SU803098A1

SU803098A1 - Excitation system for synchronous machine

Info

Publication number: SU803098A1
Application number: SU782695918A
Authority: SU
Inventors: Василий Ефремович Верхогляд; Анатолий Константинович Дука; Юрий Михайлович Милованов; Николай Григорьевич Нестеров; Всеволод Васильевич Усенко; Елена Ивановна Скляр
Original assignee: Предприятие П/Я А-7376
Priority date: 1978-12-13
Filing date: 1978-12-13
Publication date: 1981-02-07

Description

(54) СИСТЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ ДЛЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ(54) EXCITATION SYSTEM FOR SYNCHRONOUS MACHINE

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в системах возбуждени дл синхронных электрических машин.The invention relates to electrical engineering and can be used in field systems for synchronous electric machines.

Известны системы возбуждени дл синхронных электрических машин, в которых питание обмотки возбуждени осуществл етс током, пропорциональным величине напр жени и тока нагрузки генератора. Такие системы содержат трансформаторы тока и напр жени , которые через статический преобразователь подключены к обмотке возбуждени 1.Excitation systems are known for synchronous electric machines in which the excitation winding is powered by a current proportional to the magnitude of the voltage and load current of the generator. Such systems contain current and voltage transformers that are connected to the field winding 1 through a static converter.

Недостатками этих систем вл ютс сложность регулировани , большой вес и габариты из-за большого количества вход ших в систему элементов.The disadvantages of these systems are the difficulty of adjustment, the large weight and size due to the large number of elements included in the system.

Известны другие системы возбуждени дл синхронных электрических машин, в которых дл повышени экономических и энергетических показателей используетс энерги высших гармонических магнитного пол электрической машины. Дл вы влени высших гармонических на коре электрической машины совместно с основной обмоткой расположена дополнительна обмотка, выполненна с числом пар полюсов, пропорциональным номеру высшей гармонической. Эта обмотка через статический преобразователь подключена к обмотке возбуждени генератора 2.Other excitation systems are known for synchronous electric machines in which the energy of the higher harmonic magnetic field of an electric machine is used to improve economic and energy performance. To reveal the higher harmonics on the electrical machine's crust, an additional winding is arranged together with the main winding, made with the number of pole pairs proportional to the highest harmonic number. This winding is connected via a static converter to the excitation winding of the generator 2.

Недостатком известной системы возбуждени вл етс мала величина тока и напр жени дополнительной обмотки, а следовательно , и тока возбуждени на холостом ходу и в области малых токов нагрузки.A disadvantage of the known excitation system is the small value of the current and the voltage of the additional winding, and hence the excitation current at idle and in the region of small load currents.

Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс система возбуждени дл синхронной машины, содержаща на коре основную и дополнительную многофазные обмотки, кажда из которых соединена в звезду и снабжена нулевым выводом, статический преобразователь, к выходу посто нного тока которого подключена обмотка возбуждени синхронной машины, а вход переменного тока подключен к фазным выводам дополнительной многофазной обмотке кор 3.The closest technical solution to the invention is an excitation system for a synchronous machine, containing on the core a main and additional multiphase windings, each of which is connected to a star and equipped with a zero terminal, a static converter, to the DC output of which a synchronous machine winding is connected, and AC input is connected to the phase terminals of the additional multi-phase winding of the core 3.

Недостатками известного устройства вл ютс низкие компаундирующие свойства, технологическа и конструктивна сложность изготовлени обмоток с различным числом полюсов, а также ограниченный диапазон регулировани по току и напр жению дл электрических машин с широким диапазоном из,енени тока нагрузки.The disadvantages of the known device are low compounding properties, technological and structural complexity of manufacturing windings with a different number of poles, as well as a limited range of current and voltage control for electric machines with a wide range because of the load current.

Целью изобретени вл ютс повышение диапазона регулировани и улучшение технико-экономических показателей.The aim of the invention is to increase the range of regulation and the improvement of technical and economic indicators.

