Статический возбудитель электрических машин

 

Использование: электротехника, в частности тиристорные электроприводы шахтных подъемных машин. Сущность изобретения: устройство содержит четырехстержневой преобразовательный трансформатор с сетевыми обмотками и вентильными обмотками, состоящими из рабочей и форсировочной частей, включенИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тиристорных электроприводах постоянного тока большой мощности.требующих форсированного возбуждения в переходных режимах.в частности для механизмов шахтных подъемных машин. Известен статический возбудитель электрических машин, предназначенный ных последовательно между собой. Обмотки своими началами через встречно-параллельно включенные тиристоры соединены с выводами переменного тока первых трехфазных вентильных мостов группы Вперед и Назад, собранных на .базе тиристоров.а концами рабочей части - с выводами переменного тока вторых трехфазных мосто в вентильных групп Вперед и Назад , собранных на базе тиристоров. Устройство содержит также датчик переменного тока, датчик постоянного тока, датчиквыпрямленного напряжения и систему управления встречно-параллельно включенными тиристорами. Наличие четырехстержневогопреобразовательного трансформатора с двумя частями вентильных обмоток, рабочей и форсировочной, включенных последовательно, и шести пар встречнопараллельно включенных тмристоров с системой управления позволяет создавать кратковременный форсировочный режим, а затем автоматически переходить в рабочий режим. При этом изменяется коэффициент трансформации в 3-4 раза и во столько же раз снижается потребление реактивной мощности статическим возбудителем. 2 ил. для возбуждения гидрогенераторов, выполненный на двух группах шестифазных преобразователей , одна из групп которого работает в период форсировки, а другая в нормальном режиме. Недостатком этой системы является, вопервых, наличие громоздкого уравнительного реактора, достигающего 20% мощности самого преобразовательного у fe Vj 00 х ON 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 M 5/27; Н 02 P 5/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАте нт с с с Р)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ", ", В. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4930821/07 (22) 23.04.91 (46) 07.01.93. Бюл. N 1 (71) Завод-ВТУЗ при Норильском горно-металлургическом комбинате им, А,П,Завенягина (72) Г.И.Иванов, С.П,Раковский и В,Г,Иванов (56) Фишлер Я,Л. и др. Преобразовательные трансформаторы, М,; Энергия, 1974, с. 173, рис, 823б.

Комплексные тиристорные электроприводы, Справочник под ред. В.М,Перельмутор, 1988, с. 22; рис, 1,2, Калашников l0,Т. и др. Электрооборудование шахтных подземных машин, М.: Недра, 1956, с, 173, рис, 5.10. (54) СТАТИЧЕСКИЙ ВОЗБУДИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН (57) Использование, электротехника, в частности тиристарные электроприводы шахтных подъемиых машин..Сущность изобретения: устройство содержит четырехстержневой преобразовательный трансформатор с сетевыми обмотками и вентильными обмотками, состоящими из рабочей и форсировочной частей, включен. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тиристорных электроприводах постоянного тока большой мощности, требующих форсированного возбуждения в переходных режимах,в частности для механизмов шахтных подъемных машин.

Известен статический возбудитель электрических машин, предназначенный

„„533 1786618 А1 ных последовательно между. собой. Обмотки своими началами через встречно-параллельно включенные тиристорй соединены с выводами переменного тока первых трехфазных вентильных мостов группы "Вперед" и "Назад", собранных на базе тиристоров,а концами рабочей части - с выводами переменного тока вторых трехфазных мостов вентильных групп "Вперед" и "Назад", собранных на базе тиристоров, Устройство содержит также датчик переменного тока, датчик постоянного тока, датчик выпрямленного напряжения и систему управления встречно-параллельно включенными тиристорами, Наличие четырехстержневого преобразовательного трансформатора с двумя частями вентильных обмоток, рабочей и форсировочной, включенных последовательно, и шести пар встречнопараллельно включенных тиристЬров с системой управления позволяет сОздавать кратковременный форсировочный режим, а затем автоматически переходить в рабочий режим, При этом. изменяется коэффициент трансформации в 3-4 раза и во столько же раз снижается потребление реактивной мощности статическим возбудителем. 2 ил. я для возбуждения гидрогенераторов, выполненный на двух группах шестифазных преобразователей, одна из групп которого работает в период форсировки, а другая в нормальном режиме.

Недостатком этой системы является, вопервых, наличие громоздкого уравнительного реактора, достигающего 20 мощности самого преобразовательного

1786618

10

25

45

55 трансформатора, во-вторых, наличие второй группы. выпрямителя даже для нереверсивного возбудителя приводит к существенному повышению габаритных размеров, Причем форсировочная группа преобразователя имеет очень низкий коэффициент использования и при выполнении статического возбудителя реверсивным габариты преобразователя еще большеувеличиваются.

