Система генерирования переменного тока


 


Владельцы патента RU 2527056:

Лившиц Эмиль Яковлевич (RU)
Харитонов Сергей Александрович (RU)
Маслов Максим Александрович (RU)
Пузанов Виктор Геннадиевич (RU)
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "СИБНАНОТЕХ" (RU)
Хлебников Алексей Сергеевич (RU)
Юхнин Марк Миронович (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников электропитания переменного тока для бортовых систем летательных аппаратов. Устройство содержит магнитоэлектрический генератор, входные выводы фаз которого соединены друг с другом через узел развозбуждения с нормально разомкнутыми либо нормально замкнутыми контактами. Выходные выводы соединены через фидер с входными выводами вентильного преобразователя. К выходным выводам фаз генератора и входным выводам вентильного преобразователя присоединены делители напряжения. Обрыв любой фазы генератора фиксируется датчиком обрыва его фаз по величине напряжения между нулевой точкой фаз генератора и средними точками резисторов делителя напряжения. Короткое замыкание фазы генератора фиксируется датчиком его короткого замыкания по величине напряжения между нулевыми точками фаз генератора и делителя напряжения. Обрыв фаз фидера определяется датчиком. Короткое замыкание фаз фидера - датчиком по напряжению между нулевыми точками этих делителей. Техническим результатом является обеспечение повышения эксплуатационной функциональности при одновременном упрощении схемы защиты. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников электропитания переменного тока широкого назначения, например для бортовых систем летательных аппаратов.

Известно устройство защиты системы генерирования, выполненное по дифференциальной схеме. В качестве датчиков тока короткого замыкания генератора использованы токовые трансформаторы, встречно-последовательно включенные в каждую фазу генератора. Выходы датчиков через измерительно-преобразовательные устройства подключены к входу блока развозбуждения генератора или /и к устройству механического расцепления валов приводного двигателя и генератора («Электрооборудование летательных аппаратов» т.1, Москва, МЭИ, 2005 г., с.349-350).

Недостатком известной схемы защиты является ее сложность, которая объясняется тем, что в схемах подобного типа трансформаторы тока работают в режимах от тока холостого хода генератора до трехкратного тока короткого замыкания на выходе. Кроме того, дифференциальная защита требует весьма сложной системы обработки полученных от трансформаторов тока сигналов, что усугубляется в случаях нагрузки генератора на вентильный преобразователь (из-за резкого искажения формы тока генератора).

Наиболее близким к изобретению является устройство защиты системы генерирования переменного тока, содержащее магнитоэлектрический генератор, вентильный преобразователь, соединенный с выходом генератора через фидер, и блок развозбуждения генератора, выполненный в виде управляемых контактов, включенных в каждую фазу генератора со стороны его нулевой точки (RU 71046, 2007 г.).

Недостатком известного устройства является наличие токовых трансформаторов дифференциальной защиты (с вышеперечисленными их недостатками), а также отсутствие защиты при обрыве фидера и фаз генератора, что создает трудности в процессе эксплуатации из-за недостаточности информационного обеспечения.

Техническим результатом, которого можно достичь при осуществлении изобретения, является повышение эксплуатационных качеств системы при одновременном упрощении конструкции.

Технический результат достигается тем, что в системе генерирования переменного тока, содержащей магнитоэлектрический генератор, входные выводы фаз которого соединены друг с другом через узел развозбуждения генератора, выполненного с нормально разомкнутыми либо нормально замкнутыми контактами, выходные выводы фаз генератора соединены через фидер с входными выводами вентильного преобразователя, при этом нулевая точка фаз генератора присоединена к первым входам датчиков обрыва фаз и короткого замыкания генератора, а к выходным выводам фаз генератора и входным выводам вентильного преобразователя присоединены последовательно соединенные резисторы, образующие соответственно первый и второй делители напряжения, нулевые выводы которых образуют соответственно первую и вторую их искусственные нулевые точки, которые подключены к соответствующим входам датчика короткого замыкания фидера, при этом средние точки последовательно соединенных резисторов первого делителя напряжения присоединены соответственно к первым входам датчика обрыва фаз генератора и обрыва фаз фидера, а вторые входы датчика обрыва фаз фидера соединены со средними точками последовательно соединенных резисторов второго делителя напряжения, причем одни из выходов всех датчиков соединены соответственно со входами узла преобразования сигналов, соединенного с блоком сигнализации, а вторые выходы всех датчиков соединены со входом узла согласования, выходом соединенного с блоком управления узлом развозбуждения генератора, при этом вторые входы датчиков обрыва и короткого замыкания фаз генератора соединены с нулевой точкой фаз генератора, которая совпадает с нулевой точкой контактов узла развозбуждения генератора при его выполнении с нормально замкнутыми контактами либо является искусственно созданной нулевой точкой фаз генератора, образованной общей точкой резисторов, подсоединенных к входным выводам фаз генератора при выполнении узла развозбуждения генератора с нормально разомкнутыми контактами.

