Устройство для возбуждения бесщеточной синхронной машины
ОПИСАНИЕ< 917287
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советскик
Соцкапистическик
Рес убп
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 25. 06. 79 (2! ) 2782690/24-07 с присоединением заявки М (51)М. Кл.
Н 02 P 1/50
Н 02 P 9/08
Гасударственный кемнтет
СССР
R0 делам изобретений н аткрыткй (2З) Приоритет (53) УДК 621.
;316.7(088.8) Опубликовано 30. 03. 82 ° Бюллетень Ме
Дата опубликования описания 30 . 03 . 82 (72) Автор изобретения
Ю.А. Бирюков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ БЕСЩЕТОЧНОЙ
СИНХРОННОЙ МАШИНЫ!
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах для возбуждения бесщеточных синхронных электрических машин, в частности двигателей, компенсаторов при пуске и ресинхронизации последних и бесщеточных генераторов при самосинхронизации.
Известны устройства для возбуждения синхронных электрических машин, .
so содержащие источник постоянного тока для питания обмотки возбуждения электрической машины, элементы- управления подачей возбуждения в функции тока статора или времени пуска и регулятор тока возбуждения Pl).
Недостатком этих устройств является то, что они не обеспечивают минимальное время синхронизации и .выбор момента подачи возбуждения. Этб приводит к значительным колебаниям тока.
Известны также устройства для возбуждения синхронных электрических машин, в которых подача возбуждения осуществляется в функции скольжения,, что позволяет более точно осуществить синхронизацйю Р23.
Однако применение этих устройств для возбуждения бесщеточных синхронных электрических машин, где отсутствует возможность непосредственного измерения тока ротора, невозможно.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для возбуждения бесщеточной синхронной машины, содержащее возбудитель переменного тока, якорная цепь которого через выпрямитель подключена к обмотке возбуждения синхронной машины, силовой орган управления, подключенный к якорной цепи синхронной машины, пуско-защитную цепь, подключенную параллельно обмотке возбуждения синхронной машины, и схему подачи возбуждения, включающую последовательно соединенные между собой преобразователь сигнала, усилитель, блок синхронизации и исполнительный орган, блок сброса, выход которого подключен к одному из входов исполнительного органа, а вход блока сброса подключен к одному из выходов исполнительного органа, источник питания обмотки возбуждения возбудителя и внешний узел управления и защиты С33.
Недостатком этого устройства является наличие электрической связи между силовой частью источника питания. обмотки возбуждения и измерительным органом схемы подачи возбуждения. Наведенные в обмотке возбуждения возбудителя ЗДС могут достигать
ro, в устройство введен дополнительный блок защиты от перенапряжения, включенный параллельно обмотке возбуждения возбудителя, а выпрямитель выполнен по мостовой схеме соединения вентилей, пуско-защитная цепь выполнена на тиристорах, подключенных к двум фазам якорной цепи возбудителя.
На фиг, 1 представлена блок-схема устройства для возбуждения бесщеточ7287 4 тельный вход блока сброса подключен к выходу внешнего узла управления и защиты, дополнительный выход блока сброса соединен с управляющим входом
5 силового органа управления. Кроме то20
30 1мотка 7 возбуждения возбудителя 1 более 1500 В, а потенциометрические датчики не обеспечивают надежную защиту от перенапряжения, Разделительный дроссель, конденсатор фильтра выпрямителя, автотрансформатор, Вхо дящие в состав устройства, усложняют схему устройства и являются достаточно громоздкими. при значительных токах возбуждения.
Кроме того, данное устройство не может быть использовано при мостовой схеме вращающегося выпрямителя, обладает большой сложностью, поскольку в блок синхронизации входят и блок самосинхронизации и логический элемент И. Отсутствует возможность автоматического и дистанционного управления возбуждением, в синхронном режиме, не обеспечивается необходимая защита обмотки возбуждения возбудителя высоких значений наведенной ЭДС.
Цель изобретения — поышение надежности и расширение функциональных возможностей.
Поставленная цель достигается тем, что возбудитель снабжен дополнительной:обмоткой, расположенной в его магнитной системе по поперечной оси и введен блок управления, а блок сброса снабжен дополнительными тремя входами и одним дополнительным выходом, причем дополнительная обмотка подключена к входу преобразователя сигнала, выход исполнительного органа схемы подачи возбуждения соединен с источником питания через блок управления, первый из дополнительных входов блока сброса подключен к выходу преобразователя сигнала, второй дополнительный вход блока сброса соединен с выходом усилителя схемы подачи возбуждения, а третий дополни35
55 ной синхронной машины; на фиг. 2схема соединения пуско-защитной цепи при выполнении выпрямителя по мостовой схеме.
