Устройство для возбуждения синхронного двигателя

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее управляемый преобразователь, разрядный резистор, предназначенные для подключения через датчик тока и встречно-параллельные тиристоры к обмотке возбуждения, узел управления возбуждением, составленный из диф« еренцирующего и чувствительного блоков соединенных между собой последовательно , хронирукяцёго и переключающего блоков, при этом выход последнего соединен с управляемым преобразователем , отличающееся тем, что, с целью повышения надежности синхронизации и ресинхронизации вьтавшего из синхронизма синхронного двигателя, узел уорав1;енияи возбуждением дополнительно снабжен блоком фиксации асинхронного хода, содержащим схему выделения потокосцепления обмотки статора по продольной оси, составленную из масштабного усилителя с фильтрацией высших гармонических , интегрирующего и сумъмрующего усилителей, нуль-органом, первую схему вьщержки времени на включение возбуждения при отсутствии изменений знака потокосцепления, первую схему совпадения, вторую схему вьадержки времени на выключение возбуждения при наличии изменений знака потокосцепления , схему вьщеления передних фронтов импульсов с выхода чувствительного органа, компаратор и вторую схему совпадения, при этом выход датчика тока подключен к входу масштабного усилителя с фильтр ацией высших гармонических, выход которого подключен к входу дифференцирующего органа и к второму входу суммирующего усилителя, к первому входу которого подключен выход интегрирующего усилителя, вход которого подключен к обмотке возбуждения, выход суммирующего усилителя подключен к входу нуль-органа, выход которого подключен к входу хронирующего органа , к первой схеме вьщержки време1ет на включение возбуждения и к первому входу первой схемы совпадения, а выход первой схемы выдержки времени на включение возбуждения подключен к первому входу переключающего блока и к второму входу первой схеьда ;о совпадения, выход которой через вторую схему временной задержки на выключение возбуждения подключен к втоэо рому входу переключающего органа, выход чувствительного блока подключен к входу схемы вьщеления п1ередних фронтов импульсов с выхода чувстви/тельного блока, а выход схемы выделения передних фронтов подключен .iLJieoвому входу второй схекы совпадения, второй вход которой подключен if выходу компаратора, первый вход которого подключен к вькоду хронирукядего блока, а второй вход нодключен

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИМ

09) (И) (д) Н 02 P !/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАН ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТБУ (21) 3623337/24-07 (22) 16.05.83 (46) 15. 10.84, Бюл.938 (72) С.Н.Станкевич и А.М.Кременецкий (71) Производственное объединение

"Союзхимпромэнерго" (53) 62-83:621.3 13.323.013.8(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

-53i2 I69, кл. Н 02 P 1/50, 1975

2. Авторское свидетельство СССР

N 714602. кл. Н 02 P 1/50. 1978.. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБЛЩЕНИЯ

СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее управляемый преобразователь, разрядный резистор, предназначенные для подключения через датчик тока и встречно-параллельные тиристоры к обмотке возбуждения, узел управления возбуждением, составленный из дифференцирующего и чувствительного блоков, соединенных между собой последовательно, хронирующего и переключаю- щего блоков, при этом выход последнего соединен с управляемым преобразователем, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности синхронизации и ресинхронизации выпавшего из синхрониэма синхронного двигателя, узел управщения, возбуждением дополнительно снабжен блоком фиксации асинхронного хода, содержащим схему выделения потокосцепления обмотки статора по процольной оси, составленную из масштабного усилителя с фильтрацией высших гармоничес«ких, интегрирующего и суммирующего усилителей, нуль-органом, первую схему выдержки времени иа включение возбуждения при отсутствии изменений знака потокосцепления, первую схему совнадения, вторую схему выдержки времени на выключение возбуждения при наличии изменений знака потокосцепления, схему выделения передних фронтов импульсов с выхода чувствительного органа, компаратор и вторую схему совпадения, при этом выход датчика тока подключен к входу масштабного усилителя с фильтрацией высших гармонических, выход которого подключен к входу дифференцирующего органа и к второму входу суммирующего усилителя к первому входу которого подключен выход интегрирующего усилителя, вход которого подключен к обмотке возбуждения, вы- g ход суммирующего усилителя подключен к входу нуль-органа, выход которого подключен к входу хронирующего органа, к первой схеме выдержки времеви на включение возбуждения и к первому Н входу первой схемы совпадения, а выход первой схемы выдержки времени на включение возбуждения подключен к первому входу переключающего блока и к второму входу первой схемы совпадения, выход которой через вторую схему временной задержки на выключение возбуждения подключен к вто, рому входу переключающего органа, выход чувствительного блока подключен к входу схемы выделения передних фронтов импульсов с выхода чувстви,-тельного блока, а выход схемы вццеле- Ф ния передних фронтов подключен х пеовому входу второй схемы совпадения, второй вход которой подключен t выходу .компаратора, первый вход которого подключен к выходу хронирующего блока-, а второй. вход подключен

