Claims (3)
Изобретение относитс к электротехнике и может быть использован в электрических машинах переменного тока. В насто щее врем требовани к к честву электрической энергии значите но возросли. Однако синхронные машины зачастую не могут обеспечить требуемого качества электроэнергии. Известно, что с объединением энерго систем и по влением длинных линий высокого напр жени (500, 750 и 1100 кВ) все чаще становитс необходимой работа синхронных машин (генераторов,двигателей) с недовозбуждением из-за избытка реактивной мощности в сети (избыток реактивной мощности особенно возрастает в ночное врем ) дл поддержани напр жени на требуемом уровне. Становитс также необходимой работа существующих в энергосистеме синхронных компенсаторов в режиме с потреблением реактивной мощности из сети вплоть до Q -1, т.е. работа в режиме с отрицательным током возбуждени . Однако в указанных режимах необходимых уровней статистической устойчивости синхронных машин обеспечить не удаетс без дополнительных меропри тий . Известно устройство управлени синхронной машиной, содержащее синхронный компенсатор и машину посто нного тока с жестко соединенными валами , обеспечивающее искусственную устойчивость синхронного компенсатора посредством системы регулировани машины посто нного тока. При отклонении угла синхронного компенсатора от заданного значени система регулировани машины посто нного тока обеспечивает по вление момента на общем валу, стрем щегос вернуть ротор в первоначальное положение П. Однако такое устройство не получило практического применени из-за сложности реализации, так как коллек3 торно-щеточный аппарат машины посто нного тока не только ухудшает услови эксплуатации синхронного компенсатора , но понижает и надежность уст ройства в целом. Известно также устройство управлени синхронной машиной переменного тока, содержащее синхронный компенса тор и разгонный асинхронный двигатель сЧИСЛОМ пар полюсов, меньшим, чем, у компенсатора, с жестко соединенными валами. Устройство обеспечивает искусственную устойчивость синхронного компенсатора посредством си темы регулировани разгонного асинхронного двигател 21. Недостатком данного устройства в л етс то, что оно может быть реализовано лишь в том случае, если число пар полюсов синхронного компенсатора больше числа пар полюсов разгонного асинхронного двигател . Кроме того, указанное устройство не может устранить электромагнитной неустойчивости синхронной машины (так называемое вление емкостного самоаозбуждени ), котора возникает при работе машины через ненагружеиные, , дальние или компенсированные линии электропередачи. Кроме того в устройстве дроссель насыщени при отсут ствии тока управлени из-за ограниченного значени своего индуктирован ного сопротивлени сохран ет на статорных обмотках разгонного асинхронного двигател остаточное напр жение , в силу чего создаютс дополнительные посто нные потери, снижающие общий КПД устройства. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс уст ройство дл управлени синхронной ма шиной, обмотки статора которой подсоединены к сети, содержащее машину двойного питани , вал которой соединен с валом синхронной машины, а обмотки ротора подсоединены к выходу преобразовател частоты, силовые вхо ды которого подсоединены к сети, рег л тор, дэа управл ющих входа которого соединены с датчиком напр жени сети и датчиком положени вала машины двойного питани , а выход подключен к управл ющему входу преобразовател частоты. При этом известное- устройство примен етс в качеств управл емых св зей энергосистем (так называемых электромеханических преобразователей частоты)13}. 8 Недостатком устройства вл етс невозможность устранени электромагнитной неустойчивости синхронной машины . Цель изобретени - повышение устойчивости . Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство введен датчик общего тока между сетью и зажимами статорных обмоток синхронной машины, П(ичем статорные обмотки машины двойного питани подсоединены к упом ну тым зажимам синхронной машины, а выход датчика общего тока - к третьему входу регул тора. На чертеже представлена принципиальна электрическа схема устройства . Устройство содержит синхронную машину 1 и машину 2 двойного питани с жестко соединенными валами. При этом статорные обмотки машины 2 подключены к статорным обмоткам синхронной машины 1, а роторные обмотки подключены к выходу статического преобразовател 3 частоты. Выход регул тора k соединен со статическим преобразователем 3 а входы соединены с датчиком 5 углового положени вала машин, датчиком 6 частоты сети, датчиком 7 суммарного тока и датчиком 8 напр жени статоров обеих машин. Питание статического преобразовател 3 частоты осуществл етс через трансформатор 9. Устройство работает следующим образом . По сигналам от датчика 5 углового положени вала машин и датчика 6 частоты сети в регул торе формируетс сигнал, пропорциональный углу между вектором напр жени сети и, например, поперечной осью ротора синхронной машины 1. По отклонению угла от заданного и по производным этого отклонени в регул торе k формируютс сигналы, которые управл ют работой статического преобразовател 3 частоты, преобразующего напр жение сети в напр жение возбуждени требуемой величины и частоты. Это напр