Автоматический регулятор возбуждения для синхронной машины

 

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности работы путем исключения возможности перегрева и отключения синхронной машины при повторной перегрузке. Регулятор содержит регулируемый источник питания обмотки возбуждения, управляющий вход которого связан через сумматор сигналов регулирования с выходом органа сравнения, входами подключенного к датчику напряжения синхронной машины, блоку изменения уставки и ограничителю перегрузки. Ограничитель перегрузки состоит из датчика ограничиваемого параметра, измерительного и исполнительного органов. В регуляторе имеется возможность совместить с заданной точностью характеристику остывания ограничителя перегрузки с заданной характеристикой остывания синхронной машины и тем самым исключить перегрев машины при повторных перегрузках и ее отключение. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 Н 02 P 9/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

1О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4214818/24-07 (22) 25.03.87 (46) 07.04,89. Бюл. ¹ 13 (71) Лроизводственное объединение

"Уралэлектротяжмаш" им. В.И. Ленчна и Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергии (72) В.М. Катунин, В ° Г. Любарский и А.С. Шелепов (53) 621.316.722(088.8) (56) Автоматическое регулирование и управление в =.êåðãîñèñòåìàõ. - Труды

ВЭИ, — N.: Энергия, 1977, - 69, с. 7.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1020954, кп. Н 02 Р 9/14, 1981. (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ВОЗБУЖДЕНИЯ ДЛЯ СИНХРОННОЙ ИАЮГИНЫ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности работы путем

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системах автоматического управления возбужпением синхронных мапмн.

Цель изобретения — повышение надежности работы путем исключения возможности перегрева и отключения синхронной машины при повторной пер егрузке.

На фиг. 1 представлена блок-схема автоматического регулятора возбуждения для синхронной машины; на фиг. 2 = принципиальная схема примера выполнения генератора импульсов.

Автоматический регулятор возбуждения для синхронной машины содержит регулируемый источник 1 питания об„„SU„„1471279 А1 исключения воэможности перегрева и отключения синхронной машины при повторной перегрузке. Регулятор содержит регулируемый источник питания обмотки возбуждения, управляющий вход которого связан через сумматор сигналов регулирования с выходом органа сравнения, входами подключенного к датчику напряжения синхронной машины, блоку изменения уставки и ограничителю перегрузки. Ограничитель перегрузки состоит иэ датчика ограничиваемого параметра, !!змерительного и исполнительного органов. В регуляторе имеется возмож .ос.ть со IME- ñòèòü с заданной точностью характеристику .остывания ограничителя перегрузки с заданной характеристикой остывания синхронной машины и тем самым исключить перегрев машины при повторных перегрузках и ее отключение. 2 ил.

«им

«@в мотки возбуждения с управляющим входом, который соединен с выходом сумматора 2. Вход сумматора 2 подключен к выходу органа 3 сравнения с тремя входами, каждый из которых соединен соответственно с выходами датчика

4 напряжения синхронной машины, блока 5 изменения уставки, ограничителя 6 перегрузки. Ограничитель б перегрузки содержит измерительный ор- а ган 7 с входами 8 и 9, исполнительный орган 10 с входами 11 и 12 и выходами

13 и 14, датчик 15 ограничиваемого . параметра тока ротора (или статора синхронной машины), выход которого подключен к входу 8 измерительного органа 7 к входу 11 исполнительного

1471279 органа 10, вход 12 последнего подключен к выходу измерительного органа

7, вход 9 которого подключен к выходу 14 исполнительного органа 10, 5

Измерительный орган 7 содержит формирователь 16 импульсов с входами 17-?О и выходами ?1 и 22, реверсивный 8-ми разрядный счетчик 23 с входом 24 для прямого счета и входом 10

