Устройство для распределения активной нагрузки между параллельно работающими трехфазными электрическими машинами

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического распределения активной нагрузки между параллельно работающими трехфазными электрическими мапшнами одинаковой или разной мощности при условии пропорционального разделения реактивных нагрузок. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем оценки общей несимметрии системы параллельно работающих электрических машин и выявления электоической машины с наибольшей несимю (Л со ел 00 О СО СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 J 3/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3975092/24-07 (22) 14. 11,85 (46) 07. 12.87. Бюл. Ф 45 (71) Ленинградский институт водного транспорта (72) И.А .Краснов, В.В.Сахаров, Ю.В.Аграновский и В.В.Богдашкин (53) 621 ° 313.12.024,07(088,8) (56) Москалев А.Г. Автоматическое регулирование режима энергетической системы по частоте и активной мощности. — М, — Л.: Госэнергоиздат, 1960, с. 69-73.

Патент ФРГ Ф 1261590, кл. Н 02 J 3/46, 1968.

Авторское свидетельство СССР

Р 1072178, кл. Н 02 J 3/46, 1984.

2

„„SU„„1358035 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

АКТИВНОЙ НАГРУЗКИ МЕЖДУ ПАРАЛЛЕЛЪНО

РАБОТАЮЩИМИ ТРЕХФАЗНЫМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ МАШИИАМИ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического распределения активной нагрузки между параллельно работающими трехфазными электрическими машинами одинаковой или разной мощности при условии пропорционального разделения реактивных нагрузок. Цель изобретения — расширение функциональных вазможностей путем оценки общей несимметрии системы параллельно работающих электрических машин и выявления элек- р тоической машины с наибольшей несимдиод 19 и балластный резистор 17.2 на нулевую шину 4. При протекании этого тока через резистор 17,2 падает напряжение U, которое подается на инвертирующий вход сумматора 16 кото-. рый суммируют сигналы U и U и подает выходной сигнал U ц„ на первый вход блока сравнения 11, на второй вход которого подается сигнал U c

on выхода источника регулируемого постоянного напряжения 20, выбираемый исходя из допустимой степени несимметрии распределения активной нагрузки.

Если U, U, то выходной сигнал блока сравнения 11 равен логической динице если U s six Uon то он ра вен нулю. Т.о,, зная выходной сигнал блока сравнения 11, можно сразу определить превосходит или нет степень несимметрии распределения активной нагрузки системы из параллельно работающих электрических машин заданную степень несимметрии. 1 ил.

1358035 метрией нагрузки, При работе на параллельную нагрузку электрических машин 5 по вторичным обмоткам однофазных трансформаторов тока 6 потекут фазные токи. При симметричной нагрузке электрических машин 5 токи образуют симметричную систему токов, и их „сумма равна нулю. Если изменится нагрузка одной из электрических машин, то меняется и значение фазного тока этой машины. Тогда токи образуют несимметричную систему токов, и их суммарный ток не будет равен нулю. Если мгновенное значение этого тока больше нуля, то он протекает через ключевой элемент 10, диод

18 и балластный резистор 17.1 на нулевую шину 4. При протекании тока по балластному резистору 17..1 напряжение U которое подается на соответствующий вход сумматора 16, падает.

Если мгновенное значение тока меньше нуля, то ток протекает через ключ 10, 10

20 (25

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического распределения активной нагрузки между параллельно работающими трехфаз ными электрическими машинами (синхронными генераторами, асинхронными электродвигателями и т.п.) при условии пропорционального распределения реактивных нагрузок.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем оценки общей несимметрии системы параллельно работающих электрических машин и выявления электрической машины с наибольшей несимметрией нагрузки.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит трехфазный источник питания с шинами 1-3 и шиной 4 нулевого потенциала, N трехфазных электрических машин 5; (N+i) однофазных трансформаторов 6 тока, 2(N-1) резисторов 7 и 8 и (N-1) переменных сопротивлений 9, объединенных в (N-1) "звезду" из двух резисторов 7 и 8 и переменного сопротивления 9 каждая, (N-1) ключевых элементов 10, блок 11 сравнения, элемент

