Устройство защиты от повышения выходного напряжения электромашинного генератора

 

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ПОВЫШЕНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕ1ШЯ ЭЛЕКТРОМАШИННОГО ГЕНЕРАТОРА, оснащенного автоматическим регулятором напряжения с Быходнь м импульсным усилителем мощности, нагруженным на шунтированную разрядным вентилем обмотку возбуждения генератора, содержащее реле максимального напряжения генератора и выходной исполнительный орган защиты с самоблокировкой, выход которого через размыкающий контакт исполнительного органа включен в цепь питания обмотки возбуждения генератора, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и его настройки при питании усилителя мощности регулятора напряжения по схеме самовозбуждения, вход реле максимального напряжения генератора и зажимы цепи питания исполнительного органа защиты подключены параллельно к обмотке возбуждения генератора, а выход реле максимального напряжения генератора непосредственно подключен к управляющему входу исполнительного органа защиты.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ((9) (1() 4 (5!) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИД.:ТЕЛЬСТВУ (21) 3505536/24-07 (22) 29. 10.82 (46) 15.04.85. Бюл. М- 14 (72) А.M. Муратов, В.А. Иаршавка и А.П. Инешин (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электрических машин постоянного тока Прокопьевского завода Электромашина (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Чернобровов Н.В. Релейная защита. М., "Энергия", 1971.

2. Основы электрооборудования летательных аппаратов. Под ред.

Брускина Д.Э. М., 1978.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 2981741/24-07, Н 02 Н 7/06, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ПОВЫШЕНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕKTPONAШИННОГО ГЕНЕРАТОРА, оснащенного автоматическим регулятором напряжения с выходным импульсным усилителем мощности, нагруженным на шунтиров,энную разрядным вентилем обмотку возбуждения генератора, содержащее реле максимального напряжения генератора и выходной исполнительный орган защиты с самоблокировкой, выход которого через размыкающий контакт исполнительного органа включен в цепь питания обмотки возбуждения генератора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и его настройки при питании усилителя мощности регулятора напряжения по схеме самовозбуждения, вход реле максимального напряжения генератора и зажимы цепи питания исполнительного органа защиты подключены параллельно к обмотке возбуждения генератора, а выход реле максимального напряжения генератора непосредственно подключен к управляющему входу исполнительного органа защиты.

1 1350697

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных системах электропитания нагрузок от генераторов переменного

r или постоянного тока, оснащенных 5 с автоматическими регуляторами стабилизации выходного напряжения. с

Известны генераторы, оснащенные автоматическими регуляторами и устройствами защиты от повышения выход- !О ного напряжения, содержащие наряду

T с другими необходимыми элементами т также и реле времени с выдержкой, рассчитанной на инерционность системы регулирования Я и P) . 35

Однако это приводит к увеличению э ремени устранения аварии и длитель- с алости нежелательного для нагрузок н а:зарийного повышения выходного напря- н

„ения генератора. 20 о

Наиболее близким техническим ре;..:ением к изобретению является выбираемое в качестве прототипа устройство ля защиты от повышения напряжения к генератора, предназначенное для эа- 25 щиты от повышения выходного напря3 жения электромашинного генератора, Н оснащенного автоматическим регулятором напряжения с выходным импульсным г усилителем мощности, нагруженным на ЗО н шунтирующую разрядным вентилем обмот- т ку возбуждения генератора, которое п содержит реле максимального напря- м жения генератора и выходной испол- У нительный орган защиты с самоблоки- З и ровкой, размыкающий выход которого т включен в цепь питания обмотки воэоуждения генератора (3) .

В статическом установившемся режиме работы срабатывания устройст- 40 ва защиты прототипа не происходит, так как уровень срабатывания реле максимального напряжения, связанного входом с выходом защищаемого генератора, превосходит уровень его 45 номинального выходного напряжения.

В переходном же процессе (сброс нагрузки), когда выходное напряжение генератора превышает номинальный уровень и реле максимального напряжения срабатывает, устройство защиты прототипа так же не работает, так как в этом случае при исправном регуляторе его выходное напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения и 55 вход нуль-органа, близко к кулю и недостаточно для срабатывания нульоргана, И лишь при одновременном наличии напряжения на обмотке возбуждения и превышения выходным напряжением генератора его номинальноо уровня происходит одновременное рабатывание нуль-органа и реле максимального напряжения, что фикируется срабатыванием схемы сов адения на элементе И и исполнительного выходного органа устройства защиты, отключающего при этом цепь пиания обмотки возбуждения генераора.

Недостатками также являются наличие нескольких промежуточных элементов: нуль-органа, логического лемента И, выпрямительного моста, вязывающего выход защищаемого геератора со входом реле максималього напряжения; необходимость в тдельном источнике питания исполниельного opr;-.на защ.".ты и логичесого элемента И; усложненное исполение реле максимального напряжения, оторое должно быть согласовано с

ыходным выпрямленным напряжением ащищаемого генератора, подаваемым а его вход, и в общем случае должно иметь также устройство внутренней альванической развязки, устраняющим ежелательную непосредственную элекрическую связь между выходными цеями регулятора напряжения и защищаеого reeepavopa. Все это существенно сложняет возможность практического рименения устройства защиты протоипа.