В проанализированных источниках патентной информации не обнаружено сведений о подобной конструкции схемы генерирования, узел защиты которой обеспечивает возможность определения аварийного состояния ее силовых элементов (как генератора, так и фидера), при одновременном упрощении схемы защиты, что позволяет сделать вывод о соответствии данного технического решения критериям изобретения.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит магнитоэлектрический генератор 1, входные выводы фаз (фазных обмоток) которого соединены друг с другом через узел развозбуждения 2 генератора с нормально разомкнутыми контактами, а выходные выводы соединены через фидер 3 с входными выводами вентильного преобразователя 4. К входным выводам фаз генератора подключен блок резисторов 5, общий вывод которых образует искусственную нулевую точку А фаз генератора 1, которая присоединена к датчику обрыва фаз генератора 6 и датчику короткого замыкания 7 фаз генератора. К выходным выводам фаз генератора присоединены последовательно соединенные резисторы первого делителя напряжения 8, общая точка которых образует его искусственную нулевую точку К. Средние точки резисторов делителя напряжения 8 (b, c, d) соединены с соответствующими входами датчика обрыва фаз генератора 6 и первыми входами датчика обрыва фаз 9 фидера. Вторые входы датчика обрыва фаз фидера 9 соединены со средними точками (е, f, g) последовательно соединенных резисторов второго делителя напряжения 10, точка соединения которых образует его искусственную нулевую точку М. Точки К и М присоединены соответственно ко входам датчика короткого замыкания фидера 11. Одни из выходов всех датчиков 6, 7, 9, 11 соединены с соответствующими входами узла преобразования сигналов 12, соединенного с блоком сигнализации. Вторые выходы всех датчиков соединены со входом узла согласования 13, выходом соединенного с блоком управления 14 узлом развозбуждения генератора. Входы датчиков обрыва 6 и короткого замыкания 7 фаз генератора соединены с нулевой точкой фаз генератора, являющейся одновременно нулевой точкой контактов узла развозбуждения генератора при его выполнении с нормально замкнутыми контактами либо искусственно созданной нулевой точкой фаз генератора, образованной общей точкой резисторов, подсоединенных к входным выводам фазных обмоток генератора при выполнении узла развозбуждения генератора с нормально разомкнутыми контактами.

Устройство работает следующим образом.

Магнитоэлектрический генератор 1 вырабатывает энергию переменного тока, которая через длинную линию (фидер 3) с индуктивностью L поступает на вход вентильного преобразователя 4, преобразующего энергию генератора 1 в энергию требуемой частоты и напряжения.

Обрыв фазы генератора 1 и/или фидера 3 определяется путем измерения падения напряжения в соответствующей фазе генератора или фидера, а короткое замыкание - по появлению нулевой (или несимметричной) последовательности сигналов между нулевыми точками А и К. Таким образом, обрыв любой фазы генератора 1 фиксируется датчиком 6 по величине напряжения между нулевой точкой фаз генератора А и средними точками резисторов (b, c, d) первого делителя напряжения 8. Короткое замыкание фаз генератора 1 фиксируется датчиком 7 по величине напряжения между точкой А и нулевой точкой К первого резистивного делителя напряжения 8.

Обрыв фазы фидера 3 определяется датчиком 9 по величине напряжения между точками b, c, d делителя 8 и точками е, f, g второго делителя напряжения 10.

Короткое замыкание фаз фидера 3 определяется датчиком 11 по напряжению между нулевыми точками К и М.

В случае выполнения узла развозбуждения 2 генератора с нормально замкнутыми контактами его нулевая точка совпадает с нулевой точкой фаз генератора, и необходимость создания искусственной нулевой точки А отпадает. В этом случае входы датчиков обрыва фаз 6 и короткого замыкания 7 фаз генератора соединяются непосредственно с нулевой точкой фаз генератора.

Таким образом, возможность определения аварийного состояния элементов системы (как генератора, так и фидера) и, следовательно, сокращение времени на ремонт и предполетную подготовку системы обеспечивают повышение эксплуатационной функциональности при одновременном упрощении схемы защиты.