Известны также статические возбудители электрических машин постоянного тока, выполненные на базе управляемой трех. фазной мостовой схемы, которые могут быть включены к питающей сети через токоограничивающие реакторы или через разде.лительные трансформаторы и могут быть выполнены в нереверсивном и реверсивном вариантах. В этих возбудителях достигается высокое использование вентильных групп преобразователя, В них форсировочный режим создается за счет глубокого регулирования выпрямленного напряжения преобразователя. Однако в этих возбудителях преобразовательный трансформатор приходится выбирать завышенной мощности с учетом коэффициента форсировки, В связи с этим эти возбудители в основном выполняют с реакторным подключением к питающей сети, Существенными недостатками этого возбудителя являются низкий коэффициент мощности, низкое качество электрической энергии в узлах подключения и низкая надежность. В установившихся режимах статический возбудитель работает с большим углом регулирования и сопровождается потреблением из сети большой реактивной мощности, а также высокочастотными выбросами напряжений при ка>кдом закрывании тиристоров. Устанавливаемые для компенсации реактивной мощности нерегулируемые статические конденсаторы при резко переменной нагрузке быстро выходят из строя, т.к. перегружаются токами высших гармонических составляющих и приводят к снижению надежности работы статического возбудителя. Используемые демпфирующие RC-цепочки, включенные параллельно к каждому тиристору, используются не эффективно, т.к. подбираются для случая неизменной статической нагрузки.

Кроме того, в случае пробоя вентиля в одном из плеч в трехфазных мостовых преобразователях в начальный момент возникает двухфазное короткое замыкание, а затем трехфазное короткое замыкание и ток короткого замыкания достигает 10-15-кратного значения от номинального тока вентиля, т.к, ограничивается тем же самым малым. индуктивным сопротивлением коммутации.

Это в свою очередь также снижает надежность работы статического возбудителя.

Таким образом, целью изобретения является улучшение энергетических показателей и повышение надежности, В статическом возбудителе электрических машин, содержащем преобразовательный трансформатор, обмотки которого расположены на трех стержнях магнитопровода, при этом сетевые обмотки соединены в звезду без нулевого провода, первые вентильные группы "Вперед" и "Назад, выполненные по трехфазной мостовой схеме на базе тиристоров и подключенные выводами переменного тока к цепям вентильных обмоток преобразовательного трансформатора и к первым демпфирующим

RC-цепочкам, трансформатор опорного напряжения, соединенный входами с выводами питающей сети, а выходом — с фильтром опорного напряжения, к которому подключена входами система импульсного фазового управления (СИФУ), высокочастотный генератор прямоугольных импульсов подключен входом к источнику питания, формирователи импульсов управления тиристорными группами "Вперед" и ."Назад" соединены первыми входами с соответствующими выходами СИФУ, вторыми входами — с выходом высокочастотного генератора, а выходами с соответствующими входами тиристоров вентильных групп

"Вперед" и "Назад", датчик переменноготока выполнен на базе однофазных трансформаторов тока, первичными обмотками каждого из которых являются шины вентильных обмоток преобразовательного трансформатора, а вторичные обмотки соединены в звезду и через разделительный трансформатор и трехфазный диодный мост с заземленной анодной группой подключены к потенциометру, ползунок которого является выходным выводом датчика переменного тока, датчик постоянного тока выполнен на базе шунта в цепи постоянного тока возбудителя, к выходным выводам которого подключен первый двухполупериод- . ный диодный мостик с заземленной анодной группой, катодная группа которого является выходным выводом датчика постоянного тока, датчик выпрямленного напряжения выполнен на базе дополнительного потенциометра, подключенного к выходным выводам статического возбудителя, к выходн ым вы водам до пол нител ь ного потенциометра подключен двухполупериодный диодный мостик с заземленной анодной группой, катодная группа которого является выходным выводом датчика выпрямленного

1786618 напряжения, согласно изобретению дополнительно снабжен шестью парами встречно-параллельно включенных тиристоров,системой управления встречно-параллельно включенными тиристорами, вторыми вентильны- 5 ми группами "Вперед" и "Назад", выполненными по трехфазной мостовой схеме нэ базе тиристоров, вторыми демпфирующими BC-цепочами, а магнитопровод преобразовательного трансформатора до- 10 полнен четвертым стержнем, вентильные

20 и третьи пары встречно-параллельно включенных тиристоров также подключены к 30 ного запоминающего устройства, первого и 50 второго дифференцирующих цепочек, двух выключателей, блока управления встречнопараллельными тиристорами, при этом блок контроля выходного напряжения содержит RCфильтр, подключенный входом к выходному 55 выводу датчика выпрямленного напряжения, первую ячейку гальванической развязки постоянного тока, подключенную входами к выходным выводам RC-фильтра, третью дифференцирующую цепочку, подобмотки преобразовательного трансформатора выполнены из двух частей, рабочей и форсировочной, причем концы рабочей части вентильных обмоток подключены шинами к входным выводам вторых трехфазных вентильных мостов на базе тиристоров, BxO" ды которых подключены к соответствующим выходам формирователей импульсов группами Вперед" и "Назад", а начала рабочей части вентильных обмоток соединены с концами форсировочной части вентильных обмоток и через четвертые, т|ятые и шестые пары встречно-параллельно включенныхтиристоров подключены к входным выводам первых трехфазных управляемых вентильных мостов, начала форсировочной части вентильных обмоток через первые, вторые входным выводам первых трехфазных управляемых вентильных мостов, к которым также подключены вторые демпфирующие

