Система возбуждения для синхронной машины
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социалистических
Республик
Р )М. Кл.з с присоединением заявки Но (23) Приоритет М. 02 Р 9/14 Государственный комитет СССР ио деиам изобретений и открытий Опубликовано 15.10.81 Бюллетень Йк 38 Дата опубликования описания 151081 (54) СИСТЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ ДЛЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ тоянного тока которого подключены обмотка возбуждения синхронной машины и пуско-.защитный блок из нескольких параллельных ветвей, каждая из которых содержит последовательно соединенные между собой резистор и тйристорный ключ, между анодом и управляющим электродом которого включен пороговый элемент с установкой срабатывания по напряжению, а также реле тока,одни из замыкающих контактов которого соединены с управляющими электродамй тиристоров 2 1. Эта система возбуждения обладает большей надежностью, так как обрыв одной из параллельных ветвей при нормальной работе остальных не приводит к потере защитных функций, и, следовательно, не требует аварийного отключения возбудителя и синхронной машины от сети. Однако наличие параллельных ветвей делает недостаточно надежным пуск синхронной машины и некоторые другие режимы, сопровождающиеся протеканием значительных токов через пускозащитный блок. Пороговые элементы, управляющие тиристорными ключами0 имеют разброс уставок срабатывания и времен вклюИзобретение относится к электро технике и может быть использовано в системах возбуждения синхронных электрических машин, преимущественно для синхронных электрических машин, имеющих в своем составе возбудитель дли питания основной обмотки возбуж-. дения. Известна система возбуждения синхронной машины, содержащая возбудитель, на выходе которого включен пуско-защитный блок, содержащий последовательно соединенный резистор и тиристорный, ключ, управляемый пороговым элементом с уставкой срабатыва- 15 ния по напряжению (1). Эта система возбуждения недостаточно надежна вследствие того, что любая неисправность пуско-защитного 20 блока (обрыв цепи, потеря управляемости, короткое замыкание тиристорного ключа) влечет за собой опасность аварийного отключения или повреждения возбудителя и синхронной машины. Наиболее близким техническим решением к изобретению является система возбуждения для синхронной машины, содержащая возбудитель, к выходу пос- 30 (53) УДК 621. 313. 322. .013.8 (088.8) 873370 4 чения тиристора.С включением первой же параллельной ветви пуско-защитного блока (например, в режиме пуска синхронного двигателя) напряжение на обмотке возбуждения синхронной машины снижается, что затрудняет, а подчас исключает включение остальных параллельных ветвей пуско-защитного Ьлока. В результате весь, пусковой ток ,.течет через одну параллельную ветвь, что вызывает ее перегрев. Целью изобретения является повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в систему дополнительно введены датчик перенапряжения с уставкой срабатывания по напряжению, меньшей уставки срабатывания по напряжению порогового элемента, блок памяти и бло» формирования импульсов, причем вход датчика перенапряжений включен параллельно выходу возбудителя, а выход датчика перенапряжений через блок памяти соединен с входом блока формирования импульсов, выход которого подключен к другим замыкающим контактам реле тока. При этом блок памяти и блок формироваиия импульсов совмещены в одном узле и выполнены на последовательно включенных тиристоре и резисторе. На чертеже приведена принципиальная схема системы возбуждения. Возбудитель 1 подключен к обмотке возбуждения 2 синхронной машины 3. Параллельно выходу возбудители 1 чеРез.