактного кольца 23 противоположное направление, через это кольцо ре- зультирующий ток равен нулю, т.е. 1зкк Ifd - Ifq 0. Это положение сохран етс дл любого длительно допустимого управл емого нормального режима работы генератора.excitations .4, 5 (if they are identical) are always equal in value. In this case, since the currents Ifd and Ifq have the opposite direction in the circuit of the third (common) contact ring 23, the resulting current through this ring is zero, i.e. 1ccd Ifd - Ifq 0. This position is maintained for any long-term acceptable controllable normal operation of the generator.

Однако, если по услови м оптимизации условий работы скольз щего контакта в третьем контактном кольце 23 всегда необходимо наличие тока с заданной минимальной величиной, то регул тор, примен емый дл асинхронизированных турбогенерато- ров, позвол ет поддерживать любое заданное соотношение токов Ifd и lfq. При этом можно обеспечить требуемый режим работы генератора, т.е. заданное значение If + ди заданный переток через третье контактное кольцо 23However, if under the conditions of optimizing the operating conditions of the sliding contact in the third contact ring 23, the presence of a current with a predetermined minimum value is always necessary, then the regulator used for asynchronized turbo-generators allows maintaining any given ratio of currents Ifd and lfq. In this case, it is possible to provide the required mode of operation of the generator, i.e. set value If + di set flow through the third contact ring 23

1зкк ±0fd-ffq) .1kkk ± 0fd-ffq).

Аварийные режимы. При частичных отказах мостовых выпр мителей, т.е. в случае отказа одного или двух рабочих выпр ми- телей 12 и 14 (по одному в каждом возбудителе ) регул тор обеспечивает сохранение нормального управл емого режима работы генератора за счет введени в работу нерабочих мостовых выпр мителей 11 и 15 об- ратной пол рности.Emergency modes. In case of partial failures of bridge rectifiers, i.e. In case of failure of one or two working rectifiers 12 and 14 (one in each driver), the regulator maintains the normal controlled operating mode of the generator due to the commissioning of non-working bridge rectifiers 11 and 15 of the reverse polarity.

В процессе переключени питани обмоток возбуждени с одной пары мостовых выпр мителей на другую возможно протекание уравнительных токов между различными группами вентилей, подавление которых осуществл етс реакторами 10, 13, 24.In the process of switching the power supply of the excitation windings from one pair of bridge rectifiers to another, equalizing currents can flow between different groups of valves, which are suppressed by the reactors 10, 13, 24.

При необходимости алгоритм перек ю- чений выпр мителей может быть выполнен таким образом, что при отказе рабочего выпр мител одного из возбудителей одновременно будет производитьс перевод питани обмоток возбуждени от нерабочих выпр мителей обратной пол рности. В этом случае ток в цепи третьего кольца 23 будет иметь место только кратковременно.If necessary, the rectifier transfer algorithm can be designed in such a way that if a worker fails, one of the pathogens will simultaneously produce a transfer of the excitation windings from the non-working rectifiers of the reverse polarity. In this case, the current in the circuit of the third ring 23 will take place only briefly.

В случае полного отказа одного из реверсивных возбудителей 11, 12 и 14, 15 и при длительной работе в синхронном режиме на одной обмотке возбуждени 4 или 5 ток через третье кольцо 23 равен номинальному току обмотки возбуждени .In the event of complete failure of one of the reversible exciters 11, 12 and 14, 15 and during long-term synchronous operation on one excitation winding 4 or 5, the current through the third ring 23 is equal to the nominal excitation winding current.

Таким образом. благодар наличию электрической св зи между реверсивнымиIn this way. due to the electrical connection between the reversible

возбудител ми, питающими обмотки возбуждени электрической машины, достигаетс упрощение структуры системы возбуждени за счет исключени одного из четырех реакторов ограничени уравнительного тока, повышаетс надежность работы щеточно-контактного узла за счет возможного укорочени концевой части ротора , на которой вместо четырех устанавливаетс три контактных кольца, улучшаютс КПД и массогабаритные показатели за счет исключени потерь на одном из реакторов.the exciters feeding the excitation windings of the electric machine, simplify the structure of the excitation system by eliminating one of the four reactors limiting the surge current, increases the reliability of the brush-contact unit due to the possible shortening of the end part of the rotor, on which three contact rings are installed instead of four, improve Efficiency and weight and size parameters due to elimination of losses in one of the reactors.

Claims

Apparatus of the Invention A device for reversing excitation control of an electric machine with longitudinal-transverse field windings containing four controllable rectifiers, the cathode group of valves of the first rectifier is connected through the first equalizing reactor to the anode group of the second rectifier valves and output for connection to the first output of the longitudinal winding excitation, the anodic valve group of the first rectifier is connected to the output for connection to the second output of the longitudinal field winding, and through The second surge reactor is connected to the cathode group of the second rectifier valves, the anodic valve group of the third rectifier is connected to the cathode group of the fourth rectifier valves through the third surge reactor, while the AC power inputs of the first and second rectifiers are connected to the output of one source, and the inputs AC power supply of the third and fourth rectifiers are connected to the output of another source galvanically isolated from the first one, which is because, in order to increase reliably the anodic valve group of the first rectifier is connected to the anodic valve group of the fourth rectifier and the output for connection to the first output of the transverse winding, the cathode group of the second rectifier valve is connected to the cathode group of the third rectifier, An anode valve group of which is additionally connected to a terminal for connection with a second terminal of the transverse field winding.