RC-цепочки, причем катодные группы первого и второго мостов "Вперед" и анодные группы первого и второго мостов "Назад" соединены между собой и при этом образован первый выходной, вывод, а анодные группы первого и второго мостов "Вперед" и катодные группы первого и второго мостов "Назад" соединены между собой и образован второй выходной вывод статического возбудителя, система управления встречнопараллельными тиристорами выполнена на основе блока контроля выходного напряжения, блока контроля постоянного тока, блока контроля переменного тока возбудителя, логического инверторэ, пяти одновибраторов, первого и второго триггеров, постоян35

45 ключенную входами к выходным выводам первой ячейки гальванической развязки постоянного тока, ячейку индикатора напряжения, подключенную входами к выходным выводам третьей дифференцирующей цепочки, блок контроля постоянного тока содержит вторую ячейку гальванической развязки постоянного тока, которая подключена своим входом к выходному выводу датчика постоянного тока, первый активный фильтр, подключенный входами к выходам второй ячейки гальванической развязки постоянного тока, первый компаратор, подключенный своим входом к выходу первого активного фильтра, блок контроля перемен ного тока содержит третью ячейку гальванической развязки постоянного тока, которая подключена своим входом к выходному выводу датчика переменного тока, второй активный фильтр, подключенный входами к выходным выводам третьей ячейкй гальванической развязки постоянного тока, второй и третий компараторы, подключенные своими входами к выходу второго активного фильтра, логический инвертор своим входом подключен через ограничительный резистор и отсека ющий диод к выходу первого компаратора, первый одновибратор входом подключен к выходу индикатора напряжения, второй одновибратор своим входом подключен к выходу первого одновибратора, третий одновибратор своим первым входом подключен к инверсному выходу второго одновибратора, а вторым входом подключен через ограничивающий резистор и отсекающий диод к выходу второго компаратора, четвертый одновибратор своим входом подключен к выходу логического инвертора, пятый одновибратор своим входом подключен к выходу четвертого одновибратора, а первый триггер своим

R-входом подключен к прямому выходу второго одновибратора, а S-входом подключен к выходу пятого одновибратора и соединен также с выходом первой дифференцирующей цепочки, которая своим входом под.ключена к источнику питания, второй триггер своим R-входом подключен через развязывающий диод к выходу логического инвертора, а S-входом подключен к выходу третьего одновибратора и соединен также с выходом второй дифференцирующей цепочки, которая своим входом подключена к источнику питания, постоянное запоминаю- щее устройство своим первым входом подключено к выходу первого триггера, вторым входом подключено к выходу второго триггера, третьим входом подключено через ограничивающий резистор и отсекающий диод к выходу третьего компарэтора, чет1706618

25

35

55 вертым входом — к первому выключателю постоянного напряжения, а пятым — к второму выключателю постоянного напряжения, блок управления. встречно-параллельными тиристорами содержит четвертый, пятый и шестой компараторы, шесть операционных усилителей; восемнадцать логических схем И, двенадцать ячеек усиления импульсов и двенадцать ячеек гальванической развязки переменного тока, входы четвертого, пятого и шестого компараторов подключены к соответствующим входам фильтра опорного напряжения, входы первого и второго операционных усилителей подключены к выходу четвертого компаратора, входы третьего и четвертого операционныхусилителей подключены к выходу пятого компаратора, входы пятого и .шестого операционных усилителей подключены к выходу шестого компаратора, первые входы первых шести схем И подключены к выходу высокочастотного генератора, а вторые входы соответственно подключены через ограничивающие резисторы и отсекающие диоды к выходам шести операционных усилителей, первые входы нечетных схем И, начиная с седьмой, подключены к первому выходу постоянного

: запоминающего устройства, а вторые входы соответственно подключены к выходам первых шести схем И, первые входы четных схем И, начиная с восьмой, подключены ко второму выходу постоянного запоминающего устройства, а вторые их входы соответственно подключены к выходам первых шести схем И, входы нечетных ячеек усиления импульсов подключены соответственно к выходам нечетных схем И, начиная с седьмой, а входы четных ячеек усиления импульсов подключены соответственно к выходам четных схем И, начиная с восьмой, входы нечетных ячеек гальванической развязки переменного тока подключены соответственно к выходам нечетных ячеек усиления импульсов, а их выходы соответственно подключены к входам первых трех пар встречно-параллельных тиристоров, входы четных ячеек гальванической развязки переменного тока подключены соответственно к выходам четных ячеек усиления импульсов, а их выходы соответственно к входам четвертых, пятых и шестых пар встречно-параллельных тиристоров.