Цель изобретения — упрощение устройства и его настройки при питании усилителя мощности регулятора напряжения по схеме самовозбуждения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве защиты от повышения выходного напряжения электромашинного генератора, оснащенного автоматическим регулятором напряжения с выходным импульсным усилителем мощности, нагруженным на шунтированную разрядным вентилем обмотку возбуждения генератора, содержащем реле максимального напряжения генератора и выходной исполнительный орган защиты с самоблокировкой, выход которого через размыкающий контакт исполнительного органа включен в цепь питания обмотки возбуждения генератора, вход реле .максимального. напряжения генератора и зажимы цепи питания исполнительного органа защиты подключены парал»

3 f f506 лельно к обмотке возбуждения генератора, а выход реле максимального напряжения генератора непосредственно подключен к управляющему входу исполнительного органа защиты. 5

На чертежах представлены принципиальные электрические схемы предлагаемого устройства защиты электромашинного генератора с выходом на переменном (фиг, 1) и постоянном то- . fp ке (фиг. 3), а также соответствующие временные графики работы устройства защиты (фиг. 2g,6,Ь и фиг. 4q, В,Ь).

На фиг. 1 электромашинный генератор 1.переменного тока, приводимый во вращение с угловой частотой (,), связан выходной (например однофаэной) цепью статора с нагрузкой 2 посредством коммутационного аппарата 3. Возбуждение генератора 1 производится путем подачи постоянного тоха в его обмотку возбуждения 4, шунтированную разрядным вентилем 5.

Для стабилизации выходного напря- д кения генератора 1 на заданном номинальном уровне выход генератора 1 также связан с входом измерительного органа 6 автоматического регулятора напряжения с выходным усилителем мощности 7, который, например, как показано на фиг. f выполнен по схеме самовоэбукдения с выходным управляемым однофазным тиристорным

;мостом, нагруженным на обмотку возбуждения 4 генератора 1, с промежуточным согласующим и развязывающим однофаэньм трансформатором питания, связывающим статор генератора 1 с входной диагональю переменного тока

40 тиристориого моста усилителя мошности 7.

Устройство защиты электромашинного генератора 1 от повышения выходного напряжения при авариях регуля- 45 тора напряжения выполняется по упрощенной схеме, содержащей реле 8 максимального напряжения генератора и выходной исполнительный орган защити

9 с самоблокировкой, размыкающий вы- 50 ход (нормально замкнутый контакт 10) которого включен в цепь питания обмотки возбуждения 4 генератора (например, так как показано на фиг. 1, т.е. во вторичную цепь переменного N тока трансформатора питания усилителя мощности 7). При этом, в отличие от прототипа, вход реле максималь97 4 ного напряжения 8 генератора подключен к его обмотке возбуждения 4 (а не к выходной цепи статора гейератора 1), выход реле максимального напряжения 8 генератора непосредственно связан с управляющим входом исполнительного органа защиты 9 с самоблокировкой, а зажимы цепи питания исполнительного органа защиты

9 подключены к обмотке возбуждения 4 генератора. Благодаря непосредственному подключению входа реле максимального напряжения 8 к обмотке возбуждения генератора 4, его (реле) устройство существенно проще (чем реле максимального напряжения прототипа) и coneðàè, например, потенциометр настройки 11 и опорный стабилитрон 12, подключенный между подвижным контактом потенциометра 11 и входом .исполнительного органа защиты 9.

Исполнительный орган эащиты 9 содержит, например, последовательно подключенные к обмотке 4 транзистор !3 и-р-п-проводимости и обмот-! ку 14 электромагнитного реле с самоблокировкой (механической ипи электрической) и выходньм размыкающимся контактом 10. База транзистора 13 связана с выходной цепью реле максимального напряжения 8, причем переход база-эмиттер транзис- тора 13 шунтирован вспомогательным резистором 15, обеспечивающим надежное эапнрание транзистора 13 при отсутствии выходного отпирающего сигнала реле максвкального напряжения 8.

Основные режимы работы устройства защиты иллюстрируются временными графиками (фиг. 2 а,5,ь), где соответственно приведены; а — график изменения выходного напряжения переменного тока статора защищаемого генератора f; б — график изменения выходного напряжения усилителя мощности 7, приложенного к обмотке возбуждения 4 защищаемого генератора 1, и уровень срабатывания реле максимального напряжения 8 генератора, обозначенный g 8, в — график работы выходного исполнительного органа защиты 9.

