Устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 86 РЕСПУБЛИ 1)4 Р 736 91 КОМИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙГОСУДАРСТВЕККПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ного из5 и генеВведениеовысить ок тоянно блоков ратора пуказанныхбыстродерегулиродвигателсвязи по озволяет строиства п о ствиеания в4, т,огоЖ инхр ени ои сигнал дной ак ателя б аижен тоого то произ инхронного дви оме ени нх А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г.И.Носова (72) Г.П.Корнилов, Г.В.Шурыгина, А,С. Карандаев и А, Н.Панов (53) 62,83;621,316.721.078 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР В 604113, кл. Н 02 Р 5/408, 1978Авторское свидетельство СССР У 100602, кл. Н 02 Р 9/14, 1983.Авторское свидетельство СССР У 415777, кл. Н 02 Р 7/36, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА(57) Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано в прокатных станах, Целью изобретения является повышение надежности путем устранения выпадения синхронного двигателя из синхронизма при регулировании, Указанная цель достигаетсявведением в устройство для регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата,выполненного по системе генераторадвигателя, множительно-делительногоблока 20, измерителя производной тока18 и измерителя напряжения 19, включенных в якорные цепи преобразовального агрегата, состав игателя постоянного ток к возмущающему воздеиствию. го, повышается качество напр питания и снижаются потери в ном двигателе, 1 ил,0 я 1 яполучаем 1а сп - Н,45 где 1 - активный ток синхронного асс двигателя; 0 - напряжение на двигателе Я постоянного тока; Б - линейное напряжение цепи статора синхронного двига 133Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе производственных механизмов с резкопеременной нагрузкой,приводимых в движение двигателями по,стоянного тока, питаемыми от преобразовательных агрегатов с синхроннымидвигателями с регулируемым возбуждением, в частности в главных электро. приводах прокатных станов,Целью изобретения является повышение надежности работы синхронногодвигателя путем устранения выпадениясинхронного двигателя из синхронизмапри регулировании.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройстваавтоматического регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата,Устройство содержит тиристорныйвозбудитель 1 с системой 2 импульснофазового управления, подключенный кобмотке 3 возбуждения синхронногодвигателя 4, регулятор 5 тока возбуждения, выполненный пропорциональноинтегральным, к первому входу которого подключен датчик 6 тока возбуждения, обеспечивающий обратную связьпо току возбуждения, Устройство содержит также последовательно соединенные между собой регулятор 7 напряжения, выполненный пропорциональным,пропорционально-интегральный регулятор 8 реактивного тока и пропорциональный регулятор 9 задания тока возбуждения, Каждый из указанных регуляторов 7 - 9 снабжен вторым входом,при этом второй вход регулятора 8 реактивного тока подключен к выходудатчика 10 реактивного тока, второйвход регулятора 7 напряжения - к выходу датчика 11 напряжения, подключенного через трансформатор 12 напряжения к цепи статора синхронного двигателя 4. В цепь статора синхронногодвигателя 4 включен датчик 13 полноготока, выходы датчика 11 и трансформатора 12 напряжения соединены с входами датчика 10 реактивного тока. Нагрузкой синхронного двигателя служитпреобразовательный агрегат, содержащий генератор 14 постоянного тока,установленный на валу синхронногодвигателя 4 и двигатель 15 постоянноготока с компенсационной обмоткой 16 вякорной цепи, соединенной с якорнойцепью генератора 14 постоянного тока,9862гНа валу двигателя постоянного токаустановлен нагрузочный механизм 17,В устройство введеныизмеритель18 производной тока, измеритель 19напряжения и множительно-делительныйблок 20, Измеритель 18 производнойтока подключен ккомпенсационной обмотке 16 в цепи якоря двигателя 15постоянного тока, Измеритель напряжения составлен из соединенных междусобой датчика 21 напряжения и делителя 22 напряжения, подключенного параллельно якорным цепям двигателя 15и генератора 14 преобразовательногоагрегата.