Синхронная электрическая машина с устройством для ограничения перенапряжений

 

Использование: бесщеточные системы возбуждения синхронных машин. Сущность изобретения: устройство для ограничения перенапряжений ротора содержит блоки варисторов. Каждый блок размещен в отдельном корпусе, закрепленном на несущем колесе вентильного выпрямителя, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Н 02 К 19/36, 11/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) г

СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (- :

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4836582/07 (22) 07,06,90 (46) 07.01.93. Бюл. N 1 (71) Ленинградское производственное элек..тромашиностроительное обьединение

"Электросила" им. С,М.Кирова (72) В.К,Воробей, Н,И,Богданов, В,Б.Кощеев, В.Г. Новгородских и В, Г, Шалаев (56) Богданов Н,И„Воробей В,К, и.др. Проблемы создания и перспективы развития бесщеточных систем возбуждения турбогенераторов и синхронных компенсаторов, В сб. "Бесщеточные системы возбуждения мощных турбогенераторов и синхронных компенсаторов", ВНИИэлектромаш, Л., 1977, с. 18.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для ограничения перенапряжений, возникающих на роторе бесщеточного возбудителя синхронной машины — турбогенератора, синхронного компенсатора или двигателя. Причинами возникновения перенапряжений являются коммутации роторных вентилей вращающегося бесщеточного возбудителя, а также аварийные процессы в основной синхронной машине — асинхронный ход, несинхронное включение в сеть, пуск и т,д.

Известно устройство для ограничения в ысокочастотн ых коммутационных перенапряжений на роторных диодах и тиристорах вращающегося выпрямителя, выполненное в виде цепочек R-С, подключаемых параллельно роторным вентилям и устанавливаемых на .вращающемся выпрямителе. Их недостатком является то, что они не ограничивают низкочастотные аварийные перенапряжения со стороны ро„„5U „„1786608А1 (54) СИНХРОННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ (57) Использование; бесщеточные системы возбуждения синхронных машин, Сущность изобретения: устройство для ограничения перенапряжений ротора содержит блоки варисторов. Каждый блок размещен в отдельном корпусе, закрепленном на несущем колесе вентильного выпрямителя. 3 ил. тора основной синхронной машины, возникающие при аварийных режимах, описанных выше. Кроме того, повреждение цепочек R-С может привести к аварии бесщеточного возбудителя. В частности, несколько таких аварий произошло на бесщеточных возбудителях турбогенераторов мощностью 1000 МВт Калининской и

Запорожской АЭС, Для ограничения аварийных перенапряжений в бесщеточных системах возбуждения турбогенераторов применяются вакуумные разрядники с сопротивлениями, подключаемые к вращающемуся выпрямителю через вспомогательный щеточно-контактный аппарат ввиду больших центробежных ускорений ротора при частоте вращения n = 3000 об/мин и диаметре =1 м (до 70000 м /с). Недостатком этого устрой2 ства является то, что оно не ограничивает коммутационные перенапряжения и необ1786608 другими элементами.

30

55 ходимо применение щеточно-контактного ап па рата.

Наиболее близким к предлагаемому решению является защитное сопротивление, подключаемое к выводам вращающегося выпрямителя и обмотки возбуждения синхронного компенсатсра. Ввиду малой частоты вращения и соответственно центробежных ускорений (750 об/мин) оно установлено на вращающейся части и выполнено в виде ленты, намотанной на обод ротора, рядов и слоев. Его недостатком является то, что оно не ограничивает коммугэционные перенапряжения, в нем постоянно выделя отся потери и оно не может быть использовано при больших центробежных ускорениях (n = 3000 об/мин), Целью изобретения является повышение надежности, расширение области применения, Указанная цель достигается тем, что в синхронной электрической машине с устройством для ограничения перенапряжений, подключенным к обмотке ротора и размещенным на выпрямителе возбудителя машины, устройство ограничения перенапряжений снабжено установленнымй каждый в своем корпусе блоками варисторов с двумя электродами на блок, один из которых служит основанием блока, а другой пропущен через отверстие корпуса, причем между варисторами в блоке и вторым электродом установлена демпфирующая прокладка из изоляционного материала, варисторы соединены с вторым электродом с помощью плавкой вставки и поджаты-к первому через демпфирующую прокладку с помощью, например, тарельчатсй пружины, которая опирается на корпус с его внутренней стороны.

Новизна предлагаемого технического решения заключается в новой совокупности признаков, при взаимодействии сообщающих объекту новое свойство, заключающееся в обеспечении надежного функционирования варисторов, благодаря которому возможно достижение сверхсуммарного положительного эффекта, а именно повышение наде>кнссти, расширение области применения, Исключение хотя бы одного из признаков может привести к повреждению вращающегося выпрямителя, бесщеточного возбудителя. Таким образом, можно констатировать существенность заявляемых отличий, На фиг. 1 представлена схема размещения устройства; на фиг, 2, 3 — сечение устройства, соответственно продольное и поперечное.

