Электромашинный каскадный валогенератор

 

1.ЭЛЕКТРОМЙШИЯНЫЙ КАСКАДНЙЙ ВАЛрГЕНЕРАТОР, состоящий из двух синхронных генераторов , переключаемого выпpя вIтeля, эталона частоты, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что;, с целью улучшения гармонического состава вырабатываемой электроэнергий и г рвБшения надежности, устройство снабжено асинхронной муфтой, с по; мощью которой один синхронный генератор соединен с первичным двигателем , а другой синхронный генератор связан с первичном двигателем жестко, на статорах каждого генератора уложены по три трехфазные обмотки, принадлежащие равным генераторам, обмотки соединены последовательно и подключ ЩЛ к переклсочаемцм выпрямителям , число которых выбрано равньм . числу фаз синхронного генератора, управля1рщие входы каждого выпрямителя соединены с эталоне частоты, выходы связаны с концами трехфазных обмоток асинхронной муфты, а начала этих обмоток соединены с шинами. 2. ВалоГенератор по П. 1, отличаю щи и с я тем, что.-1зходы до- « полнительно введенйого датчика час (Л тоты присоединены к фазным обмоткам асинхронной муфты скольжения и эталону частоты, а выход датчика частоты связан с управляемым выпрямителем и через него с обмоткой воз- В буждения асинхронной муфты. f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) . (11) 3 (51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЫТВУ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

1"10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ:И ОТКРЫТИЙ (21) 2956035/24-07 .(22)11.07.80 (46) 15.07.83 .. Бюл. М 26 (72)Ю. И. Павлов и И. A. Лагутенко (71)Новосибирский институт инженеров водного транспорта (53) 621 313 3: 621. 316. 726(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 334629, кл. Н 02 Р 9/46, 1969. .2. Вручений,,11. Э. Генераторы, возбуждаемые переменным током.М.,"Выс-1974, с. 19.. (54) (57) 1.ЭЛЕКТРОМИ))ИННЫЙ КАСКАДНЙЯ

ВАЛОГЕНЕРАТОР, состоящий из двух . синхронных генераторов, переключаемого выпрямителя., эталона частоты, отличающийся тем, что, с целью улучшения гармонического состава вырабатываемой электроэнергии и повышения надежности, устройство снабжено асинхронной муфтой, с по-.

:мощью которой один синхронный генератор соединен с первичным двигателем, а другой синхронный генератор связан с первичн))м двигателем жестко, на статорах каждого генератора уложены по три трехфазные обмотки, принадлежащие разным генераторам, обмотки соединены последовательно и подключены к переключаемым выпрямителям, число которых выбрано равным числу фаз синхронного генератора, управляющие входы каждого выпрямителя соединены с эталоном частоты, выходы связаны с концами трехфазных обмотоК асинхронной муфты, а начала этих обмоток соединены с шинами.

2. Валогенератор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что,.входы до- @ полнительно введенного датчика частоты присоединены. к фазным обмоткам асинхронной муфты скольжения и эталону частоты, а выход датчика частоты связан с управляемым выпрямителем и через него с обмоткой воз- Я буждения асинхронной муфты.

1029374

Изобретение относится к устройствам для генерирования электрической энергии переменного Фока стабилизированных параметров при переменной скорости вращения первичного двигателя, 5

Известно устройство для получения переменного тока стабилизированных параметров при переменной скорости вращения, содержащее асинхронный генератор с источником реактивной энергии (конденсаторы, подключенным к роторной обмотке, дроссели насыщения, переменные резисторы и источник регулируемого постоянного напряжения (1 3.

Однако укаэанное устройство имеет потери активной мощности, пропорциональные, скольжению, и выделяемые ,на резисторах, включенных в цепь ротора. устройство не может считать-. ся автономным, так как для - управления дросселями насыщения требуется независимый источник постоян,ного тока.

Наиболее близким по техничесКой сущности к предлагаемому является

:электромашинный каскадный валогенератор, состоящий из двух синхронных генераторов, переключаемого выпрями-, ;теля и эталона частоты, источника .трехфазного переменного тока, стабилизированной частоты 2 .

Основной недостаток такого устройства заключается в необходимости источника трехфазного переменного ,тока стабилизированной частоты пита- 35 ния обмоток возбуждения, при этом вырабатываемая электроэнергия содер-.

:жит высшие гармоники.

Цель изобретения — создание авто, номного электромашинного каскадного щ валогенератора переменного тока ста-. билизировангых параметров с улучшенным гармоническим составом вырабатываемой электроэнергии и повышенной надежностью. 45

Поставленная цель достигается тем, .что электромашинный каскадный вало- генератор состоит из двух синхронных генераторов, асинхронной муфты скольжения, переключаемого выпрямителя, эталона частоты, датчика частоты, управляемого выпрямителя и снабжен асинхронной муфтой, с помощью кото- рой один синхронный генератор соединен с первичным двигателем 1а другой синхронный генератор связан с первичным двигателем жестко. На статорах каждого генератора уложены по три трехфазные обмотки, принадлежащие разным генераторам, обмотки соединены последовательно и подклю- 60 чены к переключаемым выпрямителям,* число которых выбрано равным числу фаз синхронного генератора, управля-

:ющие входы каждого выпрямителя сое .динены с эталоном частоты, выходы

I связаны с концами трехфазнь < обмоток, асинхронной муфты, а начала этих обмоток соединены с шинами.