Устройство для автоматическогорегулирования возбуждением синхронного двигателя работает следующим об разомКолебания активной и реактивноймощности синхронного двигателя приизменениях нагрузки передаются в сетьи вызывают колебания напряжения узла 25 нагрузки по величине и по фазе, чтоотрицательно сказывается на работесинхронного двигателя и смежных потребителей, Повьшение быстродействиярегулирования уменьшает колебания ЗО напряжения в узле нагрузки, т.е, повышает качество напряжения, а такжеснижает потери в синхронном двигателеи в смежных потребителях, что приводит к экономии электрической энергии.Так как активная мощность, потребляемая синхронным двигателем из сетиР 3 Б 1за вычетом мощности потерь равна мощности нагрузки 40Р =01н - я ят.е. 3 О, 1 аспя 1 ятеля;1 - ток двигателя постоянногоЯтока;знак пропорциональности.При сбросах и набросах нагрузки изменения Б и Б не превышают неЯ 1скольких процентов и, производная активного тока синхронного двигателя11 сэ Пя Й 1 яш ж (2)й Бйспропорциональная производной тока двигателя постоянного тока, может быть получена измерением падения напряжения на компенсационной обмотке 16 двигателя 15 постоянного тока с 11 аПко 1 ко д э (3) где Бк, - падение напряжения на компенсационной обмотке 16двигателя 15 постоянного Б =Ь - =,0.д 1ко ко дТаким образом, через датчик 23 напряжения измерителя 18 производной тока нагрузки на один из входов мно 55 тока;1, - индуктивность компенсацион 15коной обмотки 16,Таким образом, в качестве измерителя производной тока двигателя постоянного тока может быть использованакомпенсационная обмотка, сигнал с которой поступает через датчик 23 напряжения, служащий для усиления игальванического разделения цепей, навход множительно-делительного блока 20,25На два других входа множительноделительного блока 20 поступают сигналы обратных связей по напряжениюна двигателе 15 постоянного тока ипо линейному напряжению цепи статорасинхронного двигателя 4 через соответствующие датчики 21 и 11 напряжения, служащие для усиления и гальванического разделения цепей, Иножительно-делительный блок 20 формирует 35на выходе такой сигнал управления,чтобы выполнялось условие (2), т.е.сигнал, пропорциональный производнойактивного тока синхронного двигателя 4. 40Нагрузочный механизм 17 приводитсяво вращение двигателем 15 постоянноготока, который питается по системеГ-Д от генератора 14 постоянного тока, привод которого осуществляется 45синхронным двигателем 4. Обмотка 3возбуждения синхронного двигателя 4питается от возбудителя 1,При работе электропривода на холостом ходу или при постоянной нагрузке 50ток двигателя 15 постоянного тока неизменяется и напряжение на компенсационной обмотке 16 жительно-делительного блока 20 подается нуль, что обеспечивает нулевойвыход множительно-делительного блока20 несмотря на неравенство нулю двухего других входов, на один из которыхпоступает сигнал с выхода датчика 21напряжения, пропорциональный напряжению на двигателе 15 постоянного токаи снимаемый с делителя 22 напряжения,на другой - сигнал с выхода датчика11 напряжения, снимаемый с трансформатора 12 напряжения и пропорциональный линейному напряжению цепи статорасинхронного двигателя 4, Задание наток возбуждения синхронного двигателя4 определяется только величиной реактивного тока последнего, для выделения которого на вход датчика 10 реактивного тока поданы сигналы с датчика13 полного тока статора и трансформатора 12 напряжения, напряжением, поступающим с датчика 10 напряжения изаданием на напряжение в узле нагрузки,При изменении режима работы нагрузочного механизма 17 изменяется нагрузка на двигатель 15 постоянного то"ка и его ток 1 увеличивается. Приэтом на компенсационной обмотке 16появляется сигнал, пропорциональныйскорости изменения нагрузки, которыйчерез датчик 23 напряжения подаетсяна вход множительно-делительного блока 20, На два других входа подаютсясигналы, пропорциональные линейномунапряжению цепи статора синхронногодвигателя с датчика 11 напряжения инапряжению на двигателе постоянноготока с выхода датчика 21 напряжения,Множительно-делительный блок 20, реализующий зависимость (2), формируетсигнал, пропорциональный скорости изменения активного тока синхронногодвигателя 4, который поступает навход пропорционального регулятора 9задания тока возбуждения. Задание наток возбуждения увеличивается пропорционально скорости изменения активного тока синхронного двигателя 4. Пропорционально-интегральный регулятор8 тока возбуждения обеспечивает компенсацию переходной постоянной времени обмотки 3 возбуждения синхронногодвигателя 4. Поэтому ток возбуждениясинхронного двигателя 4 успевает изменяться синхронно изменениям нагрузки, Увеличение тока возбуждения приводит к увеличению электромагнитного5 13398мЬмента, развиваемого синхронным двигателем 4, и динамическая устойчивость синхронного двигателя 4 повьппается в тем большей степени, чем быстрее будет изменяться ток возбужде 5ния при изменении нагрузки,Поскольку вырабатываемая синхронным двигателем реактивная мощностьстрого зависит от мощности нагрузки,.