Устройство для ограничения перенапряжений ротора синхронной машины содержит блоки варисторов 1 (фиг, 1), установленные в окне 2 на внутренней поверхности несущего колеса 3 вращающегося выпрямителя совместно с диодами и

Каждый элемент устройства ограничения перенапряжений содержит блок варисторов 1, включающий в себя один или несколько варисторов, основание 4, являющееся одновременно одним иэ электродов (нижним), плавкую вставку предохранителя

8, изолирующую прокладку 7, проводник 9, изолирующую втулку 11, пружину 12, второй электрод 5 (верхний}, корпус 6, Причем варисторы 1 положены на основание 4, нижний слой предохранителя, выполненный из проводящего материала в виде диска, уложен на верхнюю поверхность варистора, а верхний слой предохранителя имеет плавкую вставку 8, выполненную в виде утоньшения проводящего материала, и соединяется с помощью проводника 9 с верхним электродом 5 блока варисторов, Верхний и нижний слой предохранителя изолированы друг от друга прокладкой 7.

Детали элемента устройства ограничения сжаты тарельчатой пружиной 12 через изолирующую втулку 11 с помощыс корпуса 6, который прикрепляется к основанию 4, Тарельчатая пру>кина 12 применена для осуществления нормированного усилия прижатия контактов при отсутствии вращения и неподвижном ycrpoAcTse, Втулка 11 служит для равномерной передачи давления пружины 12 на верхнюю поверхность предохранителя и изолирования пружины от нее. Прокладка 7 изолирует оба слоя проводящего материала предохранителя друг от друга, Устройство ограничения перенапряжений работает следующим образом.

Если величина напря>кения нэ диодах или на выходе вь,прямителя превосходит величину напряжения ограничения варистора, по нему начинает протекать ток, а напряжение ограничивается, При электрическом пробое блока варисторов 1 по предохранителю 8 протекаетток короткого замыкания, откл>сча сщий повре>кденный блок варисторов, При этом в случае возникновения электрической ду и корпус 6 предотвращает проникновение дуги к токоведущим частям вращающегося выпрямителя и предупреждает развитие "кругового огня"

При механическом разрушении блока варисторов 1 корпус 6, в который он помещен, предотвращает разлетание осколков

1786608 варисторов и повреждение вращающегося выпрямителя.

Элементы конструкции устройства: пружина 12, изолирующая втулка 11, корпус 6, демпфирующая прокладка 7, нижнее осно- 5 вание 4 и винтовое соединение необходимы для осуществления прижима и электрического контакта при неподвижном роторе синхронной машины, например, при пуске синхронного компенсатора или двигателя, 10

При этом в роторе синхронной машины возникают перенапряжения, которые необходимо ограничивать при помощи блока варисторов 1. Прокладка7 осуществляет выравнивание давления на блок варисторов и 15 предотвращает его раздавливание, Технико-экономический эффект от применения в синхронных электрических машинах устройства ограничения перенапряжений заключается в следую- 20 щем..

Появляется возможность использовать устройство для ограничения высокочастотных коммутационных перенапряжений и, следовательно, отказаться от роторных це- 25 почек R-С, Расширяется область применения устройства, повышается надежность машины.

Появляется возможность устанавливать устройство ограничения высокочастот- 30 ных коммутационных и низкочастотных аварийных перенапряжений на роторе высокооборотных синхронных машин (n = 3000 об/мин).

Исключаются электрические потери, постоянно выделяющиеся в защитном сопротивлении, повышаются надежность и

КПД, Формула изобретения

Синхронная электрическая машина с устройством для ограничения перенапряжений, подключенным к обмотке ротора и размещенным на несущем колесе вентильного выпрямителя машины, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения надежности, устройство ограничения перенапряжений снабжено установленными каждый в своем корпусе блоками варисторов с двумя электродами на блок, один из которых служит основанием блока, второй электрод пропущен через отверстие корпуса, между варисторами в блоке и вторым электродом установлена демпфирующая прокладка из изоляционного материала, варисторы соединены с вторым электродом с помощью плавкой вставки и поджаты к первому электроду через демпфирующую прокладку, например, тарельчатой пружиной, которая опирается на корпус с его внутренней стороны. 1 786608 ю

Составитель В.Воробей

Техред М,Моргентал Ксрректор И,Шмакова

Редактор Л.Пигина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Угжгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 254 Тира>к Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

".13035, Москва, )К-35, Раугоская наб. 4/5