Устройство для возбуждения бесщеточной синхронной машины содержит возбудитель 1 переменного тока(фиг.1), выход вращающегocR bi p t4 Te 2 Которого подключен к обмотке 3 возбуждения синхронной машины 4, и пускозащитную цепь 5. Якорные цепи синхронной машины 4 через силовой орган
6 управления подключен к сети. Обсоединена с выходом источника 8 питания и блоком 9 защиты от перенапряжений. На магнитопроводе индуктора возбудителя 1 размещена дополнительная обмотка 10 датчика тока ротора.
Обмотка 10 подключена к преобразователю ll сигнала, выход которого через усилитель 12 соединен-с входом блока 13 синхронизации и одним из входов блока 14 сброса. Выход усилителя 12 соединен с вторым входом блока 14 сброса. Выход блока 13 синхронизации подключен к входу исполнительного органа 15, один из выходов которого соединен с блоком 16 управления, а другой выход - с третьим входом блока 14 сброса. На четвертый вход блока сброса подается сигнал от внешней схемы управления и защиты, а второй выход блока 14 сброса соединен с другим входом исполнительного органа 15. Выход блока 16 управления подключен к входу источника 8 питания обмотки возбуждения возбудителя:, Блок l3 синхронизации может быть выполнен, например, в виде блока 17 самосинхронизации, вход которого соединен с выходом усилителя 12, а вы917287 ход - c одним из входов логического элемента ИЛИ 18, на другой вход которого подается сигнал с выхода усилителя 12. Выход логического элемента ИЛИ 18 соединен с одним из входов. логического элемента И 19, другой вход которого подключен к выходу блока 20 скольжения, входом подключенный к выходу усилителя 12. Выход логического элемента 19 является выхо- 10 дом блока 13 синхронизации.
" В случае выполнения выпрямителя 2 возбудителя 1 по мостовой схеме (фиг. 2) .соединения вентилей и при выполнении пуска защитной цепи 5 на 15 тиристорах 21 и 22, последние годключают к двум фазам 23 якорной цепи возбудителя 1.
Устройство работает следующим образом. 20
В переходном режиме, например при пуске синхронного двигателя, индуктируемая в обмотке ротора ЭДС создает переменный ток, одна из полуволн которого замыкается через якор- 25 ную обмотку возбудителя 1 (положительная — для нулевой схемы вращающегося выпрямителя, отрицательная для мостовой схемы).. В силу электромагнитной связи дополнительной об- 30 мотки 10, выполняющей функции датчика тока ротора, с полем возбудителя в датчике тока наводится ЭДС, про-. порциональная этому току. Так как одна из полуволн тока ротора замы- 35 кается либо через пуско-защитную цепь 5 (нулевая схема выпрямителя), либо через выпрямитель 2 (мостовая схема выпрямителя), то в сигнале датчика тока образуется пауза. 40
По чередованию и длительности пауз и наведенной ЭДС можно производить оценку. величины скольжения и углового положения ротора и по достижении заданных значений осущест45 вить подачу возбуждения. Полученный таким образом сигнал поступает на преобразователь, где он выпрямляется, сглаживается, фильтруется и при необходимости регулируется по величине.
Далее сигнал поступает на усилитель
12, где он преобразуется в прямоугольные импульсы постоянной амплитуды. Сформированный таким образом сигнал вводится в блок 13 синхронизации. В блоке 20 измерения скольжения производится измерение длительности или паузы, или прямоугольного импульса и сравнение с эталонной уставкой, соответствующей заданному (критическому),скольжению. По достижении заданной уставки происходит пропуск сигнала на вход логического элемента И 19, где происходит также его запоминание. На второй вход элемента И сигнал поступает непосредственно с усилителя 12 (либо через элемент ИЛИ 18)
Таким образом, формирование сигнала на выходе элемента И может быть осуществлено в момент перехода тока ротора через нуль. Если вхождение
s синхронизм происходит сразу после затухания отрицательной полуволны тока ротора, то на выходе датчика 10 тока, а следовательно, и усилителя 12 сигнал отсутствует. В этом случае сигнал на второй вход элемента И поступает от блока 17 самосинхрониза" ции, выполненного, например, аналогично блоку измерения скольжения, но имеющего уставку, превышающую по времени эталонную уставку блока измерения скольжения. С выхода элемента И 19 сигнал поступает на исполнительный орган 15, который обеспечивает запуск блока 16 управления, работу тиристоров преобразователя источника 8 питания и тем самым возбуждение возбудителя и синхронного двигателя.
