Устройство для пуска синхронного генератора

 

ветентно-т

"H! ческая

ОП ИСА Е

„„648150

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 060372 (21) 1756251/24-07 (23) Приоритет — (32) 06. 03. 71 (31) Р 21 10.747.1 (33) ФРГ (51) М. Кл.

HP 9/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) У@К 621.313. .323(088.8) Опубликовано 15. 02. 79. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 15. 02. 79

Иностранцы

Адольф Хабек (Австрия) и Курт Форк (ФРГ) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма Сименс АГ (ФРГ) (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ПУСКА СИНХРОННОГО

ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к устройствам для пуска присоединенного к турбине генератора, в частности газотурбинного или насосно-аккумуляторного агрегата с насосной турбиной.. 5

В известном устройстве (1) при пуске газотурбинных агрегатов с приводом от насосной турбины необходимо присоединять к турбоагрегату пусковые двигатели, что требует значительного )0 удлинения линии валов агрегатов, а следовательно, большей площади.

Известно также устройство для пус ка синхронной машины (2), обмотка возбуждения которой через коммутатор 15 и выпрямитель соединена с сетью переменного тока и через второй коммутатор — со вспомогательным источником питания,а трехфазная обмотка подключена к сети через третий коммутатор. 20

Однако,в этом случае синхронная машина работает как генератор и не может применяться для пуска турбины.

Целью изобретения является упрощение устройства за счет обеспечения 25 работы синхронной машины в период пуска в двигательном режиме с пита1 нием от вспомОгательного источника и перевода ее по достижении синхрон,ного числа оборотов на питание от 30 собственной сети. Это достигается тем что в предлагаемом устройстве трехфазная обмотка генератора дополнительно соединена с сетью через последовательно включенные четвертый коммутатор и преобразователь частоты со звеном постоянного тока, образованный выпрямителем и соединенным с ним через пятый коммутатор инвертором, а на аралу синхронного генератора установлен датчик положения ротора, выход которого соединен с управляющим входом инвертора.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема описываемого устройства; на фиг. 2 — вариант использования схемы устройства с системой управления; на фиг. 3 — схема преобразователя частоты.

Устройство (cM.ôèã.i) содержит синхронный генератор 1, обмотка 2 возбуждения которого через коммутатор 3, выпрямитель 4 и коммутаторы

5-7 подключена к вспомогательному источнику, состоящему, например, из генератора 8 и дизеля 9. Трехфазная обмотка генератора 1 подключена к сети через коммутатор 10 и дополнительно через коммутатор 11, преобразователь частоты со звеном постоян50 .4

% возбуждения (РА предотвращается токоограничивающим регулятором 25.

На выходе регулятора 23 тока включен ключ 26,ко второму входу которого

6481

3 ного тока, состоящий из инвертора 12

"и выпрямителя 13, и коммутаторы 1416. На валу генератора 1 установлен датчик 17 положения ротора. Обмотка 2 возбуждения через коммутатор 18 соединена также с выходом выпрямителя 13.

-Генератор 1 (cM.фиг.1) работает во время пуска как питаемый от выпрямителя двигатель, т.е. как син-. хронный двигатель, управляемый пос-. редством инвертора 12 в.зависимости от положения ротора. После достиже- )0 ния заданного числа оборотов, от которого турбоагрегат может ускоряться далее турбиной, преобразоватеЛь частоты отключается оТ генератора 1 и выпрямитель 13 переключается на обмотку 2 возбуждения генератора 1 как выпрямитель возбудителя. Генератор 1 возбуждается через выпрямитель 13 вплоть до номинального числа оборотов п„ на полное напряжение.

В процессе пуска генератора 1 обмотка 2 возбуждения возбуждается от вспомогательного источника постоянно:го тока, а именно от выпрямителя 4, причем вначале близким к номинальному " током возбуждения, чтобы пусковой момент получился высоким. По достижении номинального числа оборотов генератор 1 отключается от преобразователя частоты и выпрямитель 13 пре- Зр образователя частоты переключается на обмотку 2 возбуждения как выпрямитель возбуждения взамен выпрямителя 4.

По окончании разгона генератор 1 35 работает через коммутатор 10 на сеть трехфазного тока.

Инвертор 12 (cM.ôèã.2) работает с тактом,,зависящим от положения

"явнополюсного ротора генератора 1 40 для чего на его валу установлен датчик 17, который может быть выполнен, напрймер, в виде датчика Холла. Сиг-налы с датчика 17 положения направляются с одной стороны через преобразователь 19 частота-напряжение как датчик числа-оборотов в блок 20 управления, а с другой стороны через распределитель 21 импульсов в инвертор 12 преобразователя частоты.