11 19148 к напряжению второй схемы уставки, . выход совпадения подклюИзобретение относится .к электротехнике, а именно к синхронному электроприводу, и может быть использовано для асинхронного пуска синхронных двигателей, а также для 5 ресинхронизации выпавших из синхронизма двигателей при близкой к номинальной загрузке.

Известно устройство для возбуждения синхронного двигателя, содержащее управляемый преобразователь с блоком импульсно-фазового управления, разрядный резистор, подключенный к обмотке возбуждения через встречно-параллельно включенные тиристоры, 15 узел управления возбуждением с чувствительным хронирующим и переключающим органом, в котором в узел управления возбуждением введен дифференцирующий ор ан, вход которого подклю- 10 чен на разрядный резистор, а выход— к чувствительному органу )1) .

Недостатком известного устройства является появление в токе ротора высших гармонических, обусловленнык применением в цепи разрядного резистора встречно-параллельно включенных тиристоров. Появление высших гармонических в токе ротора вызвано самопроизвольным запиранием тиристоров ЗО в цепи разрядного резистора, при переходе тока ротора через нулевое значение в области малых скольжений, что может приводить к сбоям в работе хронирующего оРгана, а следовательно, З5 и к снижению надежности синхронизации двигателя.

Известно также устройство для возбуждения синхронного двигателя, содержащее управляемый преобразователь 4р с блоком импульсно-фазового управления, разрядный резистор, подключенный через встречно-параллельно сое" чиненные тиристоры к обмотке возбуждения, узел управления возбуждением 45 с соединенными последовательно диффе" ренцирующим, чувствительйым, хронирующим и переключающими органами, причем чен к первому входу переключающего блока. вход дифференцирующего органа подключен к разрядному резистору, а выход переключающего органа — к блоку импульс но-фазового управления, в котором в узле управления возбуждением используется релейный орган, вход которого .подключен к выходу переключающего органа, а выходы включены параллельно пороговым элементам цепей управления встречно-параллельно включенных тиристоров (2) .

В указанном устройстве раскрыт способ регулирования уровня напряжения включения разрядного резистора, который хотя и qóæàåò несколько зону появления высших гармонических но не устраняет данное явление полностью, что значительно снижает надежность синхронизации двигателя, так как.наличие высших гармонических в сигнале; поступающем на вход дифференцирующего органа, может вызвать неправильную работу узла управления возбуждением. Кроме того, указанное устройство не позволяет осуществлять ресинхронизацию выпавших из синхрониэ» ма синхронных двигателей, например, при кратковременных нарушениях в сети электроснабжения предприятия, при которых возникает асинхронный ход возбужденной синхронной машины, и напряжение на зажимах ротора определяется величиной напряжения возбудителя. У двигателей с мощной демпферной клеткой ток ротора в этих .режимах может не переходить через нулевое значение, оставаясь в положительной области. В режиме асинхронного хода возбужденной синхронной машины,.напряжение на кольцах ротора определяется величиной выходного напряжения управляемого преобразователя, а так как напряжение пробоя стабилитронов в цепи управляющих электродов тиристороУ, подключающих разрядный резистор выбирается выше максимального напряжения управляемого преобразователя, 1119148 то в процессе асинхронного хода возбужденной машины разрядный резистор не подключается к обмотке воз" буждения и ток ротора замыкается по цепи обмотка возбуждения-управляемый возбудитель. И, следовательно, в этом режиме рабо гы синхронной машины отсутствует информация о периоде и фазе тока ротора, что не позволяет произвести успешную ресинхрониза- i0 цию выпавших из синхронизма двигателей.

