Устройство для регулирования возбуждения и гашения поля синхронных л\ашин

 

Союз Советскнх

Социалистических

Республнк

Зависимoc от авт. свидстсл.ства ¹

Кл. 21d -", 6,!01

Заявлено 05.И.1967 (№ 1162313/24-7) с присосдиисние.". заявя ¹

МПК Н 02р

Приоритет

Опубликовано 07.Х.1969. 1>юллетеHü ¹ 31

Камнтет по делам изобретений и открытий прн Совете Министров

СССР

УДК 621.313 32.073 (088.8) Дата опубликог>ан; л or!Ice!III>I 3.111.1970

Авторы изобретения

М. И. Абрамович, Б. Д. Курносов и А. А

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ

И ГАШЕНИЯ ПОЛЯ СИНХРОННЬ1Х МАШИН

Известные устройства для регулирования возбуждения и гашения поля синхроных машин, содержащие подвозбудитель, вснтильный преобразовательч, выполнс|шый по мостовой схеме и включа:ощий одинаковые управляющие ячейки по числу плеч преобразователя, фазорасщепитсль и автоматически,", регулятор возбуждения. сильно усложнены из-за необходимости осуществления специальных каналов связи для псрсдачи сигналов управ- 10 ления на вентили вращающегося преобразователя.

Предложенное устройство устраняет указанный недостаток за счет того, что вход каждой из указанных управляющих ячеек подключен к силовой цепи вечтил!I в плече моста, а выход — к цепи управления того же вентиля, причем каждая ячейка содерхкит элемент, задающий фазовос положение импульса управления в функции величины и частоты напряжения силовой цспи. определяемой автоматическим регуллторо I возоуждсния, включенным в цепь фазорасщспителя, соединенного с обмоткой возбуждения подвозбудитсля. Кроме того, указанный элемент, задающий фазовос положение импульса управления, выполнен, например, в виде двух сердечников из магнитного материала с прямоугольной петлей гистсрезиса, первичные обмотки которых соединены последовательно чО между собой и включены в катодную цепь вентиля, анод которого соединен непосредственно с общей точкой двуx включенных последовательно между собой втори!Hb!x обмоток первого сердечника и через сопротивления — с началом вторичной обмотки второго сердечника, конец которой подключен через встречно-включенный диод к концу первичной обмотки того же сердечника и через сопротивления — к своему началу, причем начало одной из вторичных обмоток первого сердечника подключено через диод и сопротивление к катодной цепи указанного вентиля и через другое сопротивление и динистор — к управляюп ей цепи того же вентиля, а конец — через сопротивление соединен с началом вторичной обмотки второго сердечника.

На фиг 1 дана гринципиальнал электрическая схема устройства для pcl"óëèpoâà!|I;>I возбуждения и гашения полл синхронны.; машин: на фиг. 2, 3, 4 — варианты испоa!Ic»»v, упраьляющих вентилями ячеек.

Подвозоудитель 1 (фиг. 1) питает напряжением повышенной частоты преобразователь астоты 2, например фазорасщепитсль, который вырабатывает трехфазный переменный ток регулируемого напряжения и частоты, подаваемый»а распределенную обмотку возбуждсни я воз будител я 3.

253911

При этом на выходе возоудителя генерируется напряжение, частота которого равна алгебраической сумме частот напряжения фазорасщепителя и частоты, соответствующей скорости вращения вала турбогенератора, а величина напряжения зависит от величины тока и частоты на выходе фазорасщепителя.

Переменное напря>кение возбудителя 8 через преобразователь 4 подается на оомотку 5 возбуждения турбогенератора 6.

Регулирование возбуждения и частоты на выходе фазорасщспитсля происходит в функции сигналов, поступающих от автоматического рсгулятора возбу>кдения 7.

