Способ 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 машинами одинаковой или разной мощности при условии пропорционального разделения реактивных нагрузок. Цель изобретения - повьшение точности и быстродействия . При этом в номинальном режиме суммируют сигналы, пропорциональные токам первой и второй фаз первой электрической машины и третьей фазы i-й электрической машины (i . 2,N; N - число электрических машин ), изменяют значение сигнала, пропорционального току третьей фаэы i-й электрической машины, до достижения нулевого значения указанной суммы и в рабочем режиме увеличивают коэффициент усиления регулятора фазного тока, если эта указанная сумма больше нуля, а если меньше, то уменьшают, 1 3.п. ф-лы, 5 ил. с (Л со 01 QO о 00 о:

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3975092/24-07 (22) 14.11.85 (46) 07.12.87 ° Бюл. № 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) Авторское свидетельство СССР

¹ 758380, кл. H 02 J 3/46, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1026237, кл. Н 02 J 3/46, 1983.

Авторское. свидетельство СССР

¹ 1072178, кл . Н 02 J 3/46, 1984. (54) СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОЙ НАГРУЗКИ МЕЖДУ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИМИ

ТРЕХФАЗНЫМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ МАШИНАМИ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического распределения активной

„,,SUÄÄ 1358036 ц114 Н 02 3 3/46 нагрузки между параллельно работающими трехфазными электрическими машинами одинаковой или разной мощности при условии пропорционального разделения реактивных нагрузок. Цель изобретения — повышение точности и быстр од ей с твия . Пр и э то м в номи нал ь ном режиме суммируют сигналы, пропорциональные токам первой и второй фаз первой электрической машины и третьей фазы i-й электрической машины (i

2,N; N — число электрических машин), изменяют значение сигнала, пропорционального току третьей фазы i-й электрической машины, до достижения нулевого значения указанной суммы и в рабочем режиме увеличивают коэффициент усиления регулятора фазного тока, если эта указанная сумма больше нуля, а если меньше, то уменьшают.

1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1358036

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автомажческого распределения активной нагрузки между параллельно работающими трехфазными электрическими машинами

5 (трансформаторами, трехфазными электродвигателями, синхронными генераторами и т.п) при условии пропорционального распределения реактивных на-10 грузок.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности процесса распределения активных нагрузок. На фиг.1-3 приведены устройства, реализующие предлагаемый спрсоб распределения, на фиг.4 и 5 — векторные диаграммы, поясняющие принцип работы устройств, изображенных на фиг.1-3.

Устройство (фиг.1) содержит трех- 20 фазный источник питания с шинами 1-3 (например, шины А, В, С) и шиной 4 нулевого потенциала, N трехфазных электрических машин 5 (например, асинхронных электродвигателей, сии- 25 хронных генераторов, трансформаторов и т-.д.), (N+1) однофазных трансформаторов 6 тока, 3 (N-1) резисторов (в общем случае, комплексных), объединенных в (N-1) "звезду" из трех ре- 30 зисторов 7-9 каждая, (N-1) чувствительных элементов 10, при этом резистор 9 выполнен переменным, электрические машины 5 подключены к шинам

1-3, в шины 1 и 2 источника питания электрической машины 5. 1 включены первичные обмотки однофазных трансформаторов 6.1 и 6 ° (N+1) тока соответственно, в шину 3 источника питания электрической машины 5.1 (1 = 40

= 2,И) включена первичная обмотка однофазного трансформатора 6,1 (1 = 2, N) тока, первые отводы (одноименные отводы) вторичных обмоток однофазных трансформаторов 6.i (i = 1,N+1) тока объединены между собой, вторые отводы вторичных обмоток трансформаторов

6.1 и 6.(N+1) тока соединены соответственно со свободными отводами резисторов 7.i и 8.i (i = 2,N), к свободному отводу переменного pe3истора

9.1 (i = 2,N) подключен второй отвод вторичной обмотки трансформатора б.i (i = ?,N) тока, между нулевой точкой

"звезды" резисторов 7-9 и нулевой шиной 4 фазного источника питания включен чувствительный элемент 10.