Цель изобретения — повышение надежности синхронизации и ресинхронизации выпа вше го из синхрониэма синхрон- 15 ного двигателя и повышение устойчивости их работы при кратковременных нарушениях в сети электроснабжения.

Поставленная цель достигается тем., что устройство для возбуждения синхронного двигателя, содержащее управляемый преобразователь, разрядный резистор, предназначенные. для подключения через датчик .тока и встречнопараллельные тиристоры к обмотке

25 возбуждения, узел управления возбуждением, составленный из дифференцирующего и чувствительного блоков, соединенных между собой последовательно. хронирующего и переключающего блоков,з0 при этом выход последнего соединен с управляемым преобразователем, узел управления возбуждением дополнительно снабжен блоком фиксации асинхронного хода, содержащим схему вьщеления пото- 35 косцепления обмотки статора по продольной оси, состоящую из масштабного усилителя с фильтрацией высших гармонических, интегрирующего и суммирующего усилителей. Кроме того, в него 40 входит нуль-орган, первая схема выдержки времени на включение возбуждения при отсутствии изменений знака потокосцепления, первая схема совпадения, вторая схема выдержки вре- 45 мени на выключение возбуждения при наличии изменений знака потокосцепления, схема выделения передних фронтовимпульсов с выхода чувствительного органа, компаратор и вторая схема 50 совпадения, при этом выход датчика тока подключен к входу масштабного усилителя с фильтрацией высших гармонических выход которого подключен к входу дифференцирующего органа 55 и к второму входу суммирующего усилителя, к первому входу которого подключен выход интегрирующего усилителя, вход которого подключен к обмотке возбуждения, выход суммирующего усилителя подключен к входу нуль-органа, выход которого подключен к входу хронирующего органа, к первой схеме выдержки времени на включение возбуждения и к первому входу первой схемы совпадения, а выход первой схемы выдержки времени на включение возбуждения подключен к первому входу переключающего органа и к второму входу первой схемы совпадения, выход которой через вторую схему временной задержки на выключение возбуждения подключен к второму входу переключающего органа, а выход чувствительного органа подключен к входу схемы вьщеления передних фронтов импульсов с выхода чувствительного„органа, а выход схемы выделения передних фронтов подключен к первому входу второй схемы совпадения, второй вход которой подключен к выходу компаратора, первый вход которого подключен к выходу хронирующего органа, а второй вход подключен к напряжению уставки, выход второй схемы совпадения подключен к первому входу переключающего органа.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства для возбуждения синхронного двигателя; на фиг.2временные диаграммы, поясняющие работу устройства при асинхронном пуске с последующей синхронизацией синхронного двигателя; на фиг.3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства при выпадении из синхронизма с последующей фиксацией асинхронного хода и отключением возбуждения.