реле тока 4 включен пуско-защитный блок 5 и блок 6 запуска параллельных ветвей 7, 8 и 9 пуско-защитного блока 5. В параллельных ветвях 7,.8 и 9 последовательно включены Резистор 10, тиристорный ключ 11, блок 12 аварийного отключения параллельной ветви. Каждый иэ тиристорных ключей 11 содержит пороговые элементы 13 и 14. Блок 6 запуска параллельных ветвей 7, 8 и 9 состоит из датчика 15 перенапряжений, выполненного на стабилитронах 16 и 17, блока 18 памяти и блока 19 формирования импульсов. Блок 18 памяти и блок ,19 формирования импульсов сов:мещены и выполнены на. тиристо@ах 20 и 21 последовайельнэ с которыми установлены резистор 22 и атабилитроны 23 и 24. Между анодом тиристора 20 (21) и его управляющим электр дом включены стабилитроны 16 и 17. Уставка срабатывания стабилитроиов 16 и 17 больше напряжения питания возбудителя 1, но меньше уставки срабатывания пороговых элементов 13 и 14 тиристорных ключей 11. Реле тока 4 выполнено-на герконах 25, 26 и 27 ° Катод стабилитрона 23 (24) через геркон 26 (25) подключен к управляющим электродам тиристорных ключей 11 параллельных ветвей 7, 8 и 9, Параллельно резистору 22 включено герконовое реле 28 контроля тока тиристора 20 (21), Геркон 27 и выходной контакт 29 ,герконового реле 28 включены на вход системы управления тиристорного возбудителя 1, а между собой параллельно. )Q Система возбуждения работает следующим образом. В нормальном режиме работы напряжение на выгоде возбудителя 1 меньше уставки срабатывания стабилитронов 16 и,17 и пороговых элементов 13 и 14 тиристорных ключей 11, вследствие чего пускозащитное устройство 5 не включается. Тиристорный возбудитель 1 обеспечивает нормальный режим работы синхронной машины 3. В переходном режиме работы синхронной машины 3, связанном с появлением перенапряжений на обмотке 2 возбуждения синхронной машины 3 (асинхронный ход, пуск синхронного двигате» 2$ ля„ включение в сеть генератора методом самосинхронизации) при напряжении на обмотке возбуждения (на выводах системы возбуждения) большем напряжения уставки срабатывания, например стабилитрона 16, последний пробивается и открывает тиристор 20. По цепи: стабилитрон 23 тиристор 20, резистор 22, стабилитрон 24 протекает ток.Герконовое реле 28 сработало. На стабилитроне 24 появляется напряжение,достаточное для открытия тиристорных ключей 11 параллельных ветвей 7, 8 и 9, однако цепь управления этих ключей разомкнута герконом 25. При дальнейшем повышении напряжения пороговый элемент 13 тиристорного ключа 11, например, параллельной ветви 7 пробивается и открывает тиристорный ключ 11 этой ветви. Резистор 10 шунтирует обмотку 2 возбуждения синХронной машины З.По45 параллельной ветви 7 течет ток, напряжение на обмотке 2 воэ6уждения становится менее уставки срабатывания пороговых элементов 13 тиристорных ключей 11 параллельных ветвей 8 и 9 9() и стабилитроиа 16. Параллельные ветви 8 и 9 не могут включиться пороговыми элементами 13 своих тиристорных ключей 11. Но при протекании тока по парал лельной ветви 7 реле тока 4.срабатывает и геркои 25 подключает устройство 19 формирования импульсов к управляющим электродам тиристорных ключей 11 параллельных ветвей 8 и 9. Тиристорные ключи 11 указанных 60 ветвей открываются, подключая к обмотке возбуждения 2 остальные параллельные ветви 8 и 9. По завершении переходного процесса, когда напряжение, наведенное s 65 обмотке 2 возбуждения синхронной ма873370 шины 3 станет менее напряжения питания, пуско-защитный блок 5 и блок 6 запуска параллельных ветвей отключаются. Происходит это эа счет того, что геркон 27 и контакт 29 герконового реле 28, воздействуют на систему управления возбудителя,.обеспечивая отключение тиристорных ключей 11 параллельных ветвей 7, 8 и 9 и тиристора .20. Если переходный процесс характе- ризуется незначительным повышением напряжения до уровня, превышающего уставку срабатывания стабилитрона 16, но меньшего уставки срабатывания порогового элемента 13 тиристорного ключа 11, блоки 18 и 19 включаются. Срабатывает герконовое реле 28, которое, воздействуя на систему 30 управления возбудителя 1, обеспечивает отключение блоков 18 и 19 при снижении уровня напряжения до величины меньшей, чем уставка срабатывания стабилитрона 16. При неисправности параллельной ветви, например пробое тиристорного ключа 11 параллельной ветви 8, в нормальном режиме работы возбудителя через резистор 10 этой ветви течет аварийный ток. Реле 4 тока включается, герконы 25, 26 и 27 замыкаются и подключают Длок 19 формирования импульсов к управляющим электродам тиристорных ключей 11 .