Преобразователь 4 состоит из вентилей (тиристоров) BI — Вб, включенных, например, по мостовой схеме, и узла управления, состоящего из шести одинаковых схемных ячеек 8. В схемой ячейке (фиг. 2) в катодную цепь вентиля BI включены последовательно обмотка 9 сердечника 10, выполненного из материала с прямоугольной петлей гнстерезиса, и обмотка

11 сердечника 12, выполненного также из материала с прямоугольной петлей гистерсзиса.

Начало обмотки 9 подключено к катоду вентиля Вь Две обмотки 18, 14 сердечника 10 соединены между собой последовательно. Начало обмотки 18 через диод 15 и ограничительное сопротивление 16 подключено к катоду вентиля Вь а параллельно сопротивлению

16 подключена цепь из соединенных последовательно ограничительного сопротивления 17, динистора 18 и перехода «электрод управления — катод» вентиля BI. Конец обмотки 18 соединен с началом обмотки 14 и с анодом вентиля Вь Конец обмотки 14 через ограничительное сопротивление 19 соединен с началом обмотки 20 сердечника 12, а начало обмотки 20 через ограничительное сопротивление 21 сосдш1сно с анодом вентиля BI. Конец обмотки 20 сосди через встречно-включенный диод 22 с концом обмотки 11. Параллельно обмотке 20 включено, разрядное сопротивление 28. Схема работает следующим образом: при подаче напряжения на аноде очередного вентиля, например Вь который должен вступить в работу, появляется положительное напряжение. Через обмотку 18, диод 15 и сопротивление 16 начинает протекать намагничивающий ток. Главная доля напряжснн» приходится на обмотку 18, ток ограничен, падение напряжения на сопротивлении 16 невелико, динистор 18 заперт и на электрод управления вентиля В сигнал не поступает. Когда магнитный поток в сердечнике 10 достигает величины, отвечающсй насьицению сердечника (состояние «1», все, напряжение прикладывается к сопротивлению 16, динистор 18 отпирается и на электрод управления вентиля В, подастся отпирающий сигнал, который псрсводит его в отпертое состояние. Включающнйся анодпый ток перемагничивает сердечники

10 и 12 в состо»нис «О». После окон ганн» протекания прямого тока к обмоткам 14 и 20 прикладывается обрат юс напряжение вентиля

BI. Под действием этого напряжения начинает протекать ток через обмотку 20 и сопротивление 21. При этом до перемагничивания сердечника 12 в состояние «1» напряжение на сопротивлении 21 мало, а поэтому током, протекающим по обмотке 14, можно практически пренебречь.

После насыщения сердечника 12 обратное напря>кение вентиля В прикладывается к обмотке 14 и к сопротивлению 19. При этом начинается перевод сердечника 10 из состояния

«О» в состояние «1». При достаточной величине и длительности прило>кения напря>кения сердечник 10 к началу очередной рабочей части полупериода также будет полностью персмагпичсн, и сигнал на электрод управления вентиля В поступит в момент, следующий непосредственно за началом появления на аноде положительного напряжения.

Голи напря>кение и частота на входе вентильного преобразователя 4 (фиг. 1) за счет изменения напряжения и частоты на выходе фазорасщепителя будут изменяться пропорционально (например, возрастать при форсировке возбуждения), величина угла отпирания вентилей В,— В„преобразователя в выпрямитсльном режиме практичсски не изменится, так как воздействие на срдечники 10 и 12 (фиг. 2), выражаемое в вольт-секундах, сохранится. Если, например, увеличить частоту на входе преобразователя в большей мере, чем напря>кение, или уменьшить напря>кение в большей мере, чем частоту таким образом, чтобы за время приложения обратного напряжения вентиля (изменение магнитного состояния сердечника 10 не будет полностью завершаться), появится задержка сигнала управления на время, необходимое для завершения перемагничивания сердечника 10 приложением пр»мого напр»>кения K оомот«е 18.