Кроме того, входы дополнительно введенного датчика частоты присоединены к фазным обмоткам асинхронной муфты скольжения и эталону частоты, а выход датчика частоты связан с уп» равляемым выпрямителем и через него с обмоткой возбуждения асинхронной муфты.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема электромашинного каскадного валогенератора; на фиг. 2 - схема соединения обмоток генераторов, на фиг. 3 - кривые напряжения.

Синхронный генератор 1 жестко связан с валом первичного двигателя 2, а синхронный генератор 3 - с валом генератора 1 через асинхронную муфту скольжения 4. Последовательно соединенные трехфазные обмотки разных генераторов подсоединены к входу переключаемого выпрямителя 5, а вы- ход этого выпрямителя через трехфазную обмотку муфты 4 и выключатели б и 7 присоединен к шинам 8. Частота напряжения валогенератора контролируется и поддерживается постоянной

:с помощью датчика частоты 9, который управляет током в обмотке возбуждения муфты 4 через управляемый выпрямитель

10 и эталон частоты 11, который задает частоту переключения переключаемого выпрямителя 5.(вход 12 ). Напря,жение поддерживается регулятором напряжения 13.

На фиг. 2 представлена схема соединения обмоток генераторов 1 и 3 между собой, с переключаемым выпрямителем 5 и с трехфазной обмоткой муфты 4. Статор каждого генератора имеет три трехфазные обмотки 14-19. ,Оси одноименных фаз обмоток каждого генератора совпадают между собой. у генератора 1 все три фазных обмот-ки соединены звездой. Фазы трехфазных обмоток 17-19 статора генератора 3 включены последовательно в цепи обмоток генератора 1, причем к фазам обмотки 14 присоединяются одноименные фазы обмотки 17, к фазам обмот ки 15 — фазы обмотки 18 со сдвигом !

1на 120, а к фазам обмотки 1б — фазы обмотки 19 со сдвигом на 240О. Переключаемый выпрямитель 5 состоит из трех мостовых схем выпрямления 20, 21 и 22, каждая из которых содержит по шесть симметричных тиристо,ров. К каждой мостовой схеме под ключены последовательно соединенные пары обмоток генераторов 1 и 3.

Мостовые схемы соединены между собой звездой и включены последовательно с тремя фазными обмотками 23, 24 и 25 асинхронной муфты скольжения

4 и подключены к шинам 8. 1029374 (Э) Аналогично ЭДС последовательно соединенных фаз В обмоток 14 и 17 и фаз С этих обмоток равны

Е ) 8 да=а sin „Ф- s sin (/2t

2Л1 " "2 . 50

Я sin t- /сОз t.) (+)

rn 2 Э/ 2 е =E 5) И 4- — /+зМ ш < Э! = ИС ПС ш„+ш 4» ) ш„-"/2 55 =Е(Мп 2 ь /с э 2 () ) Затем эти три ЭДС (фиг. 3, кривая

26.)подаются на мостовую схему 20 переключаемого выпрямителя 5. Поляр- бб ность выпрямления меняется через каждые полпериода огибающей кривой сигналом с датчика частоты 9, подаваемого на управляющие электроды симмет; ричных тиристоров. Выходное напряже- 65

Ва фиг. 3 представлены кривые .. напряжения последовательно соединенных обмоток 14 и 17 - кривая 26, обмоток 15 и 18 -.кривая 27, обмо.-. ток 16 и 19 — кривая 28, напряжения на выходе мостовой схемы 20: — 5 кривая 29. обмотки 23 муфты — кривая 30, мостовой схемы 21 - кривая

31, обмотки 24 муфты кривая 32, мостовой схемы 22 - кривая 33, об. мотки 25 муфты - кривая 34. . !О

Принцип действия валогенератора заключается в следующем.

Синхронный генератор 1 приводится во вращение первичным двигателем 2

:с переменной частотойЯ В обмотках ! статора этого генератора индуктируется ЭДС частотой ы„порядка 30004000 с-" . Синхронный генератор 3 . вращается с частотой 422, меньшей час-. тоты Я.;, причем разность частот.О„-.