В заявляемом устройстве форсировочный режим, который продолжается несколько секунд, создается подключением форсировочной части вентильных обмоток через первые три пары встречно-параллельно включенных тиристоров к входным выводам трехфазных мостов вентильных групп

"Вперед" или "Назад", при котором тиристоры этих групп полностью открыты, а затем по окончании форсировочного процесса .первые три встречно-параллельно включенные тиристоры отключают форсировочную часть вентильных обмоток и через вторые три пары встречно-параллельно включенные тиристоры подключается рабочая часть вентильных обмоток к входным выводам трехфазных мостов вентильных групп "Вперед" или "Назад", При этом происходит увеличение коэффициента трансформации преобразовательного трансформатора в три — четыре раза и снижение потребляемой реактивной мощности из сети возбудителем во столько же раз, и тем самым улучшаются энергетические показатели устройства, Причем этот режим работы преобразователя продолжается в течение нескольких минут, например, для мощных шахтных и подъемных машин.

Включение RC-цепочек к началам и к концам вентильных обмоток позволяет более эффективно демпфировать высокочастотные выбросы напряжений при закрывании тиристоров вентильных групп

"Вперед" и "Назад" и тем самым повысить качество электрической энергии в узлах подключения статического возбудителя и обеспечивается их электромагнитная совместимость с другими такими же статическими возбудителями.

Наличие четвертого стержня у преобразовательного трансформатора, сечение которого равно сечению основных стержней, создает возможность обеспечивать продолжительность работы тиристоров трехфазных мостов вентильных групп "Вперед" и

"Назад" в течение 1/3 части периода без применения громоздкого уравнительного реактора в широких пределах регулирования выходного напряжения возбудителя.

Кроме того, в заявляемом устройстве осуществляется глубокое ограничение аварийных токов при пробое тиристоров вентильных групп "Вперед" и "Назад" в любом из плеч мостов за счет наличия в аварийном контуре большого сопротивления нулевой последовательности х,р, т.к, 4агнитопровод четвертого стержня находится в ненасыщенном состоянии, что позволяет существенно повысить наде>кность устройства, В заявляемом устройстве при любом аварийном повышении тока в вентильных обмотках и соответственно тиристорах вентильных групп "Вперед" и "Назад" с выхода третьего компаратора блока контроля переменного тока дискретно подается сигнал на закрывание всех шести пар встречно-параллельно включенных тиристоров, что позво1786618

5

15

25

35

50 ляет в течение одного периода локализовать аварийный процесс с последующим отключением возбудителя от сети и тем самым также повышается надежность работы устройства.

На фиг, 1 и 2 приведена принципиальная схема устройства, Статический возбудитель электрических машин содержит четырехстержневой трансформатор 1 с сетевыми обмотками 2 — 4 и вентильными обмотками, состоящими из рабочей 5 — 7 форсировочной 8 — 10 частей, включенными последовательно между собой и своими началами через встречнопараллельно включенные 11 — 22 тиристоры к выводам переменного тока первых трехфазных вентильных мостов группы "Вперед" и "Назад", собранных на базе тиристоров 23 — 34, а концами рабочей 5 — 7 части — к выводам переменного тока вторых трехфазных вентильных мостов группы

"Вперед" и "Назад", собранных на базе тиристоров 35 — 46, Первый выходной 47 вывод статического возбудителя образован катодными группами тиристоров 23 — 25, 35 — 37 и анодными группами тиристоров 29 — 31, 41 — 43, а второй вйходной 48 вывод образован анодными группами тиристоров 26 — 28, 38 — 40 и катодными группами тиристоров 32-34, 44 — 46, Демпфирующие RC-цепочки 49 и 50 подключены к выводам переменного тока трехфазных вентильных мостов групп "Вперед" и "Назад" и соединены в звезду.

Система импульсно-фазового управления 51 подключена входами через фильтр 52 к трансформатору 53 опорного напря>кения и своими выходами подключена к первым входам формирователей 54, 55 импульсов управления тиристорными группами "Вперед" и "Назад", вторые входы которых подключены к высокочастотному генератору 56 прямоугольных импульсов.

Статический возбудитель содержит также датчик 57 переменного тока, датчик 58 постоянного тока, датчик 59 выпрямленного напряжения и систему 60 управления встречно-параллельно выключенными 1122 тиристорами.

Датчик 57 г1еременного тока выполнен на основе трех трансформаторов 61-63 тока, первичными обмотками ка>кдого из которых являются шины вентильных обмоток разделительного трансформатора 64, подключенного первичными обмотками ко вторичным обмоткам трансформаторов 61 — 63 тока, диодного моста 65 Лорионова, подключенного ко вторичным обмоткам разделительного трансформатора 64 и потенциометра 66, ползунок которого является выходным 67 выводом датчика 57 переменного тока.