Вследствие того, что при увеличении угла отпирания вентиля (при условии непрерывности протекания постоянного тока в схеме) длитс 7h»ocT6 приложени» обратного на пряжсния сокращается, Hà Iaльнос увеличение угла будет нродол>кать возрастать. Наличие такого рода положительной обратной связи делает систему в определенном диапазоне увствптсльной к сравнительно небольшим измененн»м параметров питающего напряжения. Увеличение угла задср>кки отпирания вентиля будет проходить до тех пор, пока уменьшающиеся вольт-секунды обратного напряжения, прикладывасмого к вентилю после прекращения протекания по нему рабочего тока, станут недостаточны для перевода ссрдсчника 12 из состояния «0» в состояние «1».

При этом обмотка 14 практически уже не будеT ОKII Зы Бать вли»ни» на Вел ичи»1 ъ гл а отпирания вснтил» Вь а время перевода сердечника 10 из coo ro»i ия «О» в состояние «I» и уго7 отпирания будут зависеть от вольт-ceI :I7 IlO7o>KI7T 1hHoI о напр» KPHkl» kI3 венти 1е.

Соответствующим выбором параметров обмотки 18 и сердечника 10 обеспечивается по253911

65 лучение требуемого значения угла запаздывания отпирания вентиля. При этом преобразователь будет работать в инверторном режиме.

Возврат к выпрямительному режиму может быть осуществлен соответствующим увеличением напряжения или уменьшением частоты на его входе. Требуемая скорость перевода из режима в режим обеспечивается соответствующим выбором параметров элементов схемы и соотношений напряжения и частоты на входе. Схемная ячейка для управления вентилями преобразователя может вblполняться так, как это показано на фиг. 3, и содержать диод 15, ограничительные сопротивления

16, 17, динистор 18 п один насыщающийс> сердечник 10, включение которого отличается тем, что конец обмотки 14 соединен с концом обмотки 9 через ограничительное сопротивление 19, стабилитрон 24 и встречно-включенный диод 25.

Кроме того, схемная ячейка может быть выполнена так, как показано на фиг. 4, содержать диоды 15, 22, ограничительные сопротивления 16, 17, динистор 18, разрядное сопротивление 28 и два сердечника 10 и 12, и отличаться тем, что вторичная обмотка 18 сердечника 10 через ограничительное сопротивление 21 соединена с диагональю постоянного тока моста, выполненного на диодах 26 — 29, а в диагональ переменного тока моста включено ограничительное сопротивление 80, и, кроме того, указанная диагональ одной стороной подключена к аноду вентиля Ât, а другой — к диоду 15 и началу обмотки 20 сердечника 12.

Применительно к возбуждению мощных синхронных машин предлагаемое устройство позволяет осуществлять:

1) Режим нормальной работы с регулированием возбуждения путем изменения в определенном диапазоне напряжения на выходе фазорасщепителя при неизмененной частоте или за счет одновременного изменения частоты и напряжения на выходе фазорасщепителя, а также последовательности чередования фаз. Параметры элементов схемы управления вентилями преобразователя выбираются такими, чтобы изменения питающего напряжения и частоты при регулировании возбуждения генератора в нормальном режиме практически не приводили к изменению угла отпирания вентилей. Это обеспечивает устойчивое регулирование без изменения режимов автоколебаний и малые пульсации тока в цепи нагрузки преобразователя.

2) Режим форсировки возбуждения. При этом повышаются величина напряжения и частота на выходе фазорасщепителя с условием сохранения номинального значения тока в обмотке возбуждения возбудителя.

Это приводит к тому, что напряжение и частота на входе вентильного преобразователя возрастают пропорционально. Углы отпирания вентилей остаются неизменными и близкими к минпчальному значению. В связи с увели5

40 чением напряжения на выходе вентильного преобразователя возрастает ток в обмотке возоуждения синхронной машины, чем достигается форсировка поля. Быстродействпс высокое, поскольку воздействие на процссс происходит с временем задержки, соответствующим полупериоду напряжснпя подвозбудителя.