25 для обратного счета импульсов, которые подключены соответственно к выходам 21 и 22 формирователя 16 импульсов„Выход каждого разряда реверсивного 8-ми разрядного счетчика подключен к одному из входов логического элемента И-НЕ 26 с восемьювходами и логического элемента ИЛИ 27 с восемью входами. Выход первого разряда реверсивного 8 ми разрядного счетчика 23 подключен к одному- входу триггера 28, другой вход которого подключен к выходу логического элемента И-НЕ 26 и к входу l9 формирователя 16 импульсов. Выход элемента ИЛИ 27 подключен к входу 20 формирователя 16 импульсов, Формирователь

16 импульсов содержит генератор 29 импульсов с входами 30 и 31, генератор 32 импульсов с входами 33 и 34, 30 которые соединены соответственно с входами 30 и 31 генератора 29 импульсов. Компаратор 35, входы которого являются вхоцами l7 и 8 формирователя 16 импульсов и входами 8 и 9 измерительного органа 7„Вход 17 фор"

„35 мирователя 16 импульсов подключен к входу 34 генератора 32 импульсов, вход 33 которого подключен к выходу регулируемого источника 36 опорного напряжения. Выход компаратора 35 через элемент НЕ 37 соединен с третьим входом элемента И-IIE 38, второй вход которого через элемент НЕ 39 соединен с выходом генератора 29 импульсов, а первый вход элемента И-НЕ 38 является

45 входом 19 формирователя 16 импульсов вход 20 которого подключен к третьему входу элемента И-НЕ 40, второй вход последнего соединен с выходом компаратора 35, а первый вход - с выходом генератора 32 импульсов, Выходы элементов И-НЕ 38 и 40 являются ьыходами 21 и 22 формирователя 16 импульсов. Исполнитеиьный орган 10 содержит формироватеиь 41 импульсов с входа55 ми 42-,45 и выходами 46 48, реверсивный 8-ми разрядный счетчик 49 с вхоiToì 50 для прямого счета и входом 51 для обратного счета импульсов, которые подключены соответственно к выходам 46 и 47 формирователя 41 импульсов. Выход каждого разряда реверсивного 8-ми разрядного счетчика 49 подключен к одному из входов элемента И-НЕ 52 с восемью входами, и элемента ИЛИ 53 с восемью входами, а также к соответствующему входу цифроаналогового преобразователя 54, выход которого является выходом 13 исполнительного органа 10. Входы

44 и 45 формирователя 41 импульсов подключены соответственно к выходам элемента И-НГ 52 и элемента ИЛИ 53.

Формирователь 41. импульсов содер>жт генератор 55 импульсов с входами 56 и 57, генератор 58 импульсов с вхо,дами 59 и 60, которые соединены со1 ответственно с входами 56 и 57 генератора 55 импульсов через ключевой элемент 61. Выход регулируемого источника 62 опорного напряжения подключен к входу 59 генератора 58 импульсов. Управляющий вход 63 ключевого элемента 61 является входом 43 формирователя 41 импульсов. Третьи входы элементов И-НЕ 64 и 65 являются соответственно входами 44 и 45 формирователя 41 импульсов. Выход генератора 55 импульсов через элемент

НЕ 66 подключен к второму входу элемента И-НЕ 64, первый вход и выход которого подключены соответственно к выходу и первому входу элемента и-НЕ 65.

Второй вход элемента И-НЕ 65 подключен к выходу генератора 58 импульсов.

Генераторы 29, 32, 55 и 58 импульсов-идентичны. Генератор 29 импульсов содержит интегратор 67 (фиг. 2) с входами 68-70, компаратор 71 с выходами 72 и 73. Входы 68 и 69 интегратора 67 являются входами 30 и 31 генератора 29 импульсов, выход которого является выходом 72 компаратора 71. Выход 73 компаратора 71 подключен к входу 70 интегратора 67, выход которого подключен к входу компаратора 71. Интегратор 67 содержит операционный усилитель 74 с инвертирующим входом 75 и неинвертирующим входом 76. В цепи обратной связи операционного усилителя 74 включен. конденсатор 77, инвертирующий вход

