Устройство для регулирования возбуждения и гашения поля синхронных лашин

Союз Советских Социалистических Республик( 1162 иенце.". заявя хс рисас МПК Н риорцтст Комитет по делам изобретений и открытийОпублцк тень М 1969. 1 юлл ацо ри Совете Минист СССР,.ата опуоликоганцл опцсацц Авторызобретенил брамович, Б. Д. Курносов и А Заявит ТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ И ГАШЕНИЯ ПОЛЯ СИНХРОННЫХ МАШИН чьцал элсктрцрсгулцровацця синхронных мачты цсполцсццл итает цацряжсрсобразоватсль щепцтсль, котоый переменныйц частоты, цообмотку возИзвестные устройства для регулирования возбухкденил и гашения поля сцнхроных машин, содержащие подвозбудитель, вснтцльный преобразовательч, выполнсццый по мостовой схеме ц включа:ощий одинаковые управляющие ячейки по числу плеч преобразователя, фазорасщепитсль и автоматический регулятор возбуждения, сильно ус;ожцены из-за необходимости осуществления специальных каналов связи для псрсдачц сигналов управ ления на вентили вращающегося прсобразователя.Предложенное устройство устраняет указанный недостаток за счет того, что вход каждой из указанных управляющих ячеек под ч ключен к силовой цепи вечтилл в плече моста, а выход - к цепи управления того же вентиля, причем каждая ячейка содержит элемент, задающий фазовос положение импульса управления в функции величины и ча стоты напряжения силовой цспц. определяемой автоматическим регулятором возоуждсния, включенным в цепь фазорасщспнтеля, соединенного с обмоткой возбуждения подвозбудитсля. Кроме того, указанный элемент, 26 задающий фазовос положение импульса управления, выполнен, например, в вцдс двух сердечников из магнитного материала с прямоугольной петлей гистсрезиса, первичные обмотки которых соединены последовательно ЗО между собой ц включены в катодную цепь вентиля, анод которого соединен непосредственно с общей точкой двух включсццых по. следовательно между собой вторичных обмоток первого сердечника и через сопротивления - с началом вторичной обмотки второго сердечника, конец которой подключен через встречно-включенный диод к концу первичной обмотки того же сердечника ц через сопротивления - к своему началу, причем начало одной цз вторичных об:оток первого сердечника подключено через диод и сопротивление к катодной цепи указанного вентиля и через другое сопротивление и дцнцстор - к управляюц,ей цепи того же вентиля, а конец - через сопротивление соединен с цача. лом вторичной обмотки второго сердечника. На фцг, 1 дана прцнццпиа ческая схема устройства для возбуждения ц гашения полл шиц: на фцг, 2, 3, 4 - варна упраьляющцх вентилями ячеек.Подвозоудцтель 1 (фцг. 1) п ццсм повышенной частоты п частоты 2, например фазорас рый вырабатывает трехфазц ток регулируемого напряжения даваемый ца распределенную баде ни я воз будцтел я 3.При этом на выходе возбудителя генерируется напряжение, частота которого равна алгебраической сумме частот напряжения фазорасщепителя и частоты, соответствующей скорости вращения вала турбогенератора, а величина напряжения зависит от величины тока и частоты на выходе фазорасщепителя.Переменное напряжение возбудителя 8 через преобразователь 4 подается на оомотку 5 возбуждения турбогенератора 6.Регулирование возбуждения и частоты на выходе фазорасщспитсля происходит в функции сигналов, поступавших от автоматического регулятора возбуждения 7.Преобразователь 4 состоит из всцтцлсй (тиристоров) В, - В, включенных, например, по мостовой схеме, и узла управления, состоящего из шести одинаковых схемных ячеек 8. В схемой ячейке (фиг. 2) в катодную цепь вентиля В включены последовательно обмотка 9 сердечника 10, выполненного из материала с прямоугольной петлей гцстерезиса, и обмотка 11 сердечника 12, выполненного также из материала с прямоугольной петлей гистерсзиса, Начало обмотки 9 подключено к катоду вентиля Вь Две обмотки 13, 14 сердечника 10 соединены между собой последовательно. Начало обмотки 18 через диод 15 и