Устройство для защиты бесщеточной синхронной машины от повреждения в системе возбуждения
Изобретение относится к электротехники и может быть использовано для защиты бесщеточных синхронных машин. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Это достигается за счет введения однопорогового и двухпорогового компараторов, делителя напряжения и блока индикации. В аварийных режимах сигнал датчика переменной составляющей не остается в установленном диапазоне - либо превышает высший установленный потенциал на делителе, либо становится меньше низшего потенциала делителя. Срабатывание по низшему уровню происходит при коротком замыкании на выводах вращающего выпрямителя или при обрыве в цепи обмотки возбуждения синхронной машины. Срабатывание по высшему уровню происходит при пробое ветиля вращающегося преобразователя или при асинхронном ходе машины, связанном с потерей возбуждения врозбудителя при отказах в блоке управления. В обоих случаях происходит отключение машины с выдержкой времени, а в блоке индикации появляется соответствующая сигнализация. 3 ил.
СВОЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (51)5 Н 02 Н 7/06
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬП ИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР . I с. (21) 4408372/24-07 (22) 13.01.88 (46) 23.02.90,Бюл, Р 7 (71) Центральное проектно-конструкторское и технологическое бюро крупных электрических машин (72) А.Б,Купцов и С,Я.Гриншпан (53) 621.316,925 (088,8) (56) Абрамович Б,Н, и др, Возбуждение, регулирование и устойчивость синхронных двигателей. Л.: Энергоатоьиздат, 1983, с.62-66.
Авторское свидетельство СССР
Ф 855836, кл, H 03 Н ?/06, 1981, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ БЕСЩЕТОЧНОЙ CHHXPOHFIQA MAUIHFIb! ОТ ПОВРЕМЩЕНИЙ В СИСТЕМЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты бесщеточных синхронных машин. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, Это
Изобретение относится к электрот ехнике и может быть исполь зо вано для защиты бесщеточных синхронных машин, имеющих вспомогательный генератор переменного тока и вращающийся полупроводниковый выпрямитель, например синхронный возбудитель, при повреждениях в неподвижных и вращающихся частях системы возбуждения, Цель изобретения — расширение функциональных возможносФей путем обеспечения защиты при отказах в блоке управления, обрыве цепи обмотки воз- . буждения, пробое вентиля вращающего„„SU„„1545284 А 1 достигается эа счет введения однопорогового и двухпорогового компараторов, делителя напряжения и блока индикации. В аварийных режимах сигнал датчика переменной составляющей не остается в установленном диапазоне либо превышает высший установленный потенциал на делителе. либо становится меньше низшего потенциала делителя, Срабатывание по низшему уровню происходит при коротком замыкании на выво-;; дах вращающего выпрямителя или при обрыве в цепи обмотки возбуждения синхронной малины, Срабатывание по высшему уровню происходит при пробое вентиля вращающегося преобразователя или а при асинхронном ходе машины, связанном с. потерей возбуждения возбудителя при отказах в блоке управления, В обоих случаях происходит отключение машины с выдержкой времени, а в блоке индикации появляется соответствующая сигнализация. 3 ил, ся выпрямителя, коротком замыкании на выводах вращающегося выпрямителя, На фиг, 1 приведена блок-схема бесщеточной синхронной машины и устройства для защиты ее от повреждений в системе возбуждения; на фиг,2 — варианты выполнения отдельных блоков устройства; на фиг. 3 — зависимость напряжения возбуждения от тока возбуждения, Бесщеточная сйнхронная машина (БСМ) содержит собственно машину 1, вращающийся выпрямитель 2, синхронный возбудитель 3, блок 4 управления
3 15452 датчики 5 и 6 постоянной и переменной составляющих тока возбуждения возбудителя, делитель 7 напряжения, двухпороговый компаратор 8 со схемой ИЛИ на,цва входа, однопороговый компаратор 9, блок 10 задержки, исполнительный орган 11 блок 12 сигнализации, выключатель 13 бесщеточной синхронной машины, при этом двухпороговый 10 компаратор состоит из двух однопороговых 14 и 15 компараторов, Неинвертирующий вход первого однопорогового
14 компаратора соединен с выводом 16 делителя 9 напряжения, а вывод 17 15 соединен с инвертирующим входом второго однопорогового 15 компаратора.
На два других входа однопороговых компараторов поступает сигнал с дат,чика переменной составляющей, 20
Устройство работает следующим обра. зом.
В нормальном режиме работы БСМ че рез обмотку возбуждения возбудителя протекает ток, который содержит постоянную и переменную составляющие.
Постоянная составляющая определяется выпрямленным значением напряжения блока управления и активным сопротивлением обмотки возбуждения возбудителя, 30
Переменная составляющая определяется током фаз синхронного возбудителя и пропорциональна току возбуждечия
БСМ и обусловлена особенностями рабо: ты возбудителя через вращающийся вы прямитель на обмотку возбуждения, (выпрямительная нагрузка). В токе присутствует также переменная составляющая, связанная с пульсацией вып; рямленного напряжения блока управле- 40 ния, однако этой переменной составляющей можно пренебречь, так как индуктивное сопротивление обмотки возбуждения. возбудителя на частоте пульсаций достаточно велико по сравнению 45 с ее активным сопротивлением, Переменная и постоянная составляющие тока
>зозбуждения возбудителя выделяются с помощью датчиков 5 и 6, которые получают сигналы с резистора, имеющего Б0 сопротивления на 1-2 порядка меньше, чем активное сопротивление обмотки возбуждения возбудителя и включенного последовательно в ее цепь. Переменная составляющая усиливается и преобразуется в постоянное напряжение, Сигналы датчиков 5 и 6 поступают на двухпороговый компаратор 8.