Так, в статическом установившем- ся режиме работы, т.е. при исправном регуляторе напряжения и подключенной к выходу защищаемого генератора 1 нагрузке 2, работа схемы фиг. 1 на

1150697 интервале О-й1 характеризуется временньвий графиками на фиг. 2 где

У

g — - выходное напряжение генератора 1 находится на заданном номинальном уровне (при 0

I не работает (условно показано на .: афике выходным нулевым уровнем) .

Соответственно, при отключении г грузки 2 коммутационным аппара-,ом 3 и исправном регуляторе напряжения, в выходной цепи статора защищаембго генератора 1 возникает 20 ратковременное повышение выходного напряжения (фиг. 2, ц на интервале -t2), которое действием регулятора приводится к заданному номинальному значению путем форсированного сниже- 2 ния напряжения на обмотке возбуждения 4 защищаемого генератора (фнг. 2 b, на интервале t<-t<). При этом реле максимального напряжения

8 генератора, благодаря подключению 30

его входа к обмотке возбуждения 4 генератора, по-прежнему не срабатывает, несмотря на наличие выброса выходного напряжения генератора.

При аварийной ситуации, например, обрыве цепи обратной связи в момент времени С=t>, выходной тиристорный усйлитель 7 регулятора напряжения открывается полностью, что приводит к неуправляемому росту напряжения 4О на обмотке возбуждения 4 и, соответственно, увеличению выходного напряжения статора защищаемого генератора 1 (фиг. 2@,$ аа интервале t>-t>).

При этом в момент времени t=t

4 когда выходное напряжение на выходе усилителя мощности 7 и обмотке возбуждения 4 достигают уровня ПВ, срабатывает реле 8 максимального напряжения генератора, подающее сигнал .на срабатывание исполнительного органа защиты 9. Срабатывание исполнительного органа защиты 9, происходящее с некоторой задержкой $ t

=(t t ) приводит в момент времени

5 4

t--t к отключению цепи питания обмот$ ки возбуждения 4 размыкающим (нормально замкнутым) контактом 10 с самоблокировкой, что приводит к исчезновению напряжения питания на обмотке возбуждения 4 защищаемого генератора 1 (см. графики фиг. 2д,3,f ) на интервале t -t . В результате

3 выходное напряжение генератора 1 с отключенной сработавшим устройством защиты 8-9-10 обмоткой возбуждения

4 быстро снижается до О, начиная с момента времени t=t< (фиг. 2 ), а .аварийная ситуация, опасная для генератора 1 и его нагрузки длительным превышением напряжения сверх номинального, ликвидируется. При необходимости, как и в устройстве защиты прототипа, в цель обмотки возбуждения может быть введен дополнительный блок форсировки затухания тока возбуждения, что приведет к более быстрому снижению выходного напряжения s";нератора 1 после срабатывания предлагаемого устройства защиты 8-9-10 в момент времени t =t

На фиг. 3 представлена схема подключения устройства защиты для электромашинного генератора 1 с выходом на постоянном токе, причем для удобства сохранена также цифровая нумерация идентичных по техническому использованию элементов, что и на схеме фиг. 1. В отличие от схемы фиг, :, выходной усилитель мощности

7 регу. ятора напряжения выполнен транзисторным и подключен совместно с обмоткой возбуждений генератора 4 непосредственно к выходной цепи генератора 1 с сохранением его питания по схеме самовозбуждения..

Временные графики на фиг. 4а,б,L, иллюстрирующие работу устройства защиты в схеме фиг. 3, принципиально не отличаются от аналогичных времен1 ных графиков фиг. 2g,),3, причем на фиг. 4 о зафиксировано изменение выходного напряжения постоянного тока защищаемого генератора 1, а на фиг. 43 показано изменение выходного широтно †импульсно напряжения на обмотке возбуждения 4, обусловленное работой и.последующим аварийным режимом (пробоем) выходного триода транзисторного усилителя мощности 7 в схеме фиг. 3.

Положительный технико-экономический эффект определяется упрощением устройства защиты, устраненн-! ем необходимости в отдельном источнике питания исполнительного орга7 3 150697 8 на защиты, зажимы цепи питания кото- развязки с выходной цепью эащищаерого в предлагаемом устройстве под- мого генератора и согласования с вели ключены к обмотке возбуждения защищае- чиной его выходного напряжения, помого генератора; облегчением согласо- скольку эти функции выполняются в вания и настройки работы реле мак- 5 устройстве выходного усилителя мощсимального напряжения, которое по ности автоматического регулятора фиг, 1, будучи подключенным к обмот- напряжения, к выходной нагрузке котоке возбуждения генератора, тем самым рого (обмотке возбуждения) и подклюв отличие от устройства прототипа не чен по изобретению вход реле макси-, требует дополнительной гальванической 10 мального напряжения.

1150697.

Фиг. 3

1150697

Составитель В. Валандин

Редактор N. Товтин Техред А.Бабинец Корректор S. Гирняк

Заказ 2156/41 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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