Устройство для управления возбуждением синхронной электрической машины

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащее управляемый преобразователь, к выходу постоянного тока которого.подключена обмотка возбуждения, а управляющие входы связаны с выходами блока импульсно-фаэового управления через коммутирующие элементы узла управления пуском и гашением поля возбуждения , связанного с якорной обмоткой синхронной электрической машины, пуско-защитную цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора, первого конденсатора и диода, которая подключена к выходу постоянного тока управляемого преобразователя, минусошлй вывод которого соединен-.;с резистором пускозащитной цепи и.анодом гасящего тиристора, катод которого связан через второй конденсатор, а/управлякиций электрод через коммутирующий элемент узла управленияпуском и гашением поля возбуждения - с плюсовьв выводом управляемого преобразователя , причем точка соединения первого конденсатора и резистора пуско-защитйой цепи соединена с катодом зарядного диода, анод которого соединен с точкой соединения второго конденсатора и катода гасящего тиристора, отличающееся тем, тчто с целью (Л повышения надежности пуска путем увеличения среднего пускового момента в режиме асинхронного пуска, в него введены пусковой тиристор, дополнительный диод, стабилитрон и двухобмоточный дроссель,.при этом анод пусковогр тиристора соединен с плюсов1ль1 выводом управляемого преобразователя и анодом дополнительного J диода, катод которого соединен lepea стабилитрон с управлякицим электродом tsD . пускового тиристора, катод которого соединен с катодом зарядного диода через первую обмотку двухобмоточного дроссели, вторая обмотка которооо го подключена параллельно первому: конденсатору.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(511 Н 02 Р 9/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<< ° °

1 ь и < <. ° „-4 ° ь, l(21) 3502289/24"07 (22) 22.10.82 (46) 07.02.84 ° Бюл. В 5 (72) В.Б.Низимов и С.В.Колычев (7.1) Дненродзержинский ордена Трудового Красного Знамени индустриальный институт им. М.И.Арсеничева (53) 621.313.3.322.0.64.4 (088 .8) (56) 1. Максимов В.И., ПавлюченКоВ А,М. Эксплуатация судовых синхронных генераторов.М,, Транспорт, 1976, с. 31-32, рис.14-16.

2. Соколов М.М. АвтоматизирОван- . ный электропривод общепромышленных механи мов. N. Энергия „ 1976, с. 391-393.

3 . Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3244212/24-07, кл. Н 02 Р 9/12, 1991 (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ВОЗБУЖДЕНИЕМ СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕС

К0А МАШИНЫ, содержащее управляемый преобразователь, к выходу постоянного тока которого подключена обмотка возбуждения, а управляющие входы связаны с выходами блока импульсно-фазового управления через коммутирующие элементы узла управления пуском и гашением поля возбуждения, связанного с якорной обмоткой синхронной электрической машины, пуско-защитную цепь, состоящую из последовательно соединен- ных резистора, первого конденсатора и диода, которая подключена к выхо„„SU„„1072233 ду постоянного тока управляемого преобразователя, минусовый вывод которого соединен.;с резистором пускозащитной цепи и,анодом гасящего тиристора, катод которого связан через второй конденсатор, а управляющий электрод через коммутирующий элемент узла управления пуском и гашением поля возбуждения — с плюсовым выводом управляемого преобра- зователя, причем точка соединения первого конденсатора и резистора пуско-защитной цепи соединена с катодом зарядного диода, анод которого соединен с точкой соединения второго конденсатора и катоца гасящего тиристора, о т л и ч а юс е щ е е с я тем, "что с целью повышения надежности пуска путем увеличения среднего пускового момента в режиме асинхронного пуска, в него введены пусковой тиристор, дополнительный диод, стабилитрон с и двухобмоточный дроссель,. при этом анод пускового тиристора соединен с плюсовым выводом управляемого преобразователя и анодом дополнительного диода, катод которого соединен ерез стабилитрон с управляющим электродом пускового тиристора, катод которого соединен с катодом зарядного диода через первую обмотку двухобмоточно-. го дросселя, вторая обмотка которого подключена параллельно первому: конденсатору.

1072233

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах возбуждения синхронных электрических машин.

Известны системы возбуждения для электрических синхронных машин, в 5 которых для питания обмотки возбуждения применяется возбудитель, а гашение магнитного поля осуществляется включением в контур гашения добавочного резистора через контах- 10 ты специального автомата.

Для улучшения пусковой механической характеристики машины на период асинхронного пуска цепь обмотки возбуждения замыкается на этот же резистор через контакты специального автомата 12.

Недостатком данной системы является ее контактность, а также зна-чительное время гашения поля возбуждения-, что снижает надежность. Кроме того, улучшение пусковых характвристик включением добавочного резистора в цепь обмотки возбуждения недостаточно эффективно, что в ряде случаев приводит к завышению установленной мощности двигателя но условиям пуска, к понижению КПД электропривода и к увеличению пусковых потерь энергии.