Схема устройства (фиг.2) отличается от схемы устройства, изображенного на фиг.1, тем, что отсутствует шина нулевого потенциала трехфазного источника питания, а чувствительный элемент 10.i включен между нулевой точкой "звезды" резисторов 7 ° i 8.1 и 9.i и нулевой точкой трехфазной электрической машины 5,i например трехфазного асинхронного электродвигателя. Роторы электродвигателей кинематически соединены с нагрузкой (на фиг.2 эта связь не указана), Устройство (фиг.3) содержит трехфазный источник питания с шинами 1-3 (например, шина А, В, С) и шиной 4 нулевого потенциала, N трехфазных асинхронных электродвигателей 5 с фазным ротором, (N-t) "звезд" из трех резисторов 7-9 и (N-i) чувствительных элементов 10, при этом резистор 9 выполнен переменным, к шинам 1-3 трехфазного источника питания подключены N трехфазных асинхронных электродвигателей с фазным ротором, к свободным отводам первой и второй роторных обмоток электродвигателя

5.1 подключены свободные отводы резисторов 7.i и 8.i (i = 2,N), сво- бодный отвод переменного резистора

9.i связан со свободным отводом третьей роторной обмотки i-ro асинхронного электродвигателя 5.i, между нулевой точкой i-й "звезды резисторов

7.i 8.i и 9.i и нулевой шиной 4 трехфазного источника питания включен чувствительный элемент 10.

Обмотки ротора асинхронного электродвигателя 5 включены "звездой" с нулевой точкой. Чувствительный элемент 10.может быть включен между нулевой точкой "звезды" обмоток ротора и нулевой точкой трехфазного источника питания, Устройство (фиг.1) работает следующим образом, Предположим, что электрические машины 5 одинаковой мощности. Тогда в качестве резисторов 7-9 можно использовать одинаковые резисторы, например активные сопротивления.

При работе на параллельную нагрузку электрических машин 5.по вторичным обмоткам однофазных трансформаторов 6 тока потекут фазные токи: через вторичную обмотку 6. 1 — ток

1 ;, через 6.(N+1) — ток Х В., через

6 i (i = 2 N) — ток I

При одинаковой нагрузке электрических машин 5 токи I <, I >; I z135803й зистора 9.i подобрано так, чтобы обеспечить условие I = 0. е

В остальном принцип распределения активной нагрузки не изменится. При этом будет контролироваться значение отклонения активных нагрузок машин (кроме i-й) от первой и значение отклонения отношения мощностей 1-и машины и первой (так как мощность машины 5.i отличается от мощности машины 5.1) .

В отдельных случаях, когда используется трехфазный источник питания без нулевой шины, но трехфазная электрическая машина имеет статорные 06мотки, соединенные "звездой" с доступной для подключения нулевой точкой, целесообразно использовать для распределения активной нагрузки устройство на фиг.2. Принцип работы данного устройства не отличается от ра— боты устройства, изображенного на фиг.1, Устройство (фиг.3) работает следующим образом.

При работе на нагрузке асинхронного электродвигателя (АЭД) с фазным ротором 5 е 1 (1 = 1, И) по фаз ным обмоткам ротора протекают соответствующие токи. При одинаковой нагрузке

АЭД и их одинаковой мощности сумма токов, проходящих через резисторы 7— образуют симметрич ную систему токов.

Согласно теории трехфазных электрических цепей

i„= iA,+ i„+ i„=0 (или 0 oi = О), (1) где I — ток, протекающий через чувствительный элемент. 10 ° i (если он реагирует на ток

Т01)

U . — напряжение между нулевой 10

Îi точкой i-й звезды переменных сопротивлений и нулевой шиной трехфазного источника питания.

В зависимости от схемного решения 15 чувствительный элемент 10 может реагировать на ток Io; или на значение напряжения (разности потенциалов).

Если чувствительный элемент 10 реализован в виде трансформатора, то при 20 выполнении условия (1) по первичной обмотке ток не протекает.

Это означает, что нагрузка всех электрических машин одинакова, и асимметрия нагрузки равна нулю (отсутствует).

Предположим, что нагрузка электрической машины 5.i изменилась, При этом изменится ток I . Тогда, токи

? ;, I;, Т, образуют несимметричную систему токов. Ток I ; Ф О. При про— хождении тока I . чувствительный элеОс мент 10 ° i сработает и подает сигнал на исполнительное устройство (на фиг.1 не показано).