Я -поддерживается неизменной иезави- О симо от величины ?„и ат токов генераторов. Достигаетсяэто с помозпю муфты 4;управляемой. сигналом с датчика частоты 9 через управляемый в ря итель 10. Частота ЭДС второ .. 25 генератора равна 2 Так как разность частот вращения генераторов постоян«. на, то цл,- ч/2также постоянна и уста- новлена 628 с " . ЭДС Фазы A обмотки

14 равна ЗО

Е 4 =Е з1n

ЯА = Е ю ) s n 2t (2 ) . Тогда сумма ЭДС фазы A обмотки.14 и .ЭДС фазы А обмотки 17, включенных последовательно, равна

1i42 еед. ss„= sw (5(nw t+s(nwst)=s slr—

2 m 2 -40 (.(/ -(4/

s(tcas " 2 .

2 нне мостовой схемы 20 представлено на Фиг. 3 кривой 29. Основная гармо ника этой кривой может быть представлена в соответствии с выражениями (3), (4) и (5) как ц -"/2 е о--Е сое — "е (е(При соединении обмоток 15 и 18 генераторов 1 и 3 Фаза А обмотки 15 последовательно соединяется с фазой

В обмотки 18. Суммарная ЭДС равна е Е sinu< t+ sin ш t ш + 2 2» 1 1 2 2Л

=Eте(" с е /c08(t е/(1(Аналогично е В вс=Е 5 . ы, . -3-.5 . ш,а З

Ф 2 (1 2» 1=s е(с — t сое(t — — /((е(Э/

03 1 е1 с )8/()--Ет ш„й э!+sin+2ф i

=Šsin(> 4- — /cask . t- — / (9)

Временные диаграмМы этих ЭДС изо .бражены иа (Фиг. 3 кривая 27 ) ЭДС подаются на мостовую схему 21 переключаемого выпрямителя 5. ЭДС,иа выходе схемы показана кривой 31(фиг. 3 ) . Основная гармоника ЭДС может быть выражена аналитически в соответствии с выражениями (7 ), (8 )и (9 ) как ((2 23 ). еее ет ос 2 с Е / (1О>

При соединении обмоток 16 и 19 генераторов 1 и 3 Фаза А обмотки 16 последовательно соединяется с Фазой

С обмотки 19 фаза B обмотки 16 с фазой A обмоткй 19, а фаза C обмотки 16 с фазой В обмотки 19. Суммарные ЭДС равны е,ь„C"-E з ). - 5 . -"- Э

Iш1Ю2 2» 1 /щ" 2 2Л1

= Е sin t- — /соз | t» — / (11) и Э!

3 е

27) е,)66)9А-Е з1" иМ 3 /+ "n "/2

/ ) 2 2») ) (2 2У, = Е„„зев — у — й+ S /cos(Ф.+ Э /((.(2) ьс ЗЗ=Е 51л ((1Й Э»sin ш24

См +(с(2 ILal Ш 2Л1

=E Sin-(- — 1 nos(. t — / (ее(Эти ЭДС (Фиг. 3, кривая 28 )подаются на мостовую схему 22 переключаемого выпрямителя 5..На выходе схемы

22 снимается ЭДС, изображенная на

Фиг. 3 кривой 33. В соответствии с выражениями (11 ), (12 ) и (13) основ;

1029374 в@я гармоника этой ЭДС может быть записана как

1 2 2 >

Совокупность ЭДСОН <2„,å образует симметричную трехфазйую систему, которая соединяется звездой.

Частота скольжения асинхронной муфты 4 равна Й., - O2, тогда частота ЭДС в фазных обмотках муфты

su = Ð,„(ß -52 ), (<5) где p - число пар полюсов муфты.

Частота ЭДС генераторов 1 и 3 (ь) р Д, (Л) где p — число пар полюсов генера1 тора 1, p2 — число пар полюсов генератора 3.

Частота выходной ЭДС переключаемого выпрямителя

1 2» Р1 1 )2 2 — (Ю .,При равенстве р„ и р2 получаем ол= — (Я Я ) ()9)

Частота ЭДС в Фазный обмотках муфты равна частоте выходной ЭДС переключаемого выпрямителя, равенство начальных фаз обеспечено соответствующим расположением фазных обмоток муфты относительно обмоток генератора

3. ЭДС фазных обмоток муфты представлены на фиг. 3 кривыми 30, 32, 34.

Поскольку частоты и начальные фазы

ЭДС муфты и переключаемого выпрямителя равны, то фазные обмотки муф10 ты включены последовательно с фазами переключаемого выпрямителя и подключены к шинам 8 через выключатели б и 7. Коммутация переключаемого выпрямителя 5 осуществляется с помо15 щью эталона частоты 11. Постоянное напряжение на шинах поддерживается с помощью регулятора напряжения 18 путем воздействия на токи возбуждения синхронных генераторов 1 и 3.

Предлагаемый электромашинный каскадный валогенератор обладает по. сравнению с прототипом улучшенным гармоническим составом вырабатываемой электроэнергии, объясняемым Исключением полупроводниковых инвертирующих устройств, существенно искажающих

Форму тока, повышенной надежностью, получаемой за счет замены сложного инвертирующего устройства асинхрон3О ной электромагнитной муфтой °

1029374 фиг.5

ЬНИИПИ Заказ 4999/57 Тираж б87

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4, \