Известно устройство для управления возбуждением синхронной машины с тиристорным преобразователем, в котором гашение паля возбуждения достигается переводом тиристорного преобразователя в инверторный ре- З5 жим, при этом в цепь обмотки возбуждения вводится встречное напряжение, а пусковые режимы и защита обмотки возбуждения от перенапряжений в этих режимах достигается применением пускозащитной цепи, составленной из встречно-параллельно включенных тиристоров, соединенных последовательно с разрядным резистором (22. 45

Однако режим форсированного гашения поля возбуждения в указанном устройстве не.может быть осуществлен при коротких замыканиях, сопровождающихся глубокой посадкой напряжения или его исчезновением из-за невозможности перевода преобразователя в инверторный режим.

Наличие двух управляемых ключей в пускозащитной цепи усложняет устройство, а применение разрядного резистора не достаточно эффективно для повышения среднего пускового момента в режиме асинхронного пуска синхронной .машины,что в конечном итоге увеличивает время пуска 60 и потери электроэнергии.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее управляемый преобразователь, к выходу постоян- 65 ного тока которого подключена об мотка возбуждения, а управляющие входы связаны с выходами блока импульсно-фазового управления через коммутирующие элементы узла управления пуском и гашением поля возбуждения, связанного с якорной обмоткой синхронной электрической машины, пуско-защитную цепь, состоящую из последовательно соединен-. ных резистора, первого конденсатора и диода, которая подключена к выходу постоянного тока управляемого преобразователя, минусовый вЫвод которого соединен с резистором пуско-защитной цепи и анодом гасящего тиристора, катод которого связан через второй конденсатор,а управляющий электрод через коммутирующий элемент узла управления пус- кам и гашением поля возбуждения — с плюсовым вывода управляемого преобразователя, причем точка соединения первого конденсатора и резистора, пуско-защитной цепи соединена с катодом зарядного диода, анод которого соединен с точкой соединения второго конденсатора и катода гасящего тиристара °

Гашение поля возбуждения в этом устройстве достигается емкостным прерыванием тока тиристорного преобразователя с последующим введением в контур гашения коммутирующего конденсатора. Для разгона двигателя применен резисторно-конденсаторный пуск, обеспечивающий более высокий средний пусковой момент в зоне больших скольжений (1-0,5) Г32.

Недостатком известного устройства является. значительное снижение .пускового момента в области малых скольжений (0,.4-0,005) из-за воз- растания реактивного сопротивления емкостных элементов с уменьшением частоты ЭДС ротора, что приводит к увеличению времени пуска, возрастанию пусковых потерь электроэнергии и снижению КПД синхронного электропривода.

Цель изобретения — повышение надежности пуска, путем увеличения среднего пускового момента в режмме асинхронного пуска.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления возбуждением синхронной.электрической машины, содержащее управляемый преобразователь, к выходу постоянного тока которого подключена обмотка возбуждения, а управляющие входы связаны с выходами блока импульсно-фазового управления через коммутирующие элементы узла управления пуском и гашением поля возбуждения, связанного с якорной обмоткой синхронной электрической машины, пуско-защитную цепь, состоя1072233

t0

65 щую из последовательно соединенг ных резистора, первого конденсатора и диода, которая подключена к выходу постоянного тока управляемого преобразователя, минусовый вывод которого соединен с резистором пуско-защитной цепи и анодом гасящего тиристора, катод которого связан через второй конденсатор, а управляющий электрод через коммутирующий элемент узла управления пуском и гашением поля возбуждения -. с плюсовым выводом управляемого преобразователя, причем точка соединения первого конденсатора и резис-. тора пуско-защитной цепи соединена с катодом зарядного диода, анод которого соединен с точкой соединения второго конденсатора и катода гасящего тиристо а, введены пусковой тиристор, дополнительный диод, стабилитрон и двухобмоточный дроссель, при этом анод пускового тиристора соединен с плюсовым выводом управляемого преобразователя и анодом дополнительного диода, катод которого соединен через стабилитрон с управляющим электродом пускового тиристора, катод которого соединен с катодом зарядного диода через первую обмотку двухобмоточного дросселя, вторая обмотка которого подключена параллельно первому конденсатору.

На чертеже приведена схема устройства для управления возбуждением синхронной электрической машины.

Устройство для управления воз. буждением содержит управляемый преобразователь 1, к вЫходу постоянного тока которого подключена обмотка 2 возбуждения, а управляющие входы связаны с выходами блока ,3 импульсно-фазового управления через коммутирующие элементы 4 и 5 узла б управления пуском и гашением поля возбуждения, связанного с якорной обмоткой синхронной электрической машины.

Пуско-защитная цепь состоит из последовательно соединенных резистора 7, первого конденсатора

8 и диода 9 и подключена к выходу постоянного тока управляемого преобразователя 1, минусовый вывод которого соединен с резистором 7 пуско-amgaTHoN цепи и анодом гасящего тиристора 10,катод которого связан через второй конденсатор 1), . а управляющий электрод через коммутирующий элемент 12 узла б управления пуском и гашением поля возбуждения, стабилитрон 13 и вентиль 14 с плюсовым выводом управляемого преобразователя 1.