остальных параллельных ветвей 7 и 9. Однако в этом режиме напряжение на выходе возбудителя 1 меньше, чем уставка напряжения срабатывания стабилитронов 16, поэтому управляющий импульс на тиристор 20 не подается, тиристор 20 заперт. Напряжение ун» равления тиристорными ключами 11 параллельных ветвей 7 и 9 не формируется и указанные ветви не включаются. При неисправности блока запуска параллельных ветвей, например при пробое тиристора 20, на стабилитро- . не 24 появляется напряжение, ио поскольку через параллельные ветви 7, 8 и 9 ток не течет, расположенный в цепи управления тиристориых ключей 11 геркон 25 разомкнут, что исключает подачу управляющих импульсов в цепи управления тиристорных ключей 11. Поскольку цепи блока 6 запуска параллельных ветвей 7, 8 и 9 — citaботочные, сколько-нибудь длительное подключение их не приводит к аварийной ситуации. При необходимости может быть установлена сигнализация контроля длительности тока блока 6, например контролем выделякицегося тепла резис- тора 22 ° Таким образом, данное устройство обеспечивает включение всех параллельных ветвей пуско-защитного блока в переходных режимах работы синхронной машины, связанных с появлением перенапряжений на обмотку возбуждения, например в режиме пуска синхронного двигателя. При этом это устройство предотвращает включение параллельных ветвей пуско-защитного блока при неисправ» ности одной иэ них или неисправности блока запуска ПаРаллелъных ветвей. Надежное включение всех параллельных ветвей пуско-защитного блока позволяет повысить токовую нагрузку ветвей пусковащитного блока, следовательно, уменьшить габариты и вес как этого устройства, так и системы воз буждения в целом беэ снижения надежности ее работы. 15 Совмещение блока памяти и блока формирования импульсов и выполнение их на последовательно включенных тиристоре и резисторе позволяет упростить конструкцию указанных блоков, а также исключает необходимость дополнительных источников питания их работы. Формула изобретения 2. Система по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что блок памяти и блох формирования импульсов совмещены в одном узле и выполнены на последовательно включенных тиристоре и резисторе. 30 . 1. Система возбуждения для синхронной машины, содержащая возбуди-тель, к выходу постоянного тока которого подключены обмотка возбуждение синхронной машины и пуско-защитный 35 блок, выполненный из нескольких параллельных ветвей, каждая из которых включает последовательно соединенные между собой резистор и тиристорный ключ, между анодом и управляющим эле4О ктродом которого подключен пороговый элемент с уставкой срабатывания"по напряжению, а также реле тока, одни из замакамщих контактов которого соединены с управляющими электродами тиристорного ключа, о т л и ч а ю— 45 щ а я с я тем. что. с целью повышения надежности, в нее дополнительно введены датчик перенапряжения с уставкой срабатывания по напряжению, меньшей уставки срабатывания по напряжению псфогового элемента, блок памяти и.блок формирования импульсов, причем вход датчика перенапряжений включен параллельно выходу возбудителя, а выход датчика перенапряжений S5.через блок памяти соединен с входом блока формирования импульсов, выход которого подключен к другим замыкающим контактам реМе тока. 873370 Составитель A.Ëåáåäåâ Редактор Е.Дорошенко Техред Т.Маточка КорректорМ.Демчик Заказ 9068/82 Тираж 733 Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делаМ изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Вершинин П.П., Хашпер Л.Я Применение синхронных электроприводов в металлургии М., "Металлургия", 1974, с. 118-119. 2. Комплексные тиристорные устройства серии КТУ. Каталог, окп; 341.631 . Таллин, 1978.
