Синхронная электрическая машина с устройством измерения угла нагрузки

 

Изобретение относится к области электрических машин, а именно к устройствам измерения их параметров, и может быть использовано для бесконтактного измерения угла нагрузки бесщеточнмх синхронных машин, имеющих синхронный возбудитель и вращаюощйся диодный преобразователь. Целью изобретения является упрощение конструкции. Синхронная машина I содержит усилитель-ограничитель 3, блок 5 измерения сдвига фаз, блок 6 измерения опорного . (Л О) ел Од

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУбЛИК

„„SU„„1246256 А (5IJ4 Н 02 К 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3845610/24-07 (22) 17.01 ° 85 (46) 23.07.86.Бюл. ¹ ?7 (71) Центральное проектно-конструкторское и технологическое бюро крупных электрических машин (72) И.К.Амбросов, С.Я.Гриншпан и А.Б.Купцов (53) 621.211 (088,8) (56) Горский !О.M. Измерительные установки при моделировании энергосистем: Труды МЭИ, вып.ХХ, ГЭИ, 1956.

Новоселов Т.П. Блок ограничения внутреннего угла синхронного компенсатора. — Электрические станции, 1981, ¹ 5. с.67-68, (54) СИНХРОННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

С УСТРОЙСТВОМ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА НАГРУЗКИ (57) Изобретение относится к области электрических машин, а именно к устройствам измерения их параметров, и может быть использовано для бесконтактного измерения угла нагрузки бесщеточных синхронных машин, имеющих синхронный возбудитель и вращающийся диодный преобразователь.

Целью изобретения является упрощение конструкции. Синхронная машина

1 содержит усилитель-ограничитель 3, блок 5 измерения сдвига фаз, блок

6 измерения опорного сигнала, 1246256

I5

30 выходной каскад устройства измерения

7, сикЬронный возбудитель 8, вращающийся преобразователь 9 и дополнительно введенные блок 2 выделения переменной составляющей тока возбуждения и делитель частоты 4. Блок

2 включен в цепь обмотки возбуждения синхронного возбудителя и соединен

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к устройствам измерения их параметров, и может быть использовано для бесконтактного измерения угла нагрузки бесщеточных синхронных машин, имеющих синхронный возбудитель и вращающийся диодный преобразователь.

Целью изобретения является упрощение конструкции.

На фиг.1 приведена принципиаль,ная схема измерения угла нагрузки; на фиг ° 2 — диаграммы опорного напряжения (U),íàïðÿæåíèå на выходе усилителя--ограничителя (U ) и на выс ходе делителя (Ц„), Бесщеточная синхронная машина 1 содержит блок 2 выделения переменной составляющей тока возбуждения, усилитель-ограничитель 3, делитель 4 частоты блок 5 измерения сдвига фаз, блок 6 выделения опорного сигнала выходной каскад 7 устройства измерения, синхронный возбудитель 8 и вращающийся преобразователь (выпрямитель) 9.

На фиг.1 также обозначено: U напряжение питания обмотки возбуждения синхронного возбудителя 8, О, „ - напряжение на выходе выходного каскада устройства 7 измерения.

Устройство измерения угла 8 работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный переменной составляющей тока возбужцения синхронного возбудителя 8, выделяется блоком 2 выделения переменной составляющей тока возбуждения синхронного возбуждения и подается на усилитель-ограничитель 3, напряжение с его выхода поступает на делитель 4 частоты,,который обеспечивает своим выходом с усилителем-ограничителем 3, а делитель частоты 4 вклю чен между усилителем-ограничителем

3 и блоком 5 измерения сдвига фаэ, Отказ от применения специальной углоиэмерительной машины на валу синхронной машины существенно упрощает конструкцию, 2 ил, равенство частоты на его выходе с частотой питающей сети, которая является опорным сигналом. На блок 5 измерения сдвига фаз поступает сигнал с выхода делителя 4 частоты и опорный сигнал с выхода блока 6 выделения опорного сигнала. Сигнал, пропорциональный углу нагрузки, с выхода блока 5 измерения сдвига фаз через выходной каскад устройства

7 измерения подается на измеритель" ный прибор или в систему автоматического регулирования возбуждения.