Благодаря простоте схемы защиты и высокой эксплуатационной функциональности изобретение может найти широкое применение при разработке источников электропитания бортовых систем.

Система генерирования переменного тока, содержащая магнитоэлектрический генератор, входные выводы фаз которого соединены друг с другом через узел развозбуждения генератора, выполненного с нормально разомкнутыми либо нормально замкнутыми контактами, выходные выводы фаз генератора соединены через фидер с входными выводами вентильного преобразователя, при этом нулевая точка фаз генератора присоединена к первым входам датчиков обрыва фаз и короткого замыкания генератора, а к выходным выводам фаз генератора и входным выводам вентильного преобразователя присоединены последовательно соединенные резисторы, образующие соответственно первый и второй делители напряжения, нулевые выводы которых образуют соответственно первую и вторую их искусственные нулевые точки, которые подключены к соответствующим входам датчика короткого замыкания фидера, при этом средние точки последовательно соединенных резисторов первого делителя напряжения присоединены соответственно к первым входам датчика обрыва фаз генератора и обрыва фаз фидера, а вторые входы датчика обрыва фаз фидера соединены со средними точками последовательно соединенных резисторов второго делителя напряжения, причем одни из выходов всех датчиков соединены соответственно со входами узла преобразования сигналов, соединенного с блоком сигнализации, а вторые выходы всех датчиков соединены со входом узла согласования, выходом соединенного с блоком управления узлом развозбуждения генератора, при этом вторые входы датчиков обрыва и короткого замыкания фаз генератора соединены с нулевой точкой фаз генератора, которая совпадает с нулевой точкой контактов узла развозбуждения генератора при его выполнении с нормально замкнутыми контактами либо является искусственно созданной нулевой точкой фаз генератора, образованной общей точкой резисторов, подсоединенных к входным выводам фаз генератора при выполнении узла развозбуждения генератора с нормально разомкнутыми контактами.



 

Похожие патенты:

Изобретение: в области электротехники. Технический результат - снижение массы синхронного генератора за счет повышения входного коэффициента мощности статического преобразователя электрической энергии.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для получения энергии нетрадиционным способом. .

Изобретение относится к области судовых энергетических установок. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в самолетостроении. .

Изобретение относится к электроэнергетике и силовой электронике. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении ресурсосберегающих систем электроснабжения общепромышленных объектов. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании электромашинных систем генерирования электроэнергии, предназначенных для электрооборудования летательных аппаратов и других автономных объектов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электрическими машинами двойного питания большой мощности - асинхронизированными электрическими машинами (АСМ).

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в составе оборудования для управления синхронными генераторами на предприятиях, вырабатывающих электрическую энергию.

