Нагрузочное устройство для испытания генераторов электростанций

 

Союз Советски к

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii858199 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15. 10. 79 (21) 2828351/24-07 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет (5! )М. Кл.

Н 02 P 9/42

91оударотеаиый комнтет

СССР ао делом нзобретеннй н отпрытнй (53) УДК621.313. ,1.004.1 (088.8) Опубликовано 23 ° 08 ° 81 ° Бюллетень е 31

Дата опубликования описания 25.08.81

Ю. В. Козаков и А. П. Сиваи ., 1

f (72) Авторы изобретения

l

l

Украинский заочный политехнический ййстнтут (71) Заявитель (54) НАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ

ГЕНЕРАТОРОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для испытания различного рода электрических генераторов электростанций.

Известно нагрузочное устройство, позволяющее нагружать испытуемую электростанцию трехфазной промышленной сетью переменного тока. Оно являетсяуниверсальным, что позволяет нагружать сетью генераторы постоянного и переменного токов, отличающиеся зна10 чениями выходных напряжений и мощностей, сокращает время испытаний и позволяет утилизировать вырабатываемую приводным двигателем энергию, 15

Для согласования параметров выходного напряжения испытуемого генератора с параметрами напряжения сети, создающей нагрузку, в известном устройстве используется статический пре20 образователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока. Он реализован последовательным соединением статического управляемого выпрямителя и ведомого сетью инвертора, включаемых между испытуемым генератором и нагружающей его сетью.

В устройстве применено два автоматических регулятора параметров нагрузки испытуемого генератора: регулятор тока нагрузки и регулятор коэффициента мощности.При этом первый охватыва-. ет инвертор, а второй — выпрямитель (1)

Недостатком известного устройства является сравнительно низкая устойчивость. Запас устойчивости снижается при понижении напряжения сети, повьппении коэффициента мощности нагрузки и увеличении нагрузки испытуемого генератора. При одновременном неблагоприятном изменении перечисленных вьппе факторов возможно опрокидывание инвертора, т,е. авария, Известно также нагрузочное устройство для испытания автономных электростанций переменного тока, системы регулирования тока нагрузки и коэффициента мощности, которые воздейств т-. ют соответственно на системы импульсно-фазового управления (СИФУ) выпрямителя и инвертора, и содержит соответственно цепи коррекции выходных величин напряжением генератора и напряжением сети (21.

Это нагрузочное устройство отличается более высокой надежностью, но ненадежно при опрокидывании инвертора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является нагрузочное устройство для испытания ге нераторов электростанций, содержащее управляемый выпрямитель с входными зажимами для подключения к генератору, соединенный последовательно с выпрямителем ведомой сетью инвертор с вы= ходными зажимами для подключения к сети, а также автоматическую систему регулирования тока нагрузки, включающую в себя датчик тока нагрузки, датчик напряжения генератора переменного тока, решающий блок, выход которого связан с системой импульсно-фазового управления выпрямителем, автоматическую систему регулирования коэффициента мощности, включающую в себя датчик коэффициента мощности, решающий блок, выход которого связан с системой импульсно-фазового управления инвертора и систему защиты инвертора от опрокидывания. Это нагрузочное устройство обеспечивает безаварийную устойчивую работу в процессе нагружения сетью испытуемого генератора, создавая последнему стабильную нагрузку. Это позволяет использовать устройство не только в процессе испытания генератора автономной электростанции, но и в процессе ремонта (наладки и регулировки ) системы автоматического регулирования (CAP) напряжения автономной электростанции(Э).. . Недостатками известного нагрузочного устройства является его функциональная ограниченность и невозможность использования в процессе испытания автономных электростанций, содержащих генераторы постоянного тока, Кроме того, его нельзя использовать в процессе наладки и регулировки CAP скорости вращения ротора генератора (частоты). При этом мощ,ность нагрузки должна сохраняться постоянной.

Инвертируемая мощность определяется по формуле

Р U (i) 8199

4 где Ои — входное напряжение инвертора

I — ток нагрузки.

Чтобы получить P+ = const при заданном значении тока нагрузки ()<=const) необходимо обеспечить постоянство входного напряжения инвертора (U>=const), Таким образом, в процессе регулировки CAP скорости вращения нагрузочное устройство должно содержать

10 два регулятора системы регулирования „

CAP тока нагрузки и CAP входного напряжения (противо-ЭДС): инвертора.

Известное нагрузочное устройство с защитой второй CAP не содержит.