Блок 14 сброса осуществляет возврат схемы подачи возбуждения в исходное положение и тем самым снятие возбуждения по сигналу из внешней схемы управления и защиты. Формирование сигнала на сброс может быть осуществлено в самом блоке по факту возникновения длительного асинхронного режима (сигнал с выхода усилителя 12) или внутреннего повреждения возбудителя (сигнал с выхода преобразователя 1!). Необходимость последней защиты может возникнуть при малых нагрузках на валу машины, не приводящих к выпадению ее из синхронизма. При нормальном процессе синхронизации появление сигнала на выходе блока 14 сброса предотвращается запретом на срабатывание, созданным исполнительным органом 15 и соответствующей временной задержкой внутри самого блока.
Защита обмотки возбуждения возбудителя и вентилей выпрямителя источника питания осуществляется бло-;
7 9172 ком 9 защиты от перенапряжений, выполненном, например, на стабилитроне или тиристоре, Прохождение сигнала асинхронного режима в возбудителях переменного тока с мостовой схемой вращающегося выпрямителя (фиг. 2) обеспечивается включением тиристоров 21 и 22 пускозащитной цепи возбудителя на разные фазы якорной цепи возбудителя, вы- fp полняющие роль первичной обмотки датчика 10 тока ротора в переходных режимах при протекании по ним отрицательной полуволны тока .ротора. Защитные резисторы выполняют роль or- 15 раничителя токов короткого замыкания при подаче возбуждения, а также ускоряют гашение поля обмотки возбуждения при синхронизации машины с малым моментом сопротивления на валу.. 2p
8 случае необходимости аналогичное сопротивление может быть включено в цепь другого тиристора пуско-защитной цепи. Так как фазы 23 якорной цепи могут иметь достаточно боль- 25 шое сопротивление, то защитные резисторы могут в ряде случаев не исО пользоваться.
При пуске машины. с мФ ым моментом сопротивления на валу схема подачи зо возбуждения может быть упрощена за счет исключения блоков самосинхронизации, элементов ИЛИ, И, т.е. осуществить подачу возбуждения только в функции скольжения .
Использование предлагаемого устройства для возбуждения бесщеточных синхронных машин позволяет посредст-. вом простой схемы осуществить подачу возбуждения в функции скольжения и при необходимости в функции углового положения ротора, обеспечивая минимальное время синхронизации, производить автоматическое управление возбуждением в различных режимах, 45 осуществляя отключение машины или . сигнализацию. Все это повышает надеж. ность работы машины и появляется возможность использовать данное изобретение в машинах с вращающимся выпрямителем, выполненным по мостовой схеме..
8 якорная цепь которого через выпрямитель подключена к обмотке возбуждения синхронной машины, силовой орган управления, включенный на зажимы якорной цепи синхронной машины, пуско-защитную цепь, подключенную параллельно обмотке возбуждения синхронной машины,и схему подачи возбуждения, включающую последовательно соединенные между собой преобразователь сигнала, усилитель, блок синхронизации и исполнительный орган, блок сброса, выход которого подключен к одному из входов .исполнительного органа, а вход блока сброса подключен к одному из выходов исполнительного органа, источник питания обмотки возбуждения возбудителя и внешний узел управления и защиты, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности. и расширения функциональных возможностей, возбудитель снабжен дополнительной обмоткой, расположенной в магнитной системе его индуктора по поперечной оси, и дополнительно введен блок управления, а блок сброса снабжен тремя дополнительными входами.и одним дополнительным выходом, причем дополнитель-. ная обмотка подключена к входу .преобразователя сигнала, выход исполнительного органа схемы подачи возбуждения .соединен с источником питания через блок управления, первый из дополнительных входов блока сброса подключен к выходу преобразователя сигнала, второй дополнительный вход блока сброса соединен с выходом усилителя схемы подачи возбуждения, а третий дополнительный вход блока сброса подключен к выходу внешнего узла управления и защиты, дополнительный выход блока сброса соединен с управляющим входом силового органа управления.
2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него дополнительно введен блок защиты от перенапряжения, включенный параллельно обмотке возбуждения возбудителя..
Формула изобретения
1. Устроиство для возбуждения бесщеточной синхронной машины, содержащее возбудитель попеременного тока, 3. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что выпрямитель возбуждения выполнен по мостовой схеме соединения вентилей, пускозащитная цепь выполнена на тиристорах, подключенных к двум Фазам якорной цепи возбудителя.
J3 фиау
ВНИИПИ Заказ 1900/74 Тираж 719 Подписное
Филиал ППП "Патент", г . Ужгород, ул. Проектная9
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
Лазарев Б.M. и др. Внедрение упрощенных схем пуска и защиты высо ковольтных синхронных двигателей.
М., "Иашиностроение", 1969, с. 46.
917287 10
2. Устройство тиристорного возбудителя. Техническое описание и инст-. рукция по эксплуатации 1 ТЛ.579.046.
T0. M., 1977.
s, 3. Патент CIA 3582735, кл. 318-1.76, 1971 °