75 через резисторы 78 и 79 подключен

1471279

55 к входам 68 и 69 интегратора 67, а неинвертирующий вход 76 через резистор 80 подключен на общую точку схемы. Компаратор 71 содержит опе5 рационный усилитель 81 с инвертирующим входом 82 и неинвертирующим входом 83, регулируемый резистор 84, один вход которого является входом компаратора 71, а другой — подключен IO на выход операционного усилителя 81, неинвертирующий вход 83 которого подключен к движку резистора 84. Выход операционного усилителя 81 через диод

85 подключен к выходу 73 компаратора 15

71. Выход операционного усилителя 81 через резистор 86 является выходом

72 компаратора 71 и через резистор

86 и стабилитрон 87 подключен на общую точку схемы. Инвертирующий вход 20

82 операционного усилителя 81 через резистор 88 подключен-к общей точке схемы.

В нормальном режиме работы синхронной машины положительное напряжение, 25 пропорциональное току ротора или статора синхронной машины в зависимости от того, какой из них больше, с выхода датчика 15 ограничиваемого параметра поступает на первый вход компаратора 35, на входы 31, 34 и 60 генераторов 29, 32 и 58 импульсов и на основной вход ключевого элемента 61. Поступающее напряжение сравнивается в генераторах 29 и 32

35 с отрицательным напряжением источника 36 опорного напряжения, а в генераторе 58 и компараторе 35 с отрицательным напряжением источника 62 опорного напряжения. И в этом режиме напряжение с выхода датчика 15 не превьппает напряжений уставок генераторов 29, 32 и 58 и компаратора

35. При этом на выходе компаратора

35 напряжение положительное, на выходе элемента НЕ 37 сигнал логического нуля, препятствующий прохождению импульсов с генератора 29 на счетный вход 24 реверсивного счетчика 23..

На выходе первого разряда счетчика 23 сигнал логического нуля уста- навливает триггер 28 в положение, при котором на управляющем входе 63 ключевого элемента 61 формируется сигнал логического нуля.; При этом напряжение с выхода датчика 15 на генератор 55 не поступает, импульсы на выходе генератора 55 не формируются и заполнение счетчика 49 не происходит. При перегрузке синхронной машины по току возбуждения (превышение тока выше, например 1,1 номинального значения) напряжение с выхода датчика 15 превышает уставку генератора 29 и компаратора 35. При этом на выходе компаратора 35 формируется сигнал логического нуля, поступаюший на вход элемента И-HE 40, препятствуя прохождению импульсов с выхода генератора 32 (в случае ложного формирования импульсов), на счетный вход 25 счетчика 23. Одновременно на выходе элемента НЕ 37 формируется -сигнал логической единицы, разрешающий прохождению импульсов с выхода генератора 29 через элементы

НЕ 39, элемент И-НЕ 38 на счетный вход 24 счетчика 23, обеспечивающий прямой счет импульсов. Частота импульсов с выхода генератора 29 пропорциональна величине перегрузки.

Время заполнения счетчика определяется величиной перегрузки синхронной машины. При заполнении реверсивного счетчика, что соответствует нагреву синхронной машины до предельно допустимой температуры, на выходе элемента И-НЕ 26 формируется сигнал логического нуля, поступающий на вход элемента И-НЕ 38, препятствуя дальнейшему счету импульсов счетчиком 23.

С выхода элемента И-HE 26 сигнал поступает также на триггер 28, который переходит в новое устойчивое состояние, на его выходе формируется сигнал логической единицы, поступающий на управляющий вход 63 ключевого элемента 61, разрешающий прохождению напряжения с выхода датчика 15 на вход генератора 55. Импульсы с выхода генератора 55 через элемент HE 66, элемент И-НЕ 64 поступают на счетный вход 50 счетчика 49, обеспечивая прямой счет импульсов.