Датчик 58 постоянного тока выполнен на основе шунта 68 в цепи постоянного тока, двухполупериодного 69 мостйка, анодная группа которого является выходным 70 выводом датчика 58 постоянного тока.

Датчик 59 выпрямленного напряжения выполнен на базе потенциометра 71, подклюценного к выходным 47, 48 выводам статического возбудителя, двухполупериодного диодного 72 мостика, анодная группа которого является выходным 73 выводом датчика выпрямленного напряжения.

Система 60 уп равления встречно-параллельно включенными тиристорами выполнена на основе блока 74 контроля выходного напряжения, блока 75 контроля постоянного тока, блока 76 контроля переменного тока, логического 77 инвертора, пяти одновибраторов 78 — 82, двух триггеров

83-84, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 85, дифференцирующих цепочек

86 — 87, двух выключателей 88-89, блбка 90 управления встречно-параллельно включенными тиристорами, Блок 74 контроля выходного напряжения выполнен на основе RC-фильтра 91, подключенного входом к выходному 73 выводу датчика 59 выпрямленного напряжения, первой ячейки 92 гальванической развязки постоянного тока, дифференцирующей 93 цепочки, ячейки 94 индикатора напряжения, Блок 75 контроля постоянного тока выполнен на основе второй ячейки 95 гальванической развязки постоянного тока, подключенной входом к выходному 70 Bbl80ду датчика 58 постоянного тока, активный фильтр 96, компаратор 97.

Блок 76 контроля переменного тока содержит третью ячейку 98 гальванической развязки, подключенную входом к выходному 67 выводу датчика 57 переменного тока, второй активный фильтр 99, второй 100 и третий 101 компараторы, Блок 90 управления встречно-параллельно включенными 11-22 тиристорами содержит три компаратора 101-104,подключенные входами к выводам фильтра 52 опорного напряжения, шесть операционных усилителей 105 — 110, восемнадцать схем И

111 — 128, двенадцать ячеек 141-152 гальванической развязки переменного тока.

Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения:-ia устройство на входах компараторов 102 — 103 появляются через фильтр 52 синусоидальные напрях<ения, сдвинутые на 120О, 1786618

10

25

35

45

55

Компараторы 102 — 103 формируют на выходе двухполярные напряжения с реверсом с одной полярности на другую в моменты перехода опорных напряжений через нуль, Эти сигналы поступают на прямые входы операционных усилителей 105, 107, 109 и на инвертирующие входы операционных усилителей 106, 108, 110. На выходе операционных усилителей 105 — 110 отрицательная часть двухполярных сигналов срезается отсекающими диодами и формируются прямоугольные импульсы, синхронизированные с фазными напряжениями питающей сети, Эти сигналы поступают на вторые входы первых шести логических схем И 111-116; первые их входы подключены к выходу высокочастотного генератора 56 прямоугольных импульсов.

На выходе первых шести схем И 111--116 формируются прямоугольные импульсы с высокочастотным наполнением, Эти сигналы соответственно поступают на вторые входы логических схем И 117-120. На первые входы нечетных логических схем И 117, 119...127 поступает управляющий сигнал с первого выхода ПЗУ 05, а на первые входы четных логических схем И 118, 120...128 поступает управляющий сигнал со второго выхода ПЗУ 85, В первый момент времени включения устройства к питающей сети с выхода дифференцирующей цепочки 86 сигнал поступает на S-вход первого триггера 83, который через ПЗУ 05, нечетные схемы И 117, 119... 127, нечетные ячейки 129, 131...139 усиления импульсов и нечетные ячейки 141, 143.„151 гальванической развязки переменного тока дает разрешение íà открывание первых трех пар встречно-параллельно включенных тиристоров 11 — 16, В этот же момент с выхода дифференцирующей цепочки 87 сигнал подается íà R-вход второго триггера 84, который через ПЗУ запрещает подачу отпирающихся импульсов на вторые три пары встречно-параллельно включенных тиристоров 17 — 22, При этом с форсировочных 8-10 частей вентильных обмоток через первые три пары встречно-параллельно включенных тиристоров 11-16 напря>кение подается на первые трехфазные мосты вентильных групп

"Вперед" и "Назад", и тем cBMbiM устройство подготовлено к форсированному возбу>кдению двигателя постоянного тока.