Это достигаетс тем, что дополнительно введены соединенные в мостовую многофазную группу нелинейные элементы и управл емый преобразователь, причем дополнительна многофазна обмотка кор смеш .ена относительно основной многофазной обмотки кор на 30 эл. град.,фазные выводы дополнительной многофазной обмотки кор соединены с фазными выводами основной многофазной обмотки кор через группу нелинейных элементов, вход переменного тока управл емого преобразовател подключен между нулевыми выводами основной и дополнительной многофазных обмоток кор , а выход посто нного тока управл емого преобразовател соединен с обмоткой возбуждени . Группа нелинейны: ; элементов может быть выполнена на полупроводниковых диодах или составлена из частотных фильтров.This is achieved by additionally introducing nonlinear elements connected to the bridge multiphase group and a controlled transducer, with the additional multiphase winding core mixed with respect to the main multiphase winding core 30 e. degrees, phase outputs of the additional multiphase core winding are connected to the phase outputs of the main multiphase core winding through a group of nonlinear elements, the AC input of the controlled converter is connected between the zero terminals of the main and additional multiphase core windings, and the DC output of the controlled converter is connected to the winding excitement. The group is non-linear:; elements can be performed on semiconductor diodes or composed of frequency filters.

На чертеже приведена принципиальна схема системы возбуждени дл сиьхронной электрической машины.The drawing is a schematic diagram of an excitation system for a synchronous electric machine.

Система возбуждени содержит :,01юлнительную трехфазную обмотку 1, имеющую фазовый сдвиг осей одноименных фаз по отношению к основной обмотке 2 на 30 эл. град., группу диодов 3, двухполупериодный полууправл емый однофазный преобразователь 4, группу управл емых вентилей 5, соединенные с обмоткой 6 возбуждени .The excitation system contains: 01 a three-phase winding 1, having a phase shift of the axes of the same phase with respect to the main winding 2 by 30 el. hail., group of diodes 3, full-wave half-controlled single-phase converter 4, group of controlled gates 5, connected to excitation winding 6.

Напр жение третьей гармонической снимаетс с нулевых выводов Ot и Oj обмоток 1 и 2, выводы которых подсоединены к группе диодов 3, образу замкнутую электрическую цепь дл тока третьей гармонической.The third harmonic voltage is removed from the neutral outputs Ot and Oj of windings 1 and 2, the outputs of which are connected to a group of diodes 3, forming a closed circuit for the third harmonic current.

Переменное напр жение третьей гармонической подано на полууправл емый преобразователь 4, с помош,ью которого энерги третьей гармонической пол возбуждени преобразуетс в энергию посто нного тока, подаваемого в обмотку 6 синхронной машины.The alternating voltage of the third harmonic is applied to the semi-controlled converter 4, with the help of which the energy of the third harmonic excitation field is converted into the energy of the direct current supplied to the winding 6 of the synchronous machine.

Величина напр жени третьей гармонической пропорциональна току нагрузки синхронной машины по основной частоте,поэтому выпр мленный ток преобразовател 4 вл етс компаундируюшим. Часть тока возбуждени , пропорциональна напр жению синхронной машины по основной частоте, подаетс в обмотку возбуждени по цепи, состо шей из группы управл емых вентилей (тиристоров) 5.The magnitude of the third harmonic voltage is proportional to the load current of the synchronous machine at the fundamental frequency, therefore the rectified current of the converter 4 is compounding. A part of the excitation current, proportional to the voltage of the synchronous machine at the fundamental frequency, is supplied to the excitation winding along a circuit consisting of a group of controlled gates (thyristors) 5.

Трехфазные по основной частоте обмотки 1 и 2 дл утроенной частоты представл ют собой однофазные обмотки с трем параллельными ветв ми кажда , при этом сдвиг фазных напр жений утроенной частоты обмоток 1 и 2 составл ет 90 эл. град.The three-phase main-frequency windings 1 and 2 for the three-fold frequency are single-phase windings with three parallel branches each, while the phase voltage shift of the three-fold frequency of the windings 1 and 2 is 90 el. hail.

Система возбуждени работает следующим образом.The excitation system operates as follows.

Фазные напр жени дополнительной обмотки 1 и основной обмотки 2 по частоте с первой гармонической магнитного пол неThe phase voltages of the additional winding 1 and the main winding 2 in frequency with the first harmonic magnetic field are not

взаимодействуют, поскольку в их цепи наход тс диоды, работающие по циклу двенадцатипульсной схемы. В то же врем дл фазных напр жений третьей гармоники обмоток 1 и 2 всегда существует несколько провод щих диодов, позвол ющих суммироватьс упом нутым напр жени м с учетом фазового сдвига в 90 эл. град.they interact because there are diodes operating in their circuit of the twelve-pulse circuit. At the same time, for phase voltages of the third harmonic of windings 1 and 2, there are always several conductive diodes, which can be summed up by the mentioned voltages taking into account the phase shift of 90 el. hail.