По мере заполнения реверсивного счетчика 49 на выходе цифроаналогового преобразователя 54 растет напряжение, поступающее на вход органа 3 сравнения, снижающее величину тока возбуждения синхронной машины.

При заполнении реверсивного счетчика 49 на выходе элемента И-НЕ 52 формируется сигнал логического нуля, поступающий на вход элемента

И-НЕ 64, препятствующий прямому счету импульсов реверсивным счетчиком

49.

1471279

При снижении тока возбуждения (например, до значения 1.05 номинального) режим .остывания синхронной машины, напряжение на выходе компа5 ратора 35 положительное и не препятствует прохождению импульсов с выхода генератора 32 через элемент

И-НЕ 40 на счетный вход 25 счетчика 23, обеспечивая обратный счет импульсов. С выхода элемента НЕ 37 сигнал логического нуля поступает на вход элемента И-НЕ,38, препятствуя прохождению импульсов с выхода генератора 29 на счетный вход 24 счетчика 23. При заполнении счетчика 23 на выходе элемента ИЛИ 27 формируется сигнал логического нуля, поступающий на вход элемента И-НЕ 40, прекращая дальнейший счет импульсов.

Триггер 28 переходит в новое устойчивое состояние, на его выходе формируется сигнал логического нуля„ по ступающий на вход 63 ключевого элекента 61, отключая напря>кение с выхода датчика 15 с входа 57 генератора 55 импульсов. Генератор 55 импульсы не формирует., а генератор

58 формирует. С выхода генератора

58 импульсы -серез элемент И-НЕ 65 поступают на счетный вход 51 реверсивного счетчика 49, обеспечивая обратный счет импульсов. При заполнении счетчика 49 на выходе элемента

ИЛИ 53 формируется сигнах логического нуля поступающий на вход элемен та И-НЕ 65» пре гятствуя дальнейшему счету импульсов реверсивным "четчиком 49.

Цепи, связывающие первый вход и выход элемента И-HE 64 соответствен" но с выходом и первым входом элемента И-НЕ 65, исключают подачу импульсов по входу 51 реверсивного счетчика 49 и разрешают подачу импульсов по входу 50 реверсивного счетчика (в режиме перегрузки синхронной машины), а также исключают подачу импульсов по входу 50 и разрешают подачу импульсов по входу

51 реверсивного счетчика 49 (в релшме остывания синхронной машины), что исключает сбои в работе реверсивного счетчика 49 при ложном формировании импульсов в противоположных каналах

jjJIpавления. 55

Генератор 29 импульсов (фиг. 2) работает следующим образом.

Когда выходное напряжение операционного усилителя 81 и компаратора

71 имеет максимальное положительное значение, диод 85 смещен в обратном направлении и напряжение на выходе интегратора 67 линейно уменьшается со скоростью„ определяемой амплитудой входного положительного напря>кения. Это напряжение является результатом суммирования напряжений, поступающих на входы 30 и 31 генератора 29 импульсов. Снижение напряжения на выходе интегратора 67 происходит до тех пор, пока оно не превысит напряжения, снимаемого с движка резистора 84. В этот момент компаратор 71 переключа.ется в другое состояпие, при котором напряжение на выходе операционного усилителя 81 равно максимальному отрицательному значению, диод 85 открывается и выходное положительное напряжение интегратора 6? быстро нарастает до тех пор, пока не превысит напряжения, снимаемого с движка резистора 84.

При этом компаратор 71 возвращается в первоначальное состояние, и цикл повторяется. Частота выходных импульсов генератора 29 (определяющая скорость счета импульсов реверсивным счетчиком) настраивается резистором

84, Стабилитрон 87 ограничивает амплитуду выходного напряжения генератора импульсов. В автоматическом регуляторе возбуждения имеется возможность совместить с заданной точностью характеристику остывания ограничителя перегрузки с заданной характеристикой остывания синхронной машины и тем самым исключить перегрев синхронной

MBIlIHHhl при повторных перегрузках и вывод синхронной машины из работы.