жение, приложенное к обмоткам возбуждени на роторе машины 2, обеспечивает по вление момента на валу, стрем щегос вернуть ротор синхронной машины в первоначальное положение . При емкостном самовозбуждении в статорных цеп х машины по вл ютс 59 лавинообразно возрастающие токи и напр жени на частоте, не св занной с частотой сети и определ емой только параметрами элементов схемы и скоростью вращени вала каскада. Сиг налы о токах и напр жени х самовозбуждени от датчиков 7 и 8 поступают в регул тор k, где по соответствующему закону, содержащему, например , перекрестные обратные св зи по проекци м тока статора, формируютс сигналы управлени , обеспечиваю щие устранение этой электромагнитной неустойчивости. Естественно, что дл повышени эффективности устройства управление синхронной машиной 1 и асинхронизированной синхронной машиной 2 необходимо осуществл ть совместно по согласованным, т.е. не мешающим друг другу, законам регулировани как дл повышени устойчивости по углу, так и дл устранени емкостного самовозбуждени машин. Таким образом, в предлагаемом уст ройстве обеспечиваетс устойчивость по углу синхронной машины. Кроме того , дополнительно устран етс емкост ное самовозбуждение, что повышает ус тойчивость синхронной машины. Формула изобретени Устройство дл управлени синхрюн ной машиной, обмотки статора которой 8 подсоединены к сети, содержащее машину двойного питани , вал которой соединен с валом синхронной машины, а обмотки ротора подсоединены к выходу преобразовател частоты, силовые входы которого подсоединены к сети, регул тор, два управл ющих входа которого соединены с датчиком напр жени сети и датчиком положени вала машины двойного питани , а выход подключен к управл ющему входу преобразовател частоты, отличающеес тем, что, с целью повышени устойчивости, введен датчик общего тока менаду сетью и зажима-, ми статорных обмоток синхронной машины , причем статорные обмотки машины двойного питани подсоединены к упом нутым зажимам синхронной машины , а выход датчика общего тока к третьему входу регул тора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Синхронные генераторы. Зып.5-й доклада СИГРЕ, 1958, Госэнергоиздат, 1959. с. 171. The invention relates to electrical engineering and can be used in AC electrical machines. At present, the requirements for the quality of electrical energy have increased significantly. However, synchronous machines often cannot provide the required quality of electricity. It is known that with the integration of energy systems and the appearance of long high-voltage lines (500, 750 and 1100 kV), it becomes increasingly necessary to operate synchronous machines (generators, motors) with under-stimulation due to an excess of reactive power in the network (an excess of reactive power increases at night) to maintain the voltage at the desired level. It also becomes necessary to operate synchronous compensators existing in the power system in the mode with the consumption of reactive power from the network up to Q -1, i.e. operation in a mode with a negative excitation current. However, in these modes, the necessary levels of statistical stability of synchronous machines cannot be ensured without additional measures. A control device of a synchronous machine is known, which comprises a synchronous compensator and a direct current machine with rigidly connected shafts, which ensures artificial stability of the synchronous compensator by means of a direct current machine control system. When the angle of the synchronous compensator deviates from the specified value, the DC control system of the machine provides a moment on the common shaft, which seeks to return the rotor to its original position P. However, this device did not receive practical application due to the complexity of implementation, since collector-brush The apparatus of the DC machine not only worsens the operating conditions of the synchronous compensator, but also reduces the reliability of the device as a whole. It is also known to control a synchronous AC machine, which contains a synchronous compensator and an accelerating asynchronous motor, which has a number of pole pairs smaller than that of the compensator, with rigidly connected shafts. The device provides artificial stability of the synchronous compensator by adjusting the accelerating asynchronous motor 21. The disadvantage of this device is that it can be realized only if the number of pole pairs of the synchronous compensator is greater than the number of pole pairs of the accelerating asynchronous engine. In addition, this device cannot eliminate the electromagnetic instability of a synchronous machine (the so-called phenomenon of capacitive self-excitation), which occurs when the machine is operated through unloaded, long-distance or compensated transmission lines. In addition, in the device, the saturation choke with no control current due to the limited value of its induced resistance saves the residual voltage on the stator windings of the accelerating asynchronous motor, thereby creating additional permanent losses that reduce the overall efficiency of the device. The closest to the proposed technical entity is a device for controlling a synchronous machine, the stator windings of which are connected to a network containing a dual power machine, the shaft of which is connected to the shaft of the synchronous machine, and the rotor windings are connected to the output of the frequency converter, whose power inputs connected to the mains, regulator, dea of the control inputs of which are connected to the network voltage sensor and the shaft position sensor of the dual power machine, and the output is connected to the control input of the converter pilots at. In this case, the known device is used as a controlled connection of power systems (so-called electromechanical frequency converters) 13}. 