Автоматический регулятор возбуждения бесщеточной электрической машины

 

ОП ИСА Н..И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ оц 528б77

Союз Севетскик

Сациалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.01.75 (21) 2095517/07 с присоединением заявки № (51) М Кл H 02Р 9/14

Совета Министров СССР ла делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.09.76. Бюллетень ¹ 34

Дата опубликования описания 08.10.76 (53) УДК 621.316.722:

:621.313.322 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. Г. Бочкова и А. А. Круглый (71) Заявитель

Центральное проектно-конструкторское и технологическое бюро крупных электрических машин (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ВОЗБУЖДЕНИЯ

БЕСЩЕТОЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Государственный комитет (23) | |р иор итет

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для управления электрической машиной путем регулирования возбу>кдения.

Известен автоматический регулятор возбуждения бесщеточной электрической машиной с линейной жесткой обратной связью для увеличения быстродействия инерционного возбудителя (1). Недостатками этого регулятора являются необходимость введения дополнительных средств коррекции качества переходных процессов и отсутствие конкретных технических средств реализации обратной связи.

Известно также устройство для регулирования возбуждения генератора, содержащее бесщеточную электрическую машину, возбуждаемую от обращенного возбудителя-генератора (2). Этот возбудитель имеет обмотку возбу>кдения на статоре и вращающийся якорь, питающий через неуправляемый выпрямитель обмотку возбуждения основной машины. Обмотка возбуждения обращенного генераторавозбудителя питается от тиристорного выпрямителя, входящего в состав регулятора. Тиристоры этого выпрямителя питаются переменным током вспомогательного генератора с постоянными магнитами и управляются от специальных цепей зажигания. Ток возбуждения возбудителя изменяется путем воздействия усилителя на цепи зажигания тиристоров.

На вход усилителя подаются два сигнала: регулирующий сигнал от цепей статора основной машины и обратная связь по току возбуждения возбудителя. Обратная связь предназначена для ускорения изменений тока возбуждения возбудителя путем уменьшения его постоянной времени, осуществляется при помощи шунта в цепи обмотки возбуждения возбудителя и изолирующего преобразователя

10 на высокочастотном магнитном усилителе н требует применения усилителя с большим коэффициентом усиления из-за малого напряжения шунта. Недостатком этого устройства является сложность осуществления обратной

15 связи, требующей применения изолирующего преобразователя-усилителя постоянного тока с большим коэффициентом усиления, Для упрощения схемы в предлагаемом регуляторе цепочка обратной связи выполнена в

20 виде измерителя тока, включенного в цепь питания управляемого выпрямителя, неуправляемого выпрямителя, вход которого подключен к измерителю переменного тока, и сглаживающего фильтра, включенного на выходе не25 управляемого выпрямителя, а выход сглаживающего фильтра соединен со входом схемы управления.

Таким образом, вместо жесткой безынерционной обратной связи по току возбуждения

30 возбудителя вводится инерционная (за счет

528677

25 t0

55 сглаживающего фильтра) обратная связь по переменному току, питающему преобразователь. Введение инерционности обеспечивает фильтрацию сшнала обратной связи, которая конструктивно упрощается, и увеличивает запас по фазе разомкнутой системы регулирования.

На чертеже дана принципиальная схема описываемого регулятора.

Основная электрическая машина 1 имеет обмотку 2 возбуждения, расположенную на роторе и соединенную через выпрямитель 3 с вращающимся якорем 4 возбудителя. Обмотка 5 возбуждения этого возбудителя расположена на статоре и питается от управляемого тиристорного выпрямителя 6. Тиристоры выпрямителя 6 соединены с устройством 7 зажигания, причем фаза импульсов на выходе устройства зажигания определена воздействием на его вход сумматора 8. Один из входов сумматора связан с выходом датчика 9 статорных параметров, подключенного через измерительные трансформаторы 10 и 11 тока и напряжения к цепи статора машины 1.