Устройство для возбуждения синхронного двигателя содержит управляемый преобразователь 1, разрядный резистор 2, подключенный через датчик

3 тока и встречно-параллельные тиристоры 4 к обмотке 5 возбуждения, узел управления возбуждением, составленный из дифференцирующего блока

6 и чувствительного блока 7, соеди,ненных между собой последовательно, хронирующего блока 8 и переключающего блока 9 блоков, при этом выход последнего соединен с управляемым преобразователем. Узел управления возбуждением дополнительно снабжен блоком 10 фиксации асинхронного хода, снабженным схемой вьщеления потокосцепления обмотки статора

1119148

45 по продольной оси 11, составленной из масштабного усилителя 12 с фильтрацией высших гармонических, интегрирующего усилителя 13 и суммирующего усилителя 14 усилителей. Кроме того, узел управления возЬуждеиием снабжен нуль-органом 15, первой схемой 16 выдержки времени на включение возбуждения при отсутствии изменений знака потокосцепления, пер10 вой схемой 17 совпадения, второй схемой 18 выдержки времени на выключение возбуждения при наличии изменений, знака потокосцепления, схемой 19 выделения передних фронтов импульсов с выхода чувствительного органа, компаратором 20 и второй схемой 21 совпадения, при этом выход датчика 3 тока нодключен к входу масштабного усилителя 12 с фильтрацией высших гармонических выход которого подключен к входу дифференцирующего блока 6 и к второму входу суммирующего усилителя 14, к первому входу которого подключен

25 выход интегрирующего усилителя 13, вход которого подключен к обмотке

5 возбуждения. Выход суммирующего усилителя 14 подключен к входу нульоргана 15,,рыход которого подключен к входу хронирующего блока 8, первой схеме 16 выдержки времени на включение возбуждения и к первому входу первой схемы 17 совпадения, а выход первой схемы выдержки вре- 35 мени на включение возбуждения подключен к первому входу переключающего блока 9 и к второму входу первой схемы 17 совпадения, выход ко торой через вторую схему 18 вы- 40 держки времени на выключение возбуждения подключен к второму входу переключающего органа 9 ° а выход чувствительного блока подключен к входу схемы 19 выделения передних фронтов импульсов с выхода чув1 ствительного блока 7. Выход схемы

19 выделения передних фронтов подключен к первому входу второй схемы 21 совпадения (второй вход 50 которой подключен к выходу компаратора 20 первый вход которого подключен к выходу хронирующего блока

S, а второй вход подключен к напряжению уставки, выход второй схе- 55 мы 21 совпадения подключен к первому входу переключающего блока 9.

Устройство работает следующим образом.

При асинхронном пуске синхронного двигателя в обмотке 5 возбуждения наводится ток, изменяющийся по синусоидальному закону с частотой скольжения. Величина напряжения на кольцах ротора в этом режиме достаточна для прибоя стабилитронов в цепи управляющих электродов встречно-параллельно включенных тиристоров 4, которые, поочередно отпираясь, подключают разрядный резистор 2 к обмотке возбуждения.

При этом управляемый преобразователь

1 отключен от обмотки 5 возбужде ния путем запрета управляющих импульсов., С выхода датчика 3 тока напряжение, пропорциональное току ротора и повторяющее его форму (кривая фиг.2), поступает на вход блока 10 фиксации асинхронного хода, а именно на вход масштабного усилителя 12 с фильтрацией высших гарманических„который служит для получения тока ротора в выбранном масштабе (кривая 0 фиг.2), и с выхода которого напряжение поступает на дифференцирующий блок 6 и на первый вход суммирующего усилителя 14, на второй вход которого поступает напряжение с выхода интегрирующего усилителя t3, на выходе которого образуется напряжение, пропорциональное в выбранном масштабе напряжению на кольцах ротора. Так как в асинхронном режиме при отключеннем управляемом преобразователе

1 источником ЭДС является обмотка

5 возбуждения, напряжения, поступающие на входы суммирующего усилителя

14, совпадают по фазе, и на выходе нуль-органа 15, на вход которого поступает. напряжение с выхода суммирующего усилителя 14, образуются прямоугольные импульсы, соответствующие моментам переходов тока ротора илн совпадающего с ним по фазе напряжения на кольцах ротора через нулевое значение.