8 The drawback of the device is the impossibility of eliminating the electromagnetic instability of the synchronous machine. The purpose of the invention is to increase sustainability. The goal is achieved by introducing a common current sensor between the network and the terminals of the stator windings of the synchronous machine into the device, P (the stator windings of the dual power machine are connected to the said terminals of the synchronous machine, and the output of the total current sensor to the third controller input. The drawing shows the circuit diagram of the device. The device comprises a synchronous machine 1 and a dual power machine 2 with rigidly connected shafts, while the stator windings of the machine 2 are connected to the stator windings of the chronical machine 1, and the rotor windings are connected to the output of the static frequency converter 3. The output of the controller k is connected to the static converter 3 and the inputs are connected to the sensor 5 of the angular position of the machine shaft 6, the network frequency sensor 6, the total current sensor 7 and the stators voltage sensor 8 of both machines. The static frequency converter 3 is powered via a transformer 9. The device operates as follows: According to signals from the sensor 5, the angular position of the shaft of the machine and the sensor 6 of the network frequency in the regulator A signal is proportional to the angle between the voltage vector of the network and, for example, the transverse rotor axis of the synchronous machine 1. By the angle deviation from the specified and derived from this deviation in the controller k, signals are generated that control the operation of the static frequency converter 3 that converts the voltage network voltage excitation of the desired magnitude and frequency. This voltage, applied to the field windings on the rotor of the machine 2, ensures the moment on the shaft, which tends to return the rotor of the synchronous machine to its original position. During capacitive self-excitation in the stator circuits of the machine, 59 avalanche-like increasing currents and voltages appear at a frequency not related to the mains frequency and determined only by the parameters of the circuit elements and the speed of rotation of the cascade shaft. The signals of the currents and excitation voltages from the sensors 7 and 8 enter the controller k, where, according to the appropriate law, containing, for example, cross-feedbacks on the stator current projections, control signals are generated to eliminate this electromagnetic instability. Naturally, in order to increase the efficiency of the device, the control of the synchronous machine 1 and the asynchronized synchronous machine 2 must be carried out jointly according to agreed, i.e. the laws of regulation that do not interfere with each other, both to increase corner stability and to eliminate capacitive self-excitation of machines. Thus, in the proposed device, the stability of the angle of the synchronous machine is ensured. In addition, capacitive self-excitation is additionally eliminated, which increases the stability of the synchronous machine. The invention is a device for controlling a synchrone machine, the stator windings of which 8 are connected to a network, containing a dual power machine, the shaft of which is connected to the shaft of a synchronous machine, and the rotor windings are connected to the output of a frequency converter, the power inputs of which are connected to the network, a regulator, two the control inputs of which are connected to the network voltage sensor and the shaft position sensor of the dual power machine, and the output is connected to the control input of the frequency converter, characterized in that, in order to increase Stability, a common current sensor was introduced with a network and clamps of the stator windings of the synchronous machine, the stator windings of the dual-feed machine being connected to the said terminals of the synchronous machine, and the output of the total current sensor to the third input of the regulator. Sources of information taken into account in the examination 1. Synchronous generators. Syp. 5th report CIGRE, 1958, Gosenergoizdat, 1959. p. 171.
2.Там же, с. 189. 2. In the same place 189.
3.Итоги науки и техники. Электрические машины и трансформаторы. Т. 2, 1979, с. .3. Results of science and technology. Electrical machines and transformers. T. 2, 1979, p. .
Сеть (Network (