ограничительное сопротивление 16 подключено к катоду вентиля В, а параллельно сопротивлению 16 подключена цепь из соединенных последовательно ограничительного сопротивления 17, динистора 18 и перехода электрод управления - катод вентиля В. Конец обмотки 13 соединен с началом обмотки 14 и с анодом вентиля В. Конец обмотки 14 через ограничительное сопротивление 19 соединен с началом обмотки 20 сердечника 12, а начало обмотки 20 через ограничительное сопротивление 21 соединено с анодом вентиля В. Конец обмотки 20 соединен через встречно-включенный д;од 22 с концом обмотки 11. Параллельно обмотке 20 включено,разрядное сопротивление 23. Схема работает следующим образом; при подаче напряжения ца аноде очередного вентиля, например Вь который должен встуцить в работу, появляется положительное напряжение. Через обмотку 13, диод 15 и сопротивление 16 начинает протекать цамагцичивающий ток. Главная доля напряжения приходится на обмотку 13, ток ограничен, падение напряжения ца сопротивлении 16 цсвс. лико, динистор 18 заперт и ца электрод управления вентиля В сигнал це поступает. Когда магнитный поток в сердечнике 10 достигает величины, отвечающсй цасьпцению сердечника (состояние 1, все, напряжение прикладывается к соцротивлснию 16, дицистор 18 отпцрастся и ца электрод управления всцтиля В, подастся отпирающий сигнал, который псрсводит его в отпертое состояние. Вклочающшся анодпый ток перемагцичивает ссрдсчшкц 10 и 12 в состо 55 Н 5 с О. После экоцчацця протекания прямого тока к обмоткам 14 и 20 прцкладывается обратюс напряжение вентиля 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Вь Под действием этого напряжения начинает протекать ток через обмотку 20 и сопротивление 21. При этом до перемагничивания сердечника 12 в состояние 1 напряжение на сопротивлении 21 мало, а поэтому током, протекающим по обмотке 14, можно практически пренебречь,После насыщения сердечника 12 обратное напря 5 кение вентиля В, прикладывается к обмотке 14 и к сопротивлению 19. При этом начинается перевод сердечника 10 из состояния О в состояние 1, При достаточной величине и длительности приложения напряжения сердечник 10 к началу очередной рабочей части полупериода так 5 кс будет полностью персмап 5 ичсн, и сигнал ца электрод управления вентиля В, поступит в момент, следующий непосредственно за началом появления на аноде положительного напряжения,Голи напряжение и частота на входе вен. тильного преобразоьатсля 4 (фиг. 1) за счет изменения напряжения ц частоты на выходе фазорасщепителя будут изменяться пропорционально (например, возрастать при форсировке возбуждения), величина угла отпирания вентилей В, - В преобразователя в выпрямитсльцом режиме практичсски не изменится, так как воздействие на срдечники 10 и 12 (фиг. 2), выражаемое в вольт-секундах, сохранится. Если, например, увеличить частоту на входе преобразователя в большей мере, чем напряжение, или уменьшить напря 5 кение в большей мере, чем частоту таким образом, чтобы за время приложения обратного напряжения вентиля (из 5 енение магнитного состояния сердечника 10 не будет полностью завершаться), появится задержка сигнала управления ца время, необходимое для завершения перемагцичивация сердечника 10 прил 05 к с ц и с. и 1) я. О ГО н а пр 5 5 к с ц и я к О О м От к е 13. Вследствие того, что при увеличении угла отпирания вентиля (55 ри условии непрерывности протекания постоянного тока в схеме) длитсльцость приложения Ооратцого напряжсния сокращается, цачальцос увеличение угла будет продолжать возрастать. Наличие такого рода положительной обратной связи делает систему в определенном диапазоне чувств птсльцои к сравнительно небольшим изменениям параСтров питающсгО напрякения. Увеличение угла задсржки отпирания вентиля будет проходить до тех пор, пока уменьшающиеся вольт-секуцды обратного цапряжснця, прикладывасмого к вентилю после прекращения протекания по нему рабочего тока, станут недостаточны для перевода