3) Режим гашения поля. Прп этом повышается частота на входе преобразователя прп сохранении напряжения (в нормальном режи»cj itли снижается напряжение при сохранении повышенного значения частоты (в режиме

$0p cFIpoBKII) . П р п это:11 Оы стpo»вели ИIВ а ется угол регулирования п преобразователь персходит В ппВерторпый режим. Переход к нормальному режиму возбудителя после гашения поля происходит автоматически после снижения частоты питающего напряжения.

К достоинствам предложенного устройства мокино отнести:

1) Четкое отпирание вентилей преобразоватсля, питающего обмотку возбуждения. 1гмеющую большую индуктивность как в выпрямительном, так и в пнверторном рсжимс работы при относительно простой схеме управления.

2) Быстрое, практически бсзынсрцпоппо: регулирование напряжения возбуждения в нормальном режиме и малые пульсации тока

В Оомотке Возб ждпия, посl Ольк . Вентили преобразователя работают с малыми углами.

3) Быстрая, безынерционная форсировка возбуждения при мощности возбудителя, выбираемой по номинальному режиму возбуждения, за счет одновременного изменения напряжения и частоты в обмотке возбуждсппя возбудителя.

4) Быстрое гашение поля путем псрсвода

Вептпльного преобразователя в пнвсрторпый рсжихl il перс .Од к 110рмаль!10»у режиму Возбуждения прп переходе преобразователя в выпрямительпый режим.

Предмет изобретения

1. УстрОйстВО для pcl i Iliponil Hltn Возо; ждспия и гашсшгя поля синхронных машин. содержащее подвозбудитель, вс1ггпльпый преобразователь, выполпсипый по мостовой схеме п включающий одинаковые управляющие ячейки по числу плеч преобразователя, фазорасщепптель и автоматический регулятор возбуждеппя, от.шчающеесч тем. что, с целью упрощения и повышения адсжпостп, вход каждой пз у казанных i np2 iÿþùnõ я 1сск подключен к силовой цепи Вентиля в плече моста, а Въ|ход — к цепп уnpanëcnnÿ ТОГО жс вентиля, причем каждая ячейка содержи r элемент, задающий фазовос положение пмп1 льса i Ilp 2B 1c!litÿ В ф нкцип Всл п1ипы и t 2стоты напряжения силовой цспп, опредсляемой автоматическим регулятором возбуждения, включенным в цепь фазорасщепптсля, соединенного с обмоткой возбуждения подвозбудптсля.

253911

T т !!ог 2.

@LE 3 ..-

9 иг.2

9 ыг. 4г

Составители 8. Пилипенко

Корректор 8. И. Жолудсва

Редактор K. С. Овен!!снко Ter»«tt Л. 8. Куклина

Заказ 387,4 Тираж 480 11олнисио!.

F1111ËÈÏÈ К!!мипета II!) пел lb! изовр Iellllll и открвоий ири Совете Ми!пиетров С(:СР, !1осква Ж-85, Рауше;аи !аб, .1 4,5

Типографии, ир Сапунова, 2 о. устройство по п. 1, or.ãè÷àþè ñåñÿ тем, что у.:азанный элемент, задающий 1разовое положе1.и= импульса управления, выполнен, на.-1ри .:ер, в виде двух сердечников из магнитного материала с прямоугольной петлей гпстсриeíñ l, псрвичнь!е обмотки которых соединены последовательно мехкду собой и вклюiIeны в катодH óþ цспь вентиля, анод которого со ctiHctt со средней точкой двух включенных

11ос.13 0133Tc.1htto lteхкд сооой вторичных оомото„первого сердечника It через сопротивления — с началом вторичной обмотки вгэро(о сердечника, конец которой подключен и— рез встречно-включенный диод к концу гервичной обмотки — îãî хке сердечника и через сопротивления — к своему на taлу, причем начало одной из вторичных обмоток первого сердечника подключено через диод и соответственно сопротивлен1 е и последовательно включенныс сопротивление и дини;тор и ка10 тоду вентиля и и управляющему электро1у этого все вентиля.