Выпрямитель 13 преобразователя, частоты управляется блоком 22, фаза которого определяется по напряжению сети. Управляющим напряжением служит выходное напряжение регулятора

23 тока. На входе регулятора 23 тока 55 производится сравнение задаваемой блоком 20 управления номинальной веМ личины тока Э которая соответствует допустимому значению тока, с действительным значением тока А ° В р цепь возбуждения генератора включен регулятор 24 напряжения, ограничивающий напряжение якоря его допустимым значением. Воэможность превышения установленного допустимого то 65 подключен регулятор 27 напряжения.

Действительное значение напряжения определяется датчиком 28 и выпрямляется выпрямителем 29. Действительное значение тока возбуждениями „

ГА определяется датчиком 30 и выпрямляется выпрямителем 31. Выпрямитель

4 управляется блоком 32 управления.

На вход регулятора 23 тока подключен через выпрямитель 33 датчик 34 тока.

Для обеспечения разгона необходимо, прежде чем включить цепь главного тока коммутаторов 15 и 5, включить питающий ток для регулирования и управления коммутаторами 16 и 6 и заблокировать регуляторы 23 и 24,чтобы выпрямители 13 и 4 перешли в режим инвертора. Для пуска сначала замыкаются коммутаторы 11 и 14 для преобразователя частоты и коммутаторы 3 и

5 для обмотки возбуждения. После включения выпрямителя 4 регулятором

24 напряжения для пуска замыкается. коммутатор 15, благодаря чему включается вййрямитель 13. Возбужденный генератор 1 разгоняется, причем ток якоря поддерживается в течение всего процесса разгона на максимальном значении, допустимом для преобразователя частоты, для ускорения процесса разгона. Вначале ток возбуждения JpA приблизительно соответствует номинальному току возбуждения.

Как только напряжение ц1.А генератора 1 возрастет вследствие повышения скорости вращения до максимально допустимого для инвертора 12, приходит в действие регулятор 24 напряжения, который понижает ток возбуждения J

A генератора 1 в течение дальнейшего разгона настолько, что напряжение11 А остается постоянным.

По достижении заданного числа оборотов, примерно 0,5 п (ъ, блок

2 0 управления производит переключеом ние с пускового режима на генераторный, причем сначала происходит зажигание выпрямителей 13 и 4 и размыкание коммутаторов 11, 14, 15,5 и 3, а после этого замыкание коммутаторов

18 и 15. В результате этого снова включается выпрямитель 13. Вместо действовавшего до сих пор регулятора

23 тока приходит в действие регулятор

27 напряжения.

Для того чтобы ускорить пуск, можно производить это переключение не сразу при n = 0,5 п„„,,а сначала дать преобразователю генератора 1 ускориться на пониженноМ из соображений коммутации токе до более высокого числа оборотов, чтобы обеспечить поддержку турбине, и только тогда переключать. ПРоцесс переключения при чен этом не меняется, толькЬ заданное зн аение тока якоря нужно снизить. Да648150 лее турбоагрегат ускоряется турбиной и по достижении номинального числа оборотов п„ „синхронизируется,что производится замыканием коммутатора 10, Если преобразователь .частоты рассчитан на напряжение ниже номинального напряжения генератора, то для работы со сдвигом генератор 1 нужно ускорить при отсоединенной турбине примерно на 5% сверх номинального числа оборотов при помощи преобразователя частоты. Тогда переключение с пускового режима на режим со сдвигом фаз необходимо производить во время замедления генератора 1 по инерции с этого завышенного числа оборотов. По достижении номинального числа оборотов генератор 1 синхронизируется. Если же преобразователь.частоты рассчитан на номинальное напряжение генератора 1, то синхронизировать можно при помощи преобразователя непосредственно во время разгона.

При замедлении генератора 1 по инерции при остановке преобразователь частоты можно использовать для затор маживания, для чего инвертор 12 нужно перевести в выпрямительный режим, 25 а выпрямитель 13 — в инверторный.

Преобразователь частоты (cM.ôèã.3) снабжен блоком 35 гашения, состоящим из тиристоров и конденсаторов.

ФорМула изобретения

Устройство для пуска синхронного генератора, соединенного с турбиной, обмотка возбуждения которого через коммутатор и выпрямитель соединена с питающей сетью и через второй коммутатор — co вспомогательным источником питания, а трехфазная обмбтка подключена к сети через третий коммутатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения пускового агрегата, трехфазная обмотка генератора дополнительно соединена с сетью через последовательно включенные четвертый коммутатор и преобразователь частоты co звеном постбяййого тока, образованный выпрямителем и соединенным с ним через пятый коммутатор инвертором,а на валу синхронного генератора установлен датчик положения ротора, выход которого соединен с управляющим входом инвертора °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р 1087265, кл. 21 с 64/57, 1961.

2. Синхронные генераторы .

Обзор докладов на XXIII сессии СИГРЭ

1970 г. М., Энергия, 1972, с. 88

90.

648150 ! !

I !

L

I !

L фиг.5

Составитель В. К знецова

Редактор А. Пейсоченко Техоед H. .Ьсталош Корректор Л. Веселовская

Заказ 382/60 Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ралаская наб. д. 4 5

Филиал ППП .Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4