При форсированном пу" двигателя постоянно 0 тока, например, "Вперед", по определенному закону открываются тиристоры 23 — 28 первого трехфазного моста и тиристоры 35 — 40 второго трехфазного моста вентильной группы "Вперед" и на выходе датчика выпрямленного напряжения появляется сигнал. После прекращения нарастания напряжения на выходе статического возбудителя наступает момент, когда б Оез

= О, и сигналом с выхода индикатора с1 т напряжения 94 блока 74 контроля выходного напряжения запускается первый одновибратор 78; на выходе которого появится сигнал. За время выдержки первого одновибратора 78 напряжение на выходе статического возбудителя снижается до определенного значения. Задний фронт первого одновибратора запускает второй одновибратор 79, Сигнал с прямого выхода второго одновибратора 79 поступает на Rвход первого триггера 83, при этом триггер

83 переключается и подает сигнал через

ПЗУ 85 на закрытие первых трех пар встречйо-параллельно включенных тиристоров

11 — 16. Сигнал с инверсного выхода второго одновибратора 79 поступает на первый вход третьего одновибратора 00, на второй вход которого поступает сигнал с выхода второго компаратора 100 блока 76 контроля переменного тока. Запуск третьего одновибратора произойдет через выдер>кку времени, за которое сигнал на прямом выходе второго одновибратора 70 принимает нулевое значение и формируется на инверсном выходе. За это время первые три пэры встречно-параллельно включенных тиристоров

11-16 должны полностью закрываться и сигнал на выходе второго компаратора 100 блока 76 контроля переменного тока принимает нулевое значение. Сигнал с выхода третьего одновибратора 80 поступает íà S-вход второго триггера 04, который переключается и подает сигнал через ПЗУ 85 на отпирание вторых трех пар встречно-параллельно включенных тиристоров 17 — 22, При этом на выходные вывоцы первых трехфазных мостов вентильных групп "Вперед" и "Назад напря>кение будет подаваться через вторые три пары встречно-параллельно включенных тиристоров 17-22 и происходит изменение коэффициента трансформации преобразовательного трансформатора в три-четыре раза, что позволяет уменьшить потребление тока из питающей сети в тричетыре раза и этим самым достигается цель повышения энергетических показателей возбудителя. В конце цикла происходит остановка двигателя, При этом для быстрого гашения поля возбуждения двигателя трех.фазные мосты вентильных групп "Впе14

1786618

13 ред" или "Назад" дискретно переводятся в OTHOUlaHMIC к частоте питающей сети, инверторный режим и постоянный ток в це- Под действием этого напряжения тройпи выпрямленного тока возбудителя за ко-: ной частоты по вентильным обмоткам пароткое время принимает нулевое значение.. Раллельно работающих фаз будет протекать

При это сигнал с выхода первого компара- 5 уравнительный ток тройной частоты кототора 97 блока контроля постоянного тока . Рый будет создавать потоки нулевой послечерез логический инвертор 77 поступает на до BaTaëüности.,Цл я потоков нулевой

R-вход второго триггера 84 и на вход четвер- последовательности в предлагаемом преобтого одновибратора 81. При этом второй Разователе имеется путь по магнитопровотриггер 84 переключается и подает сигнал 10 ду четвертого стержня. Благодаря этому в через ПЗУ 85 на закрывание вторых трех ура нительном контуре будет большое сопар встречно-параллельно включенных ти- противление нулевой последовательности ристоров 17 — 22. Одновременно запускается хои, соизмеримое с сопротивлением намагчетвертый одновибратор 81. По окончании ничивания qc трансформатора 1, которое в заданной выдержки времени одновибрато- 15 достаточной степени ограничивает уравнира 81 включается пятый одновибратор 82. тельный ток преобразователя, что позволяПереднийфронтэтогосигнала поступаетна ет исключить громоздкий уравнительный

S-вход первого триггера 83, который через реактор из схемы, присущий известному .

ПЗУ85подаетсигналнаоткрываниепервых статическому возбудителю (1), При этом в трех пар встречно-параллельно включенных 20 нормальном рабочем режиме продолжитиристоров 11 — 16, и тем самым устройство тельность проводимости тиристоров 23 — 28 подготавливается к следующему циклу ра- и 35- 40 вентильной группы "Вперед" или боты. тиристоров 29-34 и 41 — 46 вентильной групПри аварийном повышении тока в вен- пы "Назад" будет составлять 120 без учета тильных обмотках с выхода третьего компа- 25 угла коммутации. ратора 101 блока 76 контроля переменного B аварийных режимах, например, при тока, который запускается по верхнему пробое тиристора в любом из плеч вентильуровню сигнала с датчика переменного то- ных групп "Вперед" или "Назад" происхока, дискретно подается сигнал ПЗУ 85 на дит однофазное короткое замыкание закрывание всех пар встречно-параллельно 30 вентильной обмотки преобразовательного включенных 11 — 12 тиристоров, что позволя- трансформатора 1. При этом происходит авет в течение одного полупериода локализо- томатическое ограничение аварийного тока, вать аварийный процесс с последующим так как в аварийном контуре оказывается отключением возбудителя от питающей се- большое сопротивление нулевой последоти. 35 вательности х,р, благодаря наличию четверНаличиевыключателей88и89 позволя- того стержня в магнитопроводе, по ет блокировать систему автоматического пе- которому замыкаются однонаправленные реключения встречно параллельных потоки, что приводит к повышению надежтиристоров и работать при постоянно от- ности работы предлагаемого статического крытых первых 11 — 16 или вторых 17 — 22 40. возбудителя. встречно-параллельно включенных тиристо ров. Формула изобретения