>s Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей нагрузочного устройства с защитой, т.е. обеспечение работы в режиме постоянной мощности нагрузки генератора, а также на2О гружение сетью испытуемых генераторов постоянного тока.

Указанная цель достигается тем, что в нагрузочном устройстве для генераторов электростанций, содержащем управляемый выпрямитель с входными зажимами для подключения к генератору, соединенный последовательно с выпрямителем ведомый сетью инвертор с выходными зажимами для подключения к сети, а также автоматическую систему регулирования тока нагрузки, включающую в себя датчик тока нагрузки, датчик напряжения генератора переменного тока, решающий блок, выход которого связан с системой импульсно35ч фазового управления выпрямителем, автоматическую систему регулирования коэффициента мощности, включающую в себя датчик коэффициента мощности решающий блок, выход которого связан

40 с системой импульсно-фазового управления инвертора, и систему защиты инвертора от опрокидывания, в него введены эадатчик режима работы, коммутатор, дополнительный датчик напряжения и логический элемент, причем ко входам логического элемента подключены выходы дополнительного датчика напряжения, датчика напряжения генератора переменного тока, задатчика режима работы, датчика тока и коэффициента мощности, а выходы второго логического элемента подключены ко входам решающих блоков СИФУ выпрямителя и инвертора н управляющему входу коммутатора,- силовые выходы которого соединены со входом и выходом выпрями- . теля, к силовым входам подключены зажимы для подключения испытуемых ге858199

Схема содержит приводные двигатели 1, lа автономных электростанций переменного или постоянного тока соответственно, генераторы 2, 2а переменного и постоянного тока соответственно, коммутатор 3 с управляющими двумя силовыми входами и двумя 15 силовыми выходами. К силовым его входам подключены выходные зажимы генераторов переменного и постоянного тока, управляемый выпрямитель 4, зависимый инвертор 5, промышленная трех- gp фазная сеть 6 переменного .тока, используемая для нагружения генератора испытуемой автономной электростанции, датчик 7 тока нагрузки испытуемого генератора, который может быть 2s включен на входе или выходе управляемого выпрямителя, датчик 8 напряжения генератора переменного тока, задатчик

9 тока нагрузки генератора переменного тока, решающий блок 10 САР тока нагрузки, операционный усилитель 11 CAP тока нагрузки, СИФУ 12 выпрямителя, датчик 13 входного напряжения инвер.тора, логический элемент 14 защиты инвертора, датчик 15 выходного напряжения инвертора, задатчик 16 углов опережения зажигания инвертора(P ), решающий блок 17 CAP коэффициента мощности, датчик 18 коэффициента мощности нагрузки генератора перемен40 ного тока;, операционный. усилитель 19

CAP коэффициента мощности, СИФУ 20 инвертора, дополнительный датчик 21 напряжения, второй логический элемент 22, задатчик 23 режима работы

45 устройства.

Нагрузочное устройство может работать в одном из трех следующих режимов работы: в режиме I< =const и cos /=const в процессе испытаний генераторов переменного тока; в режиме I> =const и P=const в процессе испытаний генераторов переменного тока; в режиме lp =const при испытаниях генераторов постоянного тока.

Необходимый режим работы задается ав50

-нераторам постоянного или переменного тока, а вход дополнительного датчика напряжения подключен к силовому выходу коммутатора, соединенному с выходом выпрямителя. 5

На чертеже изображена функциональная схема нагрузочного устройства. томатически или вручную с помощью задатчика режима работы.

Устройство работает следующим .образом.

В режиме 1ы =const и cosф const ко входу коммутатора 3 подключены выходные клеммы генератора 2 переменного тока, а к выходу — управляемый выпрямитель 4 через токовые цепи датчика 18 коэффициента мощности. При этом второй логический элемент обеспечивает функционирование двух CAP:

CAP тока нагрузки, включающей задатчик 9 тока нагрузки, решающий блок

10 операционный усилитель 11 и СИФУ

l2, а также CAP коэффициента мощности нагрузки, включающей задатчик 16 углов опережения зажигания ийвертора, решающий блок 17, операционный усилитель 19 и СИФУ 20.