Изобретение относится к электротехнике, к системам автоматической стабилизации напряжения постоянного тока, вырабатываемого непосредственным преобразованием тепловой энергии внешней среды, например водных бассейнов, и может быть использовано в экологически чистой электроэнергетике. Технический результат состоит в стабилизации напряжения постоянного тока при вариации внешней нагрузки и увеличении срока действия и надежности. Устройство автоматического управления электрогенератором содержит ферромагнитное кольцо, механически связанное с осью вращения через траверсы, одна часть которого совмещена с насыщающим магнитным полем сильного постоянного магнита, а другая связана с тепловыделяющей средой. Фильтр нижних частот, или интегратор, последовательно соединен с блоком управления подмагничиванием, выход которого соединен с катушкой подмагничивания. Магнитный зазор сильного постоянного магнита выполнен из двух частей, первая из которых образует однородное магнитное поле с напряженностью, обеспечивающей на длине L этой части зазора доведение магнитной восприимчивости ферромагнетика до максимального значения, а вторая длиной L снабжена катушкой подмагничивания и образует насыщающее магнитное поле в начале этой части зазора и далее в направлении движения ферромагнитного кольца линейно возрастающее по напряженности магнитное поле к концу зазора. Ось вращения механически связана с измерителем частоты вращения оси и бесколлекторным генератором постоянного тока, подключенным к нагрузке и включающем раздельные рабочую обмотку и обмотку подмагничивания. Рабочая обмотка подключена к аккумуляторной батарее, к внешней нагрузке, к источнику опорного напряжения, к блоку управления подмагничиванием и к первому входу устройства сравнения. Обмотка подмагничивания подключена к аккумуляторной батарее через переключатель перемены полярности постоянного тока. Выход источника опорного напряжения подключен ко второму входу устройства сравнения, выход которого соединен с управляющим входом блока управления подмагничиванием через фильтр нижних частот. 10 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления инверторным генератором, оснащенным двигателем. Техническим результатом является улучшение массогабаритных показателей. Инверторный генератор (10) содержит обмотку (22а, 22b), намотанную вокруг узла (14) генератора, приводимого двигателем (12), преобразователь (24, 26), соединенный с обмоткой и выполненный с возможностью преобразования переменного тока с выхода обмотки в постоянный ток, инвертор (36), соединенный с преобразователем и выполненный с возможностью преобразования постоянного тока с выхода преобразователя в переменный ток и выдачи его в качестве выходного сигнала, и контроллер (42), выполненный с возможностью управления работой преобразователя и инвертора. С указанным двигателем соединен аккумулятор (20). Обмотка включает первую обмотку (22а) и вторую обмотку (22b). Контроллер подает выход аккумулятора на одну из обмоток - первую или вторую, чтобы раскрутить узел генератора для запуска двигателя. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к энергетике. Система регулирования паровой турбины для поддержания синхронизации между электросетью (10) и электрогенератором (20), приводимым в действие паровой турбиной (30), после возникновения короткого замыкания сети в электросети, содержащая: регулятор (40), выполненный с возможностью управления клапанным механизмом (50) для регулирования потока пара в паровой турбине; средство (60) измерения падения напряжения на выходе электрогенератора; средство (70) измерения падения электрической мощности на выходе электрогенератора, при этом регулятор выполнен с возможностью приведения в действие клапанного механизма паровой турбины в ответ на падение напряжения, превышающее заданную величину, и на падение электрической мощности, превышающее заданную величину. Изобретение позволяет уменьшить задержку инициирования регулирования скорости паровой турбины после возникновения короткого замыкания сети. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении систем генерирования постоянного тока. Технический результат - уменьшение амплитуды пульсаций выходного напряжения и улучшение массогабаритных показателей. Система генерирования постоянного тока содержит три трехфазные якорные обмотки [1, 2, 3] генератора, смещенные в пространстве относительно друг друга на угол 2π/9, три трехфазных выпрямительных моста [4, 5, 6] с выходными выводами [4.1, 4.2, 5.1, 5.2, 6.1, 6.2] и трехобмоточный трансфильтр [7] с обмотками [7.1, 7.2, 7.3], расположенными на стержнях (кернах) трехфазного магнитопровода [7.4]. Обмотки [7.1, 7.2, 7.3] одними своими одноименными по полярности концами объединены и подключены к одному выходному выводу [8] системы (к положительному в данном случае), а другие их концы подключены к одним одноименным по полярности (к положительным на фиг. 1) выводам [4.1, 5.1, 6.1] трехфазных выпрямительных мостов [4, 5, 6]. Другие одноименные по полярности выводы этих мостов [4.2, 5.2, 6.2] (отрицательные) объединены и подключены ко второму (отрицательному) выходному выводу [9] системы генерирования. Каждая из трех трехфазных якорных обмоток [1, 2, 3] генератора подключена к входам одного из выпрямительных мостов [4, 5, 6]. Нагрузку [10] подключают к выходным выводам [8, 9]. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения генераторов трехфазного переменного тока автономных источников электрической энергии. Технический результат - снижение небаланса фазных напряжений при работе на переменную неоднородную несимметричную нагрузку. Корректор небаланса фазных напряжений содержит трехфазный генератор (1) переменного тока с системой автоматического регулирования возбуждения (2), нагрузку (3), вариаторы (4-1, 4-2 и 4-3), измерители (5-1, 5-2 и 5-3) амплитуд напряжений, задающий регистр (6), числовые компараторы (7, 8 и 9), логические элементы И (10…18), логические элементы ИЛИ (19, 20 и 21), шину ПУСК (22). Каждый вариатор (4-1, 4-2 и 4-3) содержит с первого (23-1 по 23-N) электронные ключи, с первого (24-1 по 24-N) резисторы, причем сопротивление резистора в i-й ветви определяется соотношением Ri=R1·21-i, где R1 - сопротивление резистора первой ветви, логические элементы (И 25 и 26) и реверсивный счетчик (27). Измерители амплитуды (5-1, 5-2 и 5-3) имеют одинаковую структуру, которая включает измерительный трансформатор (28), диод (29), аналого-цифровой преобразователь (30), регистр памяти (31), выходной регистр (32), числовой компаратор (33), формирователи коротких импульсов (34 и 35) и элемент задержки (36), электронный ключ (37). В схему входят логический элемент И-НЕ (38) и диоды (39, 40 и 41). Устройство с высокой точностью обеспечивает баланс фазных напряжений нагрузки. 2 ил.
Наверх