H изобретении в качестве датчика положения ротора используется синхронный возбудитель 8 бесщеточной синхронной машины 1, а сигналом, определяющим положение ротора, является фаза переменной составляющей тока: возбуждения синхронного возбудителя 8. При постоянных времени цепи возбуждения синхронного возбудителя 8 обычных для бесщеточных синхронных машин 1 пульсации тока в этой цепи, обусловленные частотой питающей сети и схемой 9 преобразования, практически равны нулю. Переменная составляющая тока в обмотке возбуждения возбудителя связана с особенностями его работы на выпрямительную нагрузку. При этом вектор намагничивающей силы (н.с.) реакции якоря не остается постоян нымм по величине и положению в пространстве, что имеет, например, место в синхронном генераторе, нагруженном непосредс.твенно на активно-индуктивную нагрузку„ а колеблется в пространстве, изменяясь также по амплитуде с частотой следования коммутационных процессов во вращающемся преобразователе 9, Намагничивающая

1246256 сила реакции якоря синхронного возбудителя 8 по оси 4 определяется проекцией вектора его н.с. якоря на ось И, В кваэиустановившемся режиме работы синхронного возбудителя 8, постоянная времени цепи возбуждения много больше периода измерения н,с. якоря, поэтому суммарный поток по оси д можно считать постоянным. Компенсация переменной составляющей н.с. реакции якоря по оси д осуществляется эа счет переменного тока, индуктированного в обмотке возбуждения синхронного возбудителя 8. Известно, что фаза ЭДС якоря синхронного возбудителя 8 однозначно определяется угловым положением его ротора и, следовательно, ротора синхронной машины 1, а угол коммутации вращающегося преобразователя 9 синхронного возбудителя 8 может считаться постоянным н широких пределах измерения тока ротора синхронной машины 1.

При этом моменты перехода через нулевое значение переменной составляющей тока возбуждения синхронного возбудителя 8 определяются началом и концом коммутационного процесса во вращающемся преобразователе 9. .Так как начало процесса коммутации вентилей, например диодов, происходит в точке естественной коммутации, ЭДС якоря синхронного возбудителя 8, следовательно и фаза переменной составляющей тока возбуждения синхронного возбудителя 8 однозначно определяется угловым положением ротора синхронной машины 1, При изменении угла нагрузки синхронной машины фаза переменной составляющей тока возбуждения синхронного возбудителя 8 сдвигается относительно опорного напряжения питающей сети на величину, пропорциональную изменению угла 8 нагрузки.

Частота переменной составляющей тока возбуждения синхронного возбу-.. дителя 4 определяется по формуле

f =mHf1 где и — число фаз вращающегося преобразователя;

В 1 для схем вращающегося преобразователя 9 с нулевым выводом

В 2 для мостовых схем; — частота основной гармоники

ЭДС в якоре синхронного возбудителя 8.

Частота ЭДС якоря синхронного возбудителя 1„ определяется выражением

t>

6, p — - число полюсов возбуди;теля;

И вЂ” число оборотов синхронной машины 1, следовательно где

=m В-Е- f

Так, например, серийный промьпп25 .ленный двигатель типа СДБО 99/498ХЛ2 мощностью 630 кВт имеет Р„= 4, 1 = 3, В = 1 (вращающийся преобразователь 9 с нулевым выводом)

= 50 Гц, Р, = 6, следовательно

30 -f = 225 Гц, 2

Для проведения измерения сдвига фаз необходимо получить равенство частот: опорной, т.е ° частоты питающей сети, и частоты сигнала на выхо35 де делителя частоты, т ° е. определить коэффициент деления

К = 1"" В - — — = 4,5.

pg р

40 Для упрощения схемы измерения можно принять К = 9, а измерение сдвига фаз производить через период опорного напряжения (фиг.2).

Использование предлагаемого уст "

45 ройства измерения угла нагрузки упрощает конструкцию устройства измерения, так как позволяет отказаться от применения специальной углоизмерительной машины или от датчи50 ка положения ротора, находящегося на валу синхронной машины, формула и з о б р е т е н И я

55 Синхронная электрическая машина с устройством измерения угла нагрузки, содержащая синхронный возбудитель с обмоткой возбуждения и якоргде р — число пар полюсов; — частота ЭДС синхронной машины.

При проведении измерения угла сдвига фаэ необходимо привести частоту сигнала f к частоте f опорного, напряжения, для чего нужно разделить частоту, на коэффициент К

К= — -- = шВ ° ,21;

1!

246?5б

Составитель В, Никаноров

Редактор В, Иванова Техред Я. Бонкало Коррек тор Е . Сирохман

Заказ 40!5/50 Тираж 63!

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Рауиская наб,, д.4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная, 4 ной обмоткой, соединенной с синхронной мащиной через вращающийся преобразователь, блок формирования опорного сигнала, подключенный к якорной обмотке синхронной электрической мащины, усилитель-ограничитель, соединенный с одним входом блока измерения сдвига фаз, к другому входу которого подключен блок формирования опорного сигнала, а к выходу— измеритель, отличающаяся тем„ что, с целью упрощения конструкции> в нее введены блок выделения переменной составляющей и делитель частоты, блок выделения переменной составляющей включен в цепь обмотки возбуждения синхронного возбудителя и соединен своим выходом с усилителем-ограничителем, а делитель частоты включен между усилите-!

О лем-ограничителем и блоком измерения сдвига фаз.