Применение в схеме четырехстержне- Статический возбудитель электричевого преобразовательного трансформатора ских машин, содержащий преобразователь1 в нормальном рабочем режиме обеспечи- 45 ный трансформатор, обмотки которого вает параллельную работу двух трехфазных расположены на трех стержнях магнитопромостов вентильных групп "Вперед" или "Ha- вода, при этом сетевые обмотки соединены зад", выполненных на тиристорах 23 — 28, в звезду без нулевого провода, первые вен35 — 40или29 — 34,41 — 46 без применения rpo- тильные группы "Вперед" и "Назад", выполмоздкого уравнительного реактора, При 5р ненные по трехфазной мостовой схеме на этом на выходе параллельно работающих базе тиристоров и подключенные выводами мостов устанавливается выпрямленное на- переменного тока к цепям вентильных 06пряжение, величина которого является моток преобразовательного трансформатосредней между мгновенными значениями ра и к первым демпфирующим фазных напряжений поочередно встречно- 55 RC-цепочкам, трансформатор опорного напараллельно работающих фаз вентильных пряжения, соединенный входами с выводаобмоток. Разность мгновенных значений . ми питающей сети, а выходом — с фильтром фазных напряжений встречно-параллельно опорного напряжения, к которому подклю работающих фаз вентильных обмоток со- чена входами система импульсного фазовоставляет напря>кение тройной частоты по ;го управления (СИФУ), высокочастотный

1786618 генератор прямоугольных импульсов подключен входом к источнику питания, формирователи импульсов управления тиристорными группами "Вперед" и "Назад" соединены первыми входами с соответствующими выходами СИФУ, вторыми .входами — с выходом высокочастотного генератора, а выходами — с соответствующими входами тиристоров вентильных групп

"Вперед" и "Назад", датчик переменноготока выполнен на базе однофаз lblx трансформаторов тока, первичными обмотками каждого из которых являются шины вентильных обмоток преобразовательного трансформатора, а вторичные обмотки соединены в звезду и через разделительный трансформатор и трехфазный диодн ыйl M GOT с заземленной анодной группой подключены к потенциометру, ползунок которого является выход1 ым выводом датчика переменного тока, датчик постоянного тока выполнен на базе шунта в цепи постоянного тока возбудителя, к выходным выводам которого подключен первый двухполупериодный диодный мостик с заземленной анодной группои, катодная группа которого является выходным выводом датчика посто:янного тока, датчик выпрямленного напряжения выполнен на базе дополнительного потенциометра, подкл оченного к выходным выводам статического возбудителя, к выходным выводам дополнительного потенциометра подключен второй двухполупериодный диодный мостик с заземленной анодной группой, катодная группа которого является выходным выводом датчика выпрямленного напряжения, о т л и ч а ю щ L4 и с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей и повышения надежности, он даполнительно снабжен шестью парами встречно-параллельно включенных тиристоров, системой их управления, вторыми вентильными группами "Вперед" и "Назад", выполненными по трехфазной мостовой схеме на базе тиристоров, вторыми демпфирующими RC-цепбчками, а магнитопровод преобразовательного трансформатора дополнен четвертым стержнем, вентильные обмотки преобразовательного трансформатора выполнены из двух частей, рабочей и форсировочной, при ю; концы рабочей части вентильных обмоток подключены шинами к Входным выводам BTopbfx трехфаэных вентильных мостов на базе тиристоров, входы которых подключены к соответствующим выходам формирователей импульсов группами "Вперед" и "Назад", а начала рабочей части вентильных обмоток соединены с КоНцами форсировочной части вентильных обмоток и через четвертые, пятые и шестые

20

85

50

55 пары встречно-параллельно включенных тиристоров подключены к входным выводам первых трехфазных управляемых вентильных мостов, начала форсировочной части вентильных обмоток через первые, вторые и третьи пары встречно-параллельно включенных тиристоров также подключены к входным выводам первых трехфазных управляемых вентильных мостов, к которым также подключены вторые демпфирующие

RC-цепочки, причем катодные группы первого и второго мостов "Вперед" и анодные группы первого и второго мостов "Назац" соединены между собой и при этом образован первый выходной вывод,- а анодные группы первого и второго мостов "Вперед" и катодныетруппы первого и второго мостов

"Назад" соединены между собой и образован второй выходной BblBop, статического возбудителя, система управления встречнопараллельными тиристорами выполнена на основе блока контроля выходного напряжения, блока контроля постоянного тока, блока контроля переменного тока возбудителя, логического инвертора, пяти одновибраторОв, первого и второго триггеров, постоянного запоминающего устройства, первой и второй дифференцирующих цепочек, двух выключателей, блока управления встречнопараллельными тиристорами, при этом блок контроля выходного напряжения содержит

RC-фильтр, подключенный входом к выходному выводу датчика выпрямленного напряжения, первую ячейку гальванической развязки постоянного тока, подключенную входами к выходнь м выводам RC-фильтра, третью дифференцирующую цепочку, подключенную входами к выходным выводам первой ячейки гальванической развязки по- .