В режиме самовозбуждени генератора с токовой нагрузкой, измен ющейс от нул до номинального значени , энерги в обмотку 6 поступает по цепи, регулируемой тиристорами 5. Процесс самовозбуждени развиваетс за счет наличи остаточного напр жени генератора по основной частоте . Услови развити , скорость нарастани и устойчивость возбуждени при этом характерны дл известных систем самовозбуждени по напр жению.In a generator self-excitation mode with a current load varying from zero to a nominal value, energy is fed to the winding 6 through a circuit controlled by thyristors 5. The self-excitation process develops due to the presence of the residual voltage of the generator at the fundamental frequency. The conditions for the development, the rate of increase and the stability of the excitation are characteristic of the known self-excitation systems for voltage.

Иначе происходит возбуждение генератора (синхронной машины) с характерной токовой нагрузкой, типа т говой, т. е. такой , когда ток возбуждени должен бытьOtherwise, a generator (synchronous machine) is excited with a characteristic current load, such as a traction, i.e., when the excitation current must be

обеспечен при очень низких значени х напр жени и максимальных токовых нагрузках . В этом случае первоначальный импульс энергии в обмотку возбуждени достигаетс за счет посто нного источника, подключаемого к обмотке на врем , равное посто нной времени синхронного генератора с закороченными обмотками статора.Provided with very low voltages and maximum current loads. In this case, the initial energy impulse to the field winding is achieved by a constant source connected to the winding for a time equal to the time constant of the synchronous generator with shorted stator windings.

В дальнейшем ток возбуждени обеспечиваетс за счет энергии третьей гармоники магнитного пол реакции обмотки 2 генератора .Subsequently, the excitation current is provided by the energy of the third harmonic of the magnetic field of the reaction of the winding 2 of the generator.

По мере выхода генератора на более высокое напр жение управл емые тиристоры преобразовател 4 регулируютс таким образом, чтобы в определенной точке гиперболической характеристики обеспечивалс плавный перевод нагрузки на цепь тиристоров 5.As the generator goes to a higher voltage, the controlled thyristors of the converter 4 are adjusted so that at a certain point of the hyperbolic characteristic a smooth transfer of the load to the thyristor circuit 5 is ensured.

Практическа безннерционность управлени тиристорами обеспечивает быстродействие системы возбуждени , достаточное дл генераторов с м гкими внешними характеристиками .The practical immobility of thyristor control provides the speed of the excitation system sufficient for generators with soft external characteristics.

С небольшими изменени ми в законах управлени тиристорами система возбуждени может обеспечить работу синхронных двигателей, начина от вт гивани в синхронизм при номинальном токе нагрузки и конча холостым ходом.With small changes in the thyristor control laws, the excitation system can ensure the operation of synchronous motors, starting from synchronization at the rated load current and ending with idling.

Изобретение может быть использовано и в тех случа х, когда функции основной и дополнительной обмоток несет на себе одна обмотка синхронной машины, выполненна в виде двух трехфазных ветвей, смещенных одна относительно другой на 30 эл. град.The invention can also be used in cases when the functions of the main and additional windings are carried by one winding of a synchronous machine, made in the form of two three-phase branches, shifted one relative to the other by 30 el. hail.

Claims

Claim

1. The excitation system for a synchronous machine, containing the main and additional multiphase windings located at anchor, each of which is connected to a star and is equipped with a zero output, a static converter, to the DC output of which the excitation winding of the synchronous machine is connected, and the AC input is connected to phase the conclusions of the additional multiphase winding of the armature, characterized in that, in order to increase the range of regulation and improve technical and economic indicators, additionally introduced nennye nonlinear elements in a bridge group, and a polyphase inverter controlled, wherein an additional polyphase armature winding is displaced relative to the main multiphase armature winding 30 e. deg., the phase terminals of the main multiphase armature windings are connected to the phase terminals of the additional multiphase armature winding through a group of nonlinear elements, the AC inputs of the controlled converter are connected between the zero terminals of the main and additional many _5- phase armature windings, and the DC output of the controlled converter field winding.

2. System 1, characterized in that the corpse, pa non-linear elements are made on semiconductor diodes.

Yu

3. The system according to π. 1, characterized in that the group of nonlinear elements is composed of frequency filters.