Формула и з обретения

Автоматический регулятор возбуждения для синхронной машины, содержащий регулируемый источник питания обмотки возбуждения, управляющим входом связанный через сумматор сигналов регулирования с выходом органа сравнения, к входам которого подключены выходы датчика напряжения синхронной машины, блока изменения уставки и ограничителя перегрузки, выполненного в виде датчика ограни иваемого параметра и последова1471279

40 тельно соединенных измерительного и исполнительного органов, при этом датчик ограничиваемого параметра связан с вторыми входами первых генера5 торов импульсов измерительного и исполнительного органон, первые входы первых генераторов обоих органов подключены к регулируемым источникам опорного напряжения соответ=тв —.ощего р органа, реверсивный N-разрядный счетчик измерительного органа выходами соединен с N-входами логического элемента И- IE соответствующего органа, выходы N-разрядного счетчика исполни- )5 тельного органа связаны через цифроаналоговый преобразователь с выходом этого органа, являющегося и .выходом ограничителя перегрузки, а также компаратор измерительного органа и ло- 2п гический элемент HE и три логических элемента И-НЕ исполнительного органа, выходы первого и второго логических элементов И-НЕ соединены соответственно с одним из входов другого эле- 25 мента и связаны соответственно с входами прямого и обратного счета реверсивного И-разрядного счетчика того же органа, выход логического элемента НЕ соединен вторым вхо- 3О дом первого логического элемента

И-НЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы путем исключения возможности перегрева и отключения синхронной машины при повторной перегрузке, в измерительный орган введены второй генератор импульсов, два логических элемента HE два логических элемента И-НЕ с тремя входами, логический элемент ИЛИ с N-входами и триггер с двумя входами, в испол нительный орган введены второй генератор импульсов, логический элемент

ИЛИ с N-входами и ключевой элемент, первый и второй логические элементы

H-НЕ этого органа выполнены с тремя входами, а третий — с N-входами, при этом первый вход компаратора и вторые входы первого и второго генератора импульсов измерительного органа объединены между собой, а выходы первого генератора и компаратора через соответствующие логические элементы НЕ соединены с вторым и третьим входами первого, введенного логического элемента И-НЕ того же оргаиа, первым входом подключенного к выходу логического элемента И-НЕ с

N-входами и второму вхо;.у триггера этого же органа, первый вход триггера соединен с выходом первого разряда реверсивного счетчика, соединенного

N-выходами с N-входами логического элемента ИЛИ измерительного органа, выход указанного элемента ИЛИ подключен к третьему входу второго введенного-логического элемента И-НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами второго генератора импульсов и компаратора того же органа, в котором первые входы обоих генераторов импульсов объединены между собой, выходы введенных первого и второго логических элементов И-НЕ соединены соответственно с входами прямого и обратного счета реверсивного N-разрядного счетчика, а второй вход компаратора соединен с объединенными первыми входами генераторов импульсов исполнительного органа, второй вход первого из которых через ключевой элемент, а второго — непосредственно связаны с выходом датчика ограничиваемого параметра, выходы указанных генераторов импульсов связаны с вторыми входами соответственно первого и второго логических элементов И-НГ, причем первый — через логический элемент

НЕ того же органа, третий вход первого логического элемента И-НЕ исполнительного органа соединен с выходом третьего логического элемента И-HE а третий вход второго логического элемента И-НŠ— с выходом логического элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам реверсивного N-разрядного счетчика и входом третьего логического элемента И-НЕ этого же органа, управляющий вход ключевого элемента исполнительного органа соединен с выходом триггера измерительного органа.

1471? 79

Фиг.1

Составитель Б. Гудовский

Техред lI.Îëèéíûê Корректор А. Обручар

Тираж- 548 Подписное комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Редактор Г, Гербер

Заказ 1616/ 94

ВНИИПИ Государственного

113035;, Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

99 t9