И 12, генератор 13 импульсов, кольцевой регистр 14 сдвига, имеющий N ячеек (разрядов), (N-1) индикаторных элементов 15, например светодиодов, сумматор 16 два балластных (эталон ных) резистора 17.1 и 17.2, 2(N-1) диодов 18 и 19, источник 20 постоянного регулируемого напряжения, шина

"Пуск" генератора 21 импульсов и шина 22 установки в исходное состояние регистра 14 сдвига, при этом электрические машины 5 подключены к шинам

1-3 питания, в шины 1 и 2 электрической машины 5.1 включены первичные обмотки однофазных трансформаторов

6.1 и 6(N+1) тока соответственно, в шину 3 электрической машины 5.i (i = 2,N) включена первичная обмотка однофазного трансформатора б.i (i — 2,И) тока, первые отводы вторичных обмоток однофазных трансформаторов б.i (i = 1,N+1) тока объединены между собой, вторые отводы вторичных обмоток трансформаторов 6.1 и 6(N+1) тока соединены соответственно со сво13580

3 бодными отводами резисторов 7.i u

8.i (i = 2,N), к свободному отводу переменного сопротивления 9. i (i

2,N) подключен второй отвод трансформатора 6 ° i (i = 2, N) тока, нулевая точка "звезда" резисторов 7 и 8 и переменного сопротивления 9 подключена к информационному входу соответствующего ключевого элемента 10, к управляющему входу которого через 10 соответствующий индикаторный элемент

15 подключен выход соответствующей ячейки N-разрядного кольцевого регистра 14 сдвига, выход ключевого элемента 10.i (i = 2 N) соединен с ано- 15 дом диода 18.i и с катодом диода

19.i, катоды диодов 18 объединены и подключены к суммирующему входу сумматора 16, а через балластный резистор 17. 1 — с шиной 4 нулевого потенциала, аноды диодов 19 объединены и подключены к инвертирующему (вычитающему) входу сумматора 16, а через балластный резистор 17.2 — с шиной 4 нулевого потенциала, выход сумматора 25

16 подключен к первому входу блока 11 сравнения, к второму входу которого подключен выход источника 20 регулируемого постоянного напряжения, выход блока сравнения связан с первым 30 входом элемента И 12, к второму входу которого подсоединен выход генератора 13 импульсов, а выход элемента И соединен с входом кольцевого регистра 14 сдвига, к входу генератора 13 импульсов подключена -шина 21 "Пуск", а к второму входу кольцевого регистра

14 сдвига подключена шина 22 установки в исходное состояние.

Резисторы 7 и 8 и переменное со- 40 противление 9 могут быть выполнены комплексными.

Генератор 13 импульсов может быть. выполнен в виде генератора заданного количества импульсов, например (N-1) ° 45

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии сигналом по шине 22 установки в исходное состояI ние возбуждается первая ячейка N-раэ-50 рядного кольцевого регистра 14 сдвига. Ключи 10 находятся в проводящем состоянии (открыты). По шине 21

TI IT

Пуск запускается генератор импуль- сов.

Предположим, что электрические машины 5 одинаковой мощности. В качестве резисторов 7 и 8 и переменных

35 4 сопротивлений 9 используются одинаковые активные сопротивления.

При работе на параллельную нагрузку электрических машин 5 по вторичным обмоткам од нофа з ных тра нсформа торов

6.тока потекут фазные токи: 6.1 ток I д1 + 6. (N+1) — ток I 6.i (i = 2,N) — ток I ;. При симметричной нагрузке электрических машин 5

4 токи ? 41, I 8, ? с образуют симметричную систему токов и их сумма равна нулю.

Предположим, что нагрузка электрической машины 5.i изменилась. При этом изменится значение тока I

Тогда токи I,, I > I ; образуют несимметричную систему токов и их сумl марный ток I 0„= I äI + I q„+ I ; Ф О.