0 стоянного тока, ячейку индикатора напряжения, подключенную входами к BblxoglfbIM выводам третьей дифференцирующей цепочки, блок контроля постоянного тока содержит втсрую ячейку гальванической развязки постоянного тока, которая подключена своим входом к выходному выводу датчика постоянноготока, первый активный фильтр, подключенный входами к выходам второй ячейки гальванической развязки постоянного тока, первый компаратор, подключенный своим входом к выходу первого активного фильтра, блок контроля переменного тока, содержит третью ячейку гальванической развязки постоянного тока, которая подключена cBDMM входом к выход- ному выводу датчика переменного тока, BTQ" рой активный фильтр, подключенный входами к выходным выводам третьей ячейки гальванической развязки постоянного тока, второй и третий i компараторы, 17

1786618 подключенные своими входами к выходу второго активного фильтра, логический инвертор своим входом подключен через ограничительный резистор и отсекающий диод к выходу первого компаратора, первый одновибратор входом подключен к выходу индикатора напряжения, второй одновибратор своим входОм подключен к выходу первого одновибратора, третий одновибратор своим первым входом подключен к инверсному выходу второго,одновибратора, а вторым входом подключен через ограничивающий резистор и отсекающий диод к выходу второго компаратора, четвертый одновибратор своим входом подключен к выходу логического инвертора, пятый одновибратор своим входом подключен к выходу четвертого одновибратора, а первый триггер своим Rвходом подключен к прямому выходу второго одновибратора, à S-входом подключен к выходу пятого одновибрэтора и соединен также с выходом первой дифференцирующей цепочки, которая своим входом подключена к источнику питания, второй триггер своим R-входом подключен через развязывающий диод к выходу логического инвертора, а S-входом подключен к выходу третьего одновибратора и соединен также с выходом второй дифференциру ощей цепочки, которая своим входом подключена к источнику питания, постоянное запоминающее устройство своим первым входом подключено к выходу первого триггера, вторым входом подключено к выходу второго триггера, третьим входом подключено через ограничивающий резистор и отсекающий диод к выходу третьего компаратора, четвертым входом — к первому выключателю постоянногЬ напряжения, а пятым — к второму выключателю постоянного напряжения, блок управления встречнопараллельными тиристорэми содержит четвертый, пятый и шестой компараторы, шесть операционных усилителей, восемнадцать логических схем И, двенадцать ячеек усиления импульсов и двенадцать ячеек гальванической развязки переменного тока, входы четвертого, пятого и шестого компараторов подключены к соответствующим

5 входам фильтра опорного напряжения, входы первого и второго операционных усилителей подключены к выходу четвертого компаратора, входы третьего и четвертого операционных усилителей подключены к

10 выходу пятого компаратора, входы пятого и шестого операционйых усилителей подключены к выходу шестого компаратора. первые входы первых шести схем И подключены к выходу высокочастотного ге15 нераторэ, а вторые входы соответственно подключены через ограничивающие резисторы и отсекающие диоды к выходам шести операционных усилителей, первые входы нечетных схем Й начиная с седьмой, под20 ключены к первому выходу постоянного запоминающего устройства. а вторые их входы соответственно подключены к выходам первых шести схем И, первые входы четных схем И, начиная с восьмой, подклю25 чены к второму выходу постоянного запоминающего устройства, а вторые их входы соответственно подключены к выходам первых шести схем И, входы нечетных ячеек усиления импульсов подключены соответст30 венно к выходам нечетных схем И, начиная с седьмой, а входы четных ячеек усиления импульсов подключены соответственно к выходам четных схем И, начиная с восьмой, входы нечетных ячеек гальванической раз35 вязки переменного тока подключены соответственно к выходам нечетных ячеек усиления импульсов, а их выходы соответственно подключены к входам первых трех пар встречно-параллельных тиристоров, 40 входы четных ячеек гальванической развязки переменного тока подключены соответственно к выходам четных ячеек усиления импульсов, а их выходы соответственно — к входам четвертых, пятых и шестых пэр

45 встречно-параллельных тиристоров.

1786618

1

1

l

1 (1

1

I

I

1

l

I

Фиг.

Составитель Г.Иванов

Редактор Л.Пигина Техред М.Моргентал Корректор И,Шмакова

Заказ 254 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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