Если электрической машиной 5.1 является синхронный генератор, то чувствительный элемент 10.i будет подавать сигнал на исполнительное устройство — серводвигатель, При этом серводвигатель работает на изменение подачи топлива в дизель так, чтобы свести величину I,. к нулю.

О1

Предположим теперь что электри 45 ческая машина 5 ° i по мощности отличается от электрической машины 5.1.

Для использования предлагаемого способа необходим предварительный подбор сопротивлений резисторов 7.i 8.i и 9.i таким образом, чтобы в исходном состоянии (в режиме номинальной нагрузки) ток Т,, = О.

На фиг.4 приведена векторная диагРамма токов для случая, когда мощность электрической машины 5.i меньше (больше) мощности машины 5,1. На фиг.5 приведена векторная диаграмма гоков для случая, когда значение ре9, равна нулю, т.е. где I, †комплекс действующего значения тока, протекающего через чувствительный элемент 9.i (i = 2,N);

Aiр 8ip

I, — соответственно комплексы действующих значений токов в первой и второй обмотках ротора АЭД 5. l и в третьей обмотке ротора АЭД 5.i.

При отличии нагрузки АЭД 5.i от нагрузки АЭД 5.1 изменится ток сip

Тогда значение I в выражении от (2) не будет равно нулю, и через чувствительный элемент 9. i потечет ток

Ф О. При этом чувствительный элемент 9.i срабатывает и подает сигнал на исполнительное устройство (на фиг.3 не показано), который изменяет ,нагрузку АЭД 5. i» так, чтобы выполнить условие Ia; - О.

Если в номинальном режиме работы мощность АЭД 5 ° i отличается от 5.1, о то при одинаковых значениях сопротив1358036 лений 7 i 8 i и 9.i ток I Ф О, так как токи I, I p p> I ° «;e обЯ р Р Cip разуют симметричную систему токов.

Чтобы выполнялось условие (2) необЭ

5 ходимо изменить сопротивление 9,i так,. чтобы в номинальном режиме выполнялось условие I; = О.

В остальном принцип распределения активной нагрузки не изменится. При этом будут контролироваться значения отклонения активных нагрузок АЭД (кроме i-го АЭД) от первого АЭД и величина отношения мощностей i-ro

АЭД и первого АЭД.

В результате применения предлагаемого способа повышается быстродействие процесса распределения активной нагрузки путем одновременного сравне- 2О ния нагрузки всех электрических машин с базовой, повышается точность распределения активной нагрузки за счет учета параметров окружающей сре-. ды, параметров обмоток электрических 25 машин, неполнофазных режимов работы, а также расширяются функциональные возможности устройства за счет использования его для распределения активной нагрузки параллельно работа- Зд ющих вращающихся и невращающихся трехфазных электрических машин и для электрических машин различной или одинаковой мощности, имеющих один общий трехфазный источник питания или несколько (в общем случае) трехфазных источников питания, а также для контроля технического состояния электрических машин, 1

Формула и э обретения

1. Способ распределения активной нагрузки между параллельно работающими трехфазными электрическими машинами, заключающийся в том, что в ра- бочем режиме при чоэникновении отклонения фаэного тока электрической машины от заданного значения изменяют коэффициент усиления регулятора фазного тока в сторону снижения этого отклонения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности распределения активных нагрузок, в номинальном режиме суммируют сигналы, пропорциональные токам первой и второй фаз источника питания первой электрической машины и току третьей фазы источника питания i-й электрической машины (i = 2,..., N; N — число параллельно работающих электрических машин), из-» меняют сигнал, пропорциональный току третьей фазы источника питания i-й электрической машины, до получения вышеупомянутой суммы сигналов, равной нулю, и если эта сумма больше нуля, то увеличивают коэффициент усиления регулятора фазного тока, а если меньаге то уменьшают.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что для получения вышеупомянутой суммы сигналов, равной нулю, умножают сигнал, пропорциональный току третьей фазы источника питания i-й электрической машины, на коэффициент пропорциональности активных мощностей первой и 1-й электрических машин, 1358036

1358036

jc eu

/ Ус " мил

Р

2,Ф) иг.

Составитель О. Наказная

Техред М.Ходанич Корректор О.Кравцова

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. Проектная, 4