Если i, (t) Ъ О, где i ; (t) — мгновенное значение тока 1, то ток

OT . (t) протекает через открытый клю01 чевой эЛемент 10. i диод 18, i и балластный резистор 17. I на нулевую шину 4 трехфазного источника питания.

При протекании тока по балластному резистору 17 ° I создается падение напряжения U; = I R (R — значение балластного резистора 17.I) которое подается на соответствующий вход сумматора 16. Если i (t) (О, то ток .(t) протекает через открытый клюoj чевой элемент 10. i диод 19. i и балластный резистор 17.2 на нулевую шину 4. При протекании тока i; (t) через балластный резистор 17.2 создается падение напряжения U, = Т, х х R2 (0, где R2 — значение балластного резистора 17.2, которое подается на инвертирующий вход сумматора 16 °

Сумматор 16 суммирует сигналы Б„„и

UI 2 °

В общем случае нагрузка может измениться не только у одной электрической машины 5,i. Поэтому через балластное сопротивление 17.2 потекут токи i (t), которые соответствуют о тем электрическим машинам 5, у которых ток I с увеличился по сравнению с номинальным. При этом на балластном сопротивлении 17. 1 возникает суммарное падение напряжения U, > О. l

Аналогично, через балластное сопротивление 17.2 потекут токи i,(t) (0 тех электрических машин, у которых при появлении асимметрии ток I уменьшился по сравнению с номинальным значением. При этом на балластном сопротивлении 17.2 возникает суммарное падение напряжения U О, о Сумматор 16 суммирует сиги лы и U . Выходной сигнал сумматора 16 (U, — П ) подается на первый вход блока 11 сравнения, на второй вход которого подан сигнал U., с выхода источника 20 регулируемого постоянного напряжения.. Величина U0„ выбирается исходя из допустимой степени несимметрии распределения активной нагрузки в системе из параллельно работающих электрических машин. Если U „„, Ъ U, то выходной сиг- 15 нал блока 11 сравнения равен логичесЭ кой единице, если U „,„„< U то выходной сигнал блока 11 сравнения равен нулю.

Таким образом, зная выходной сигнал блока 11 сравнения, можно сразу определить превосходит или нет степень несимметрии распределения активной нагрузки системы из параллельно работающих электрических машин за- 25 данную степень несимметрии.

Выходной сигнал блока 11 сравнения подается на первый вход логического элемента И 12, на второй вход которого подаются импульсы с выхода гене- 30 ратора 13 импульсов; Если выходной сигнал блока 11 сравнения не равен нулю, то выходные импульсы генератора 13 импульсов через элементы И 12 подаются на вход кольцевого регистра

14 сдвига, возбуждая поочередно его вторую, третью и т,д. ячейки. Выходной сигнал возбужденной ячейки кольцевого регистра 14 сдвига подается на управляющий вход соответствующего ключевого элемента 10 через соответствующий индикаторный элемент 15. При подаче сигнала на управляющий вход элемента 10 он закрывается (ключевой элемент 10 может представлять собой 45 размыкающий контакт реле, на обмотку которого подается сигнал с выхода соответствующей ячейки кольцевого регистра сдвига).

При сра батыва нии ключевого элемента 10.i (i = 2,N) происходит отключение нулевой точки соответствующей

"звезды" резисторов и переменного сопротивления от анода диода 18.i и катода диода 19.i. Тем самьнк через балластные резисторы 17.1 или 17,2 не будет протекать ток д o (t), что приведет к уменьшению выходного сиг1358035 6 нала сумматора 16. Если измененный выходной сигнал сумматора 16 стал меньше Uz<, то выходной сигнал блока

11 сравнения станет равным нулю. Аналогично и выходной сигнал элемента

И 12 будет равен нулю. В кольцевом регистре 14 сдвига останется возбужденной i-я ячейка (i = 2 N). При этом сработает индикаторный элемент

15.i, что будет свидетельствовать о том, что отключение нагрузки i-й электрической машины (i = 2,N) от нагрузки первой машины вносит наибольший вклад в общую несимметрию нагрузки системы параллельно работающих электрических машин 5.