напряжения синхронного двигателя 4и тока возбуждения, динамические изменения нагрузки приводят к изменениюреактивной мощности и реактивного тока, вырабатываемых синхронным двига 15телем, а следовательно, и к колебаниям напряжения на шинах сети, Для поддержания напряжения на заданном уровне используются обратные связи по напряжению синхронного двигателя 4 и20реактивному току, которые заводятсяна входы соответственно пропорционального регулятора 7 напряжения ипропорционально-интегрального регулятора 8 реактивного тока и форсируют 25увеличение тока возбуждения, Отрицательная обратная связь по току возбуждения синхронного двигателя 4,осуществляемая путем подачи сигналас датчика б тока возбуждения синхрон-,30ного двигателя 4 на вход пропорционально-интегрального регулятора 5 тока возбуждения, повышает быстродеиствие системы, так как это эквивалентно уменьшению постоянной времени обмотки возбуждения,35Дополнительное введение в устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронного двигателяпреобразовательного агрегата множи 40тельно-делительного блока, измерителяпроизводной тока нагрузки и измерителя напряжения, включенных в цепь преобразовательного агрегата, выходы которых соединены с двумя входами до 45полнительно введенного множительноделительного блока, третий вход которого подключен к выходу датчика напряжения в цепи статора синхронногоцвигателя, а выход соецинен с одним50из входов регулятора задания токавозбуждения, позволит повысить надежность синхронного двигателя путемустранения возможности его выпаденияиз синхронизма за счет повьппения быстродействия регулирования, так как55сигнал обратной связи по производнойактивного тока синхронного,цвигателяболее приближен к возмущающему возб 2 6действию, т. е, имеется некотороеупреждение, Кроме того, повьппение быстродействия регулирования уменьшаетколебание напряжения в узле нагрузки,т,е. повышает качество напряжения, атакже снижает потери в синхронномдвигателе и в смежных потребителя,что приводит к экономии электрическойэнергии,Формула изобретенияУстройство для автоматического регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата, выполненного по системе генератор-двигатель, содержащий тиристорный возбудитель, регулятор тока возбуждения с двумя входами, охваченный по первому входу обратной связью по току возбуждения синхронного двигателя, последовательно соединенные между собой регулятор напряжения, регулятор реактивного тока, регулятор задания тока возбуждения, каждый из которых снабжен вторым входом, выход регулятора задания тока возбуждения подключен к второму входу регулятора тока возбуждения, датчик реактивного тока, входы которого соединены с выходами датчика полного тока и трансформатора напряжения, датчик напряжения цепи статора синхроного двигателя, вход которого соединен с выходом трансформатора напряжения, входом связанного со статсрной обмоткой синхронного двигателя, выход датчика реактивного тока подкгпочен к второмувходу регулятора реактивного тока, выход датчика напряжения цепи статора синхронного двигателя соединен с вторым входом регулятора напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности путем устранения выпадения синхронного двигателя из синхронизма при регулировании, ввецены измеритель производной тока и измеритель напряжения, предназначенные для вкгаочения в якорную цепь генератора-двигателя преобразовательного агрегата, и множительноделительный блок, входы которого соецинены соответственно с выходами датчика напряжения цеги статора синхронного двигателя, измерителя производной тока и измерителя напряжения, а выход множительно-делительного блокаподключен к второму входу регуляторазацания тока возбуждения,