ссрдсчцика 12 из состояния О в состояние 1. При этом обмотка 14 практически уже це будет оказывать влияния ца величину угла отпирания вентиля В, а время перевода сердечника 10 из состояния О в состояние 1 ц угол отпирания будут зависеть от вольт-секунд поло 5 кительцого напряжения на вентиле. Соответствующим выбором параметров обмотки 18 и сердечника 10 обеспечивается по 25391145 50 55 60 65 лучение требуемого значения угла запаздывания отпирания вентиля. При этом преобразователь будет работать в инверторном режиме. Возврат к выпрямительному режиму может быть осуществлен соответствующим увеличением напряжения или уменьшением частоты на его входе. Требуемая скорость перевода из режима в режим обеспечивается соответствующим выбором параметров элементов схемы и соотношений напряжения и частоты на входе. Схемная ячейка для управления вентилями преобразователя может выполняться так, как это показано на фиг. 3, ц содержать диод 15, ограничительные сопротивления 16, 17, динистор 18 п один насыщаОщис сердечник 10, включение которого отличается тем, что конец обмотки 14 соединен с концом обмотки 9 через ограничительное сопротивление 19, стабилитрон 24 и встречно-включенный диод 25.Кроме того, схемная ячейка может быть вьтполнепа так, как показано на фиг. 4, содержать диоды 15, 22, ограничительные сопротивления 16, 17, динистор 18, разрядное сопротивление 23 и два сердечника 10 и 12, и отличаться тем, что вторичная обмотка 13 сердечника 10 через ограничительное сопротивление 21 соединена с диагональю постоянного тока моста, выполненного на диодах 26 - 29, а в диагональ переменного тока моста включено ограничительное сопротивление 30, и, кроме того, указанная диагональ одной стороной подключена к аноду вентиля В 1, а другой - к диоду 15 и началу обмотки 20 сердечника 12.Применительно к Возбуждению мощных синхронных машин предлагаемое устройство позволяет осуществлять:1) Режим нормальной работы с регулированием возбуждения путем изменения в определенном диапазоне напряжения на выходе фазорасщепителя при неизмененной частоте или за счет одновременного изменения частоты и напряжения на выходе фазорасщепителя, а также последовательности чередования фаз. Параметры элементов схемы управления вентилями преобразователя выбираются такими, чтобы изменения питающего напряжения и частоты при регулировании возбуждения генератора в нормальном режиме практически не приводили к изменению угла отпирания вентилей. Это обеспечивает устойчивое регулирование без изменения режимов автоколебаний и малые пульсации тока в цепи нагрузки преобразователя.2) Режим форсировки возбуждения, При этом повышаются величина напряжения и частота на выходе фазорасщепителя с условием сохрацения номинального значения тока в обмотке возбуждения возбудителя.Это приводит к тому, что напряжение и частота на входе вентильного преобразователя возрастают пропорционально, Углы отпирания вентилей остаются неизменными и близкимц к минимальному значению. В связи с увели 5 10 15 20 25 30 35 40 чснием напряжения на выходе вентильного преобразователя возрастает ток в обмотке возоуждения синхронной машины, чем достигается форсировка поля. Быстродействис высокое, поскольку воздействие на процссс происходит с временем задержки, соответствующим полупериоду напряжснця подвозбдителя3) Режим гашения поля. Прц этом повышается частота на входе преобразователя прц сохранении напряжения (в нормальном режиме Или снижается напряжение при сохранении повышенного зцачснця частоты в режиме форсировкц). Прц этом быстро увслц 1 цвастся угол регулпровдцця ц прсобрдзовдтсль перс- ходит В цнВерторцый режцм. Псрсход к Нормальному режиму возбудителя после гашсцця поля происходит автоматцчсскц после снижения частоты питающего напряжения.К достоинствам прсдложснного устройства можно отнести:1) Четкое отпирание вентилей преобразоватсля, питающего обмотку возбуждения, цлсО- щую большую индуктивность как в выпрями- тельном