Индикаторный элемент 15 может быть оптически соединен с регулятором активного тока соответствующей электрической машины.

Если параллельно работают электрические машины 5 различной мощности, то предварительно подбирают значение сопротивления 9 каждой "звезды" резисторов так, чтобы при номинальной нагрузке ток 1 .(t) каждой "звезды"

0i был равен нулю путем варьирования переменного сопротивления 9, В остальном принцип работы устройства не изменяется.

В результате применения предлагаемого устройства расширяются функциональные возможности за счет непрерывной оценки (измерения) общей степени несимметрии распределения активной нагрузки системы параллельно работающих электрических машин и сравнения общей степени несимметрии с заданной, что позволяет исключить аварийные ситуации, а также за счет выявления электрической машины с наибольшей несимметрией распределения активных Ч нагрузок и за счет использования устройства для распределения активной нагрузки параллельно работающих вращающихся и невращающихся электрических машин одинаковой или различной мощности.

Кроме того, упрбщается техническая реализация процесса сравнения активных нагрузок базовой и другой электрических машин за. счет использования двух резисторов и одного переменного сопрбтивления, соединенных по схеме "звезда". Упрощается техническая реализация учета различной мощности параллельно работающих электрических машин путем подбора значе035

Составитель О.Наказная

Техред М. Ходанич Корректор С.Шекмар

Редактор С.Пекарь

Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6004/54

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Ураектная, 7 1358 ния только одного переменного сопротивления "звезды". формула изобретения

Устройство для распределения активной нагрузки между параллельно 5 работающими трехфазными электрическими машинами, содержащее N трансформаторов тока, (N-1) переменных сопротивлений, 3(N-1) диодов, где N —число трехфазных электрических машин, (N-1) трансформаторов тока включены в первую фазу трехфазного четырех- проводного источника питания соответствующей электрической машины одно15 именные выводы трансформаторов тока объединены, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем оценки общей несимметрии системы параллель20 но работающих электрических машин и выявления электрической машины с наибольшей несимметрией нагрузки, в,устройство введены 2(N-1) резисторов, (N-1) индикаторных и ключевых элемен25 тов, (N+1)-й трансформатор тока, кольцевой регистр сдвига, два балластных резистора, сумматор, блок сравнения, источник регулируемого постоянного напряжения, элемент И, 30 генератор импульсов, причем N-й и (N+1) и трансформаторы тока включены во вторую и третью фазы трехфазного источника питания N-й электрической машины, одноименный зажим (N+1)-ro трансформатора-тока подключен к объединенным зажимам других трансформаторов тока, переменные сопротивления и резисторы объединены в (N-1) "звезду" из двух резисторов и одного переменного сопротивления, свободные выводы первого и второго резисторов и третьего переменного сопротивления

i-й (i = 1,N-i) "звезды" соединены со свободными выводами соответственно N-ro, (N+1)-ro u i-ro.(i = i,N-1) трансформаторов тока, нулевая точка

"звезды" соединена с информационным входом соответствующего ключевого элемента, управляющий вход которого через индикаторный элемент подключен к выходу соответствующей ячейки кольцевого регистра сдвига, а выход — с анодом первого диода и с катодом второго диода, катоды первых диодов объединены и соединены с суммирующим входом сумматора, а через первый балластный резистор — с нулевой шиной трехфазного источника питания, аноды вторых диодов объединены и соединены с инвертирующим входом сумматора, а через второй балластный резистор с нулевой шиной трехфазного источника питания, выход сумматора соединен с первым входом блока сравнения, к второму входу которого подключен выход регулируемого источника постоянного напряжения, выход блока сравнения связан с первым входом элемента

И, к второму входу которого подключен выход генератора импульсов, а выход элемента И соединен с первым входом кольцевого регистра сдвига.