Решающий блок 10 CAP тоха нагрузки имеет три входа; на один из них поступает сигнал с выхода датчика 7 тока через второй логический элемент

22, на второй — выходной сигнал задатчика 9 тока нагрузки, а на третий — выходной сигнал системы защиты йнвертора с выхода логического элемента 14 защиты. На выходе блока формируется сигнал управления, который через операционный усилитель 11 поступает на вход СИФУ 12 выпрямителя и далее воздействует на углы регулирования выпрямителя так, чтобы поддержать заданное значение тока нагрузки. .Решающий блок 17 CAP коэффициента мощности нагрузки имеет два входаца один из них поступает сигнал с выхода датчика 18 коэффициента мощности через второй логический элемент

22, а на второй — выходной сигнал saдатчика 16 углов опережения зажигания инвертора. На выходе блока поступает сигнал управления, через операционный усилитель 19, поступающий на вход СИФУ 20 инвертора, таким образом, воздействюущий на углы регулирования (углы опережения зажигания) инвертора ()так, чтобы поддержать заданное значение коэффициента мощности нагрузки.

В режиме IH =const и P=const силовая схема нагрузочного устройства сохраняется в том же виде. CAP тока нагрузки также сохраняется в том же виде, а вместо CAP коэффициента мощности нагрузки логическим элементом

858199

22 собирается САР, обеспечивающая

61=const

Достигается это тем, что на один из входов решающего блока 17 вместо выходного сигнала датчика 18 коэффициента мощности подается выходной сигнал дополнительного датчика 21 входного напряжения инвертора через второй логический элемент 22. В остальном работа предлагаемого устрой- 10 ства аналогична. При этом необходимо иметь в виду, что углы регулирования инвертора (углы опережения зажигания) автоматически выбираются так, чтобы выполнялось условие О„=const. 15

В режиме нагружения сетью генераторов постоянного тока управляемый выпрямитель 4 не используется, При этом к одному из силовых входов коммутатора 3 подведено выходное напряжение щ генератора 2а постоянного тока, а один из силовых выходов его через датчик 7 тока нагрузки подключен ко входу инвертора 5, САР углов опережения зажигания инвертора при этом переводится в режим регулирования тока нагрузки, что достигается подачей на один из входов решающего блока 17 сигнала с выхода датчика 7 блока через второй логический элемент 22.; А закон изменения угла опережения зажигания инвертора ф) обеспечивает поддержание заданного значения тока нагрузки, устанавливаемого с помощью эадатчика 16 углов опе35.. режения зажигания инвертора.

Устройство может быть использовано в промышленности, в частндсти на предприятиях и организациях, где осуществляют производство, ремонт или монтаж на объекте двигателей любого типа (электрических, внутреннего сгорания и т,п.), электрических генераторов, автономных электростанций. Оно позволяет нагружать промьппленной

45 сетью электрические генераторы в процессе их испытаний и регулировок не" зависимо от рода тока, частоты и уровня выходного напряжения. Кроме того оно позволяет утилизировать в сети энЕргию, вырабатываемую испытуемым

50 генератором (двигателем)„

Формула изобретения загрузочное устройство для испыта- 55 ния генераторов электростанций, содержащее управляемый выпрямитель с входными зажимами для подключения к генератору, соединенный последовательно с выпрямителем ведомой сетью инвертор с выходными зажимами для подключения к сети, а также автоматическую систему регулирования тока нагрузки, включающую в себя датчик тока нагрузки, датчик напряжения генератора переменного тока, решающий блок, выход которого связан с системой импульсно-фазового управления выпрямителем, автоматическую систему регулирования коэффициента мощности, включающую в себя датчик коэффициента мощности, решающий блок, выход.которого связан с системой импульсно-фазового управления инвертора и систему защиты инвертора от опрокидывания, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены задатчик режима работы, коммутатор, дополнительный датчик напряжения, логический элемент, причем ко входам логического элемента подключены выходы дополнительного датчика напряжения, датчика напряжения генератора переменного тока, задатчика режима работы, датчика тока и коэффициента мощности, а выходы логического элемента подключены ко входам решающих блоков систем импульсно-фазового управления выпрямителя инвертора и управляющему входу коммутатора, силовые выходы которого соединены со входом и выходом выпрямителя, к силовым входам подключены зажимы для подключения испытуемых генераторов переменного или постоянного тока, а вход дополнительного датчика напряжения подключен к силовому выходу коммутатора, соединенному с выходом выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Калиновская Л. В, Исследование и разработка динамического эквивалента нагрузок автономных электростанций. Диск.на соиск. учен.степени кан-та техн. наук. Владивосток, 1972.

2, Авторское свидетельство СССР по заявке У 2371183/24-07, кл .Н 02 Р 9/42, 1975.

3, Авторское свидетельство СССР

9 686136, кл. Н 02 P 9/42, 1977.