Точка соединения первого .конденсатора 8 и резистора 7 пуско-защиз ной цепи соединена с катодом зарядного диода 15, анод которого соединен с точкой соединения второго конденсатора 11 и катода гасящего тиристора 10.

Анод пускового тиристора 16 соединен ..с плюсовым вводом управляемого преобразователя 1 и анодом дополнительного диода 17, катод которого соединен через стабилитрон 18 с управляющим электродом пускового тиристора 16, катод которого соединен с катодом зарядного диода 15 через первую-обмотку двухобмоточного дросселя 19, вторая обмотка которого подключена параллельно первому конденсатору 8.

Узел б управления пуском и гашением поля возбуждения состоит из

20 реле 20 напряжения, реле 21 максимального тока, входы которых связаны с якорной обмоткой синхронной электрической машины соответственно через трансформатор 22 напряжения и трансформатор 23 тока, а вы.ходы соединены с входами исполнительного органа 24, коммутирующие элементы.4, 5, 12 и 25 которого включены соответственно в цепь уп30 равления управляемым преобразователем 1, s цепь управления гасящим тиристором 10 и в якорную цепь синхронной электрической машины, при чем в цепи коммутирующих элементов 4 и 5 включены соответственно реле 26 времени и реле 27 пусковогЬ тока.

Устройство для управления возбуждением синхронной электричес40 кой машины работает следующим образом.

В исходном состоянии коммутирующие элементы 12 и 5 замкнуты, а коммутационные элементы 4 разомкнуты, На время асинхронного пуска синхронной машины исполнительньж органом 24 замыкаются коммутирующие элементы 25, размыкается коммутирующий элемент 12 и на статор подается напряжение. Одновременно реле 27 размыкает коммутирующие элементы 5, а реле 26 замыкает элементы 4.

Одна полуволна пускового тока от ЭДС обмотки возбуждения замыкается через резистор 7, конденсатор

8, зашунтированный обмоткой двухобмоточного дросселя 19, и диод 9, а другая замыкается через конденсатор ll, зарядный диод 15 и резистор 7. В начальный момент пуска большая часть тока замыкается через конденсаторы 8 и.ll, обеспечивая необходимый пусковой момент..

По мере разгона и уменьшения час1072233 таты ЭДС ротора происходит перераспределение тока между индуктив-, ным и емкостными элементами в зависимости от выбранных параметров этих элементов и частоты вращения ротора, что в итоге увеличивает 5 средний пусковой момент и сокращает время пуска.

При достижении ротором подсинхронной скорости пусковой ток статора уменьшается и реле 27 замы- . 16 кает коммутирующие элементы 5, обеспечивая подачу управляющих импульсов на вентили преобразователя 1, в результате чего в обмотке возбуждения появляется ток, и ротор двигателя втягивается в синхрониэм.

При синхронизации машины конденсатор 11 заряжается через диод 15 и резистор 7 от преобразователя 1.

Гашение поля возбуждения осуществляется следующим образом.

С помощью исполнительного органа и коммутирующих элементов 25 отключаемся статор синхронной электрической машины от сети, снимаются управляющие импульсы с преобразователя 1 и замыкается коммутирующий элемент 12 в цепи управления гасящим тиристором 10. На управляющий .электрод последнего поступает включающий сигнал от конденсатора ll через элемент 12, вентиль 14 и стабилитрон 13..

Происходит включение гасящего тиристора 10. После включения тиристора 10 происходит запирание преобразователя 1, а колебательный разряд конденсатора 11 обеспечивает сниже.ние тока в контуре, образованном

/ плюсовой обкладкой конденсатора 11, обМоткой 2 возбуждения, гасящим тиристором 10,минусовой обкладкой конденсатора 11, в результате чего происходит переэаряд конденсатора

l1. Перезаряженный коиденсатор 11 выключает гасящий тиристор 10 и разряжается по двум контурам: плюсовая обкладка конденсатора ll - зарядный диод 15 - резистор 7 — обмотка 2 возбуждения - минусовая обкладка конденсатора ll, плюсовая обкладка конденсатора ll — диод 15конденсатор 8, эашунтированный обмоткой двухобмотОчного дросселя

19, диод 9 - минусовая обкладка конденсатора 11. Распределение токов по,этим контурам зависит от параметров схемы.

При достижении током в обмотке возбуждеиия нулевого значения заканчивается процесс гашения поля возбуждения синхронной машины.

Трансформатор 22 напряжения совместно с реле 20 напряжения осуществляет нулевув защиту и воздействует на исполнительный орган 24. Трансформатор 23 тока и реле 21 максимального тока осуществляют максимально-токовую защиту.

Таким образом, пусковые режимы синхронной машины обеспечиваются емкостными элементами,, зашунтированными индуктивным элементом (двухобмоточным дросселем), что обеспечивает возрастание среднего пускового момента, уменьшение времени пуска, снижение потерь энергии и повышение КПД.

1072233

Составитель И,Сон

Редактор H.Сгащишина ТехредЖ.Кастелевич Корректор П сутяга

Заказ 142/50 . Тираж 667 Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4