При этом низший, отличный от нуля потенциал постоянной составляющей, снимаемый с вывода 16 делителя 7, подается на неинвертирующий вход первого однопорогового 14 компаратора, входящего в состав двухпорогового компаратора 8, а высший потенциал вывода 17 делителя подается на инвертирующий вход второго однопорогового 15 компаратора, На два других входа однопароговых компараторов поступает регулируемый сигнал датчика переменной составляющей, При настройке схемы защиты в номинальном режиме работы БСМ выбирается уровень сигна— ла датчика переменной составляющей, равный среднеарифметическому значению от низшего и высшего значения потенциалов, снимаемых с делителя 7
В нормальном режиме работы БСМ сигнал датчика переменной составляющей находится в диапазоне между высшим и низшим уровнями потенциалов делителя (фиг,3), где i< в- ток возбужден я возбудителя; 4в мин >- в но и 1 в соответственно е го минимально допустимое, номинальное и форсировочное значения; U — напряжение датчиков постоянной и переменной составляющих тока возбужцения возбудителя;
П,„„, — высший потенциал делителя;
U „„ — низший потенциал делителя;
U — напряжение датчи.са переменной составляющей; Uppzp — опорное напряжение, подаваемое на однопороговый компаратор 9, В этом случае на выходе двухпорогового компаратора сигнал отсутствует. В аварийных режимах сигнал датчика переменной составляющей не остается в установленном диапазоне: либо превышает высший установленный потенциал на делителе, либо становится меньше низшего потенциала делителя. В первом случае происходит переключение второго однопорогового компаратора и на его выходе появляется положительный потенциал, который через схему ИЛИ и блок 10 временной задержки вызывает срабатывание исполнительного органа 11, Во втором случае происходит срабатывание защиты по сигналу первого однопорогового компаратора.Срабатывание защиты по низшему. уровню TJ = / йя делителя 7 происходит при коротком замыкании на выводах вращающегося выпрямителя, При этом токи фаз возбудителя становятся синусоидальными в отличии от нормального режима, когда они имеют!
545284
5 !
О!
3Ð
50 форму, близкую к прямоугольной. Переменная составляющая резко уменьшается и происходит срабатывание днухпорогового компаратора по низшему уровню делитЕля., Аналогичная ситуация возникает при обрыве в цепи обмотки возбуждения синхронной машины, например при разрыве междуполюсной перемычки, когда сигнал датчика постоянной составляющей сохраняет свое значение, а датчик переменной составляющей выдает сигнал, связанный только с пульсациями выпрямленного напряжения блока управления, которым можно пренебречь, Срабатывание защиты по высшему уровню U = М делителя 7 происходит при пробое вентиля вращающегося выпрямителя 2 или при асинхронном ходе машины при потере возбуждения возбудителя в связи с отказами в блоке 4 управления.
При обрыве в цепи обмотки возбуждения возбудителя или отказе в блоке управления, вызывающем развозбуждение машины, когда она без нагрузки продолжает вращаться с синхронной скоростью на реактивном моменте, сигналы датчиков постоянной и переменной составляющих становятся равными нулю и за счет опорного напряжения происходит переключение однопорогового компаратора 9, сигнал которого через блок задержки вызывает срабатывание исполнительного органа 11, Таким образом, введение в схему защиты двухпорогового 8 и однопорогового 9 компараторов позволяет выявить определенные виды повреждеж и в системе возбуждения БСМ.
Для индикации вида повреждения и сохранения информации о нем после отключения машины от сети с.помощью исполнительного органа 11, воздействующего на выключатель 13 синхронной машины, в схему защиты вводится блок 12 сигнализации, В блоке расположены три схемы И на два входа по числу однопороговых компараторов в устройстве. На их первые входы поступают сигналы соответствующих однопороговьж компараторов, на вторые входы заведен сигнал исполнительного органа 1!. При повреждении в системе возбуждения после задержки по
55 времени, определяемой установкой блока !О задержки, и срабатывании исполнительного органа на одну из схем И. поступают два сигнала и происхоцят переключение триггерной схемы с соответствующей индикацией и запоминание информации о виде повреждения в системе возбуждения при последующем отключении " помощью выключателя 13 БСМ от сети.
Формула из обр етеиия
Устройство для защиты бесщеточной синхронной машины от повреждений в системе возбуждения с блоком управления тиристорами, питающим обмотку возбуждения возбудителя выпрямленным током, .содержащее датчики постоянной и переменной составляющих тока возбуждения возбудителя, предназначенные для подключения к блоку управления, блок временной задержки, выход которого подключен к исполнительному органу, выход которого предназначен для поДключения к блоку управления и выключателю генератора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения защиты при отказах в блоке управления, обрыве цепи обмотки возбуждения, коротком замыкании и пробое вентиля вращающегося выпрямителя, дополнительно введены однопороговый и двухпороговый компараторы, делитель напряжения, блок сигнализации, а исполнительный орган снабжен дополнительным выходом, который соединен с первым входом блока сигнализации, второй вход которого соединен с первым выходом однопорогового компаратора, второй выход которого соединен с входом блока задержки, который соединен также с выходом двухпорогового компаратора, два других выхода которого соединены с вторым и третьим входами блока сигнализации, а выход датчика постоянной составляющей соединен с входом однопорогового компаратора и через делитель напряжения — с первым входом двухпорогового компаратора, второй вход которого соединен с выходом датчика переменной составляющей, 1545284
Чфруду УВщрр 4Ьад Составитель С. Евдокимов.. Редактор Л,Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректор О,Ципле Подписное о Заказ 495 Тираж 471 BHHH1IH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 10!