Импульсы с, выхода нуль-органа

15 поступают на вход хронирующего блока 8, представляющего собой

Оф генератор линейно изменяющегося напряжения в моменты отрицательных полупериодов тока, на вход первой схемы 16 выдержки времени на вклю,7

1119148 чение возбуждения и на первый вход первой схемы 17 совпадения.

На выходе дифференцирующего блока 6 образуется напряжение, сдвинутое по фазе на 90 эл.град. относи- 5 тельно входного, которое поступает на вход чувствительного блока 7; усиливающего синусоидальное входное напряжение до напряжения прямоугольной формы, которое поступает на схему

19 вьделения передних фронтов импульсов на выходе которой образуются узкие импульсы в моменты отрицательных максимумов тока ротора (кривая 0, фиг.2), которые поступают 15 на первый вход второй схемы 21 совпадения, на второй вход которой поступает напряжение с выхода компаратора

20 (кривая U4,фиг.2), который сравнивает напряжение с выхода хрони- 20 рующего блока 8, линейно изменяющееся в моменты отрицательных полупериодов тока ротора с напряжением уставки. При достижении двигателем заданного скольжения, определяемого вели- 25 чиной напряжения выбранной уставки, срабатывание компаратора 20 происходит в моменты, соответствующие середине отрицательного полупериода, при этом на обоих входах второй схемы 21 совпадения оказываются импульсы, совпадающие во времени, на выходе последней образуется узкий импульс, соответствующий зоне совпадения входных импульсов, которыи пос- З5 тупает на вход переключающего блока

9, ставя последний в положение, разрешающее подачу управляющих импульсов на управляемый выпрямитель.

Если же происходит сямостоятель- 4О ная синхронизация двигателя без подачи возбуждения, что бывает при пусках явнополюсных машин на холостом ходу за счет момента явнополюсности, то на выходе блока 10 фикса- 45 ции асинхронного хода, т,.е. на выходе нуль-органа 15, отсутствуют импульсы, и нулевой уровень напряжениМ поступает на вход первой схемы 16 вьдержки времени на включение возбуждения, которая с вьдержкой времени пропускает этот нулевой уровень на первый вход переключающего блока 9, ставя последний в положение, разрешающее подачу возбуждения.

После включения возбуждения на выходе схемы выделения потокосцепления обмотки статора по продольной оси 11 образуется положительный уровень напряжения, который, поступая через нуль-орган 15, а затем и через схему 16 вьдержки времени на входы первой схемы 17 совпадения, подготавливает ее срабатывание в случае возникновения асинхронного хода возбужденной машины. При синхронных качаниях огибающая потоко- сцепления изменяется по синусоидальному закону, но потокосцепление не меняет своего знака, оставаясь положительным, при выпадении из синхронизма потокосцепление изменяет знак, и на выходе нуль-органа 15 образуются импульсы, поступающие на второй вход первой схемы 17 совпадения,. на выходе которой образуются импульсы (кривая U, фиг.3), которые через вторую схему 18 вьдержки времени на включение возбуждения при наличии измерений знака потокосцепления поступают на-второй вход переключающего органа 9 (кривая

04,фиг.З), переводя его в положение снятия возбуждения. В результате этого ток ротора начинает протекать через разрядный резистор 2 и встречно-параллельно включенные тиристоры 4, обеспечивая правильное последующее функционирование устройства.

Таким образом, изобретение-позволяет повысить надежность синхронизации синхронных приводов при пусках с нагрузкой, устойчивость работы синхронного электропривода при кратковременных нарушениях в системе электроснабжения предприятия, при которых происходит выпадение из синхронизма и последующее отключение электродвигателей. г

1119148

1119148

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Тарасов

Редактор Л. Алексеенко Техред Т.Иаточка

Заказ 7470/43 Тирак 666

ВНИИПИ Государственного кожтета СССР по делам изобретений и открытий

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

Корректор 1Я. Сирокман

ЙюФВ

Подннсное