Инерционная обратная связь по переменному току, питающему тиристорный выпрямитель 6, осуществляется измерен,ем это о тока трансформаторами 12, выпрямлеHèåì их выходного сигнала в неуправляемом выпрямителе 13 и соединением его выхода со входом сглаживающего RC-фильтра 14, выход которого соединен со вторым входом сумматора 8.

Статорные обмотки машины 1 включены в сеть или на автономную нагрузку. Регулирование тока возбуждения в обмотке 2 осуществляется путем изменения потока возбудителя на элементах 3 — 5. Силовым органом регулятора является тиристорный выпрямитель 6 с устройством 7 зажигания. Изменение напряжения на входе устройства 7 приводит к сдвигу фазы зажигания тиристоров и соответственно изменению напряжения на обмотке 5, а следовательно, и тока в обмотке 2. При изменениях нагрузки в цепи статора машины 1 основная обратная связь регулятора возбуждения измеряет при помощи трансформаторов

10 и 11 напряжение и ток, преобразует их в датчике 9 в сигнал регулирования и через сумматор 8 воздеиствием на устройство 7 изменяет ток возбуждения в обмотке 2, поддерживая напряжение и устойчивость работы машины 1.

Однако большое количество инерционных звеньев может привести к неустойчивости регулятора возбуждения при большой точности поддержания напряжения, треоуемой потребителем электроэнергии. Для обеспечения устойчивости регулятора введена внутренняя обратная связь на элементах 12 — 14, которая уменьшает постоянную времени тока обмотки 5, позволяя получить необходимое усиление в основном контуре, и одновременно время переходного процесса. Так как в нормальных режимах ток обмотки 5 замыкается через две фазы, где включены трансформаторы 12, то а»плитуда переменного тока на зторичной обмотке этих трансформаторов равна постоянному току в обмотке 5. При коротком замыкании на выходе выпрямителя 6 соответствие токов нарушается, но в этом случае регулирование вообще невозможно.

Проведенные испытания макета регулятора с реальным бесщеточным компенсатором подтверждают, что скорость изменения тока возбуждения основной м ашины определяется только потоком возбудителя и переходный процесс по быстродействию близок к оптимальному, причем такая система не дает развозбуждения при восстановлении нагряжения.

В предлагаемом регуляторе обратная связь па элементах 12 — 14 заменяет в прототипе шунт и изолирующий преобразователь — магнитный усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления. Упрощение схемы регулятора состоит в замене магнитного усилителя и специального высокочастотного источника питания этого усилителя на обычные трансформаторы 12 тока, диодный выпрямитель 13 и Г-образный фильтр 14.

Таким образом, изобретение позволяет снизить стоимость оборудования, упростить наладку и настройку регулятора и повысить качество регулирования — точность и быстродействие.

Формула изобретения

Автоматический регулятор возбуждения бесщеточной электрической машины с обращенным возбудителем переменного тока, состоящий из измеритсльного органа, управляемого выпрямителя со схемой управления, охваченного цепочкой отрицательной обратной связи и подключенного своим выходом к обмотке возбуждения возбудителя, о т л и ч а ющийся тем, что, с целью упрощения схемы регулятора, цепочка обратной связи выпол. ена в виде измерителя тока, включенного в цепь питания управляемого выпрямителя, неуправляемого выпрямителя, вход которого подключен к измерителю тока, и сглаживающего фильтра, включенного на выходе неуправляемого выпрямителя, а выход сглаживающего фильтра соединен со входом схемы управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт. св. № 388341, кл. Н 02р 9/14, 1973.

2. Патент США № 3652920, кл. 322/19, МКИ

Н 02р 9/14, 1972 (прототип).

528677

Составитель Ю. Филиппов

Техред Е. Подурушина

Редактор А. Пейсоченко

Корректор Л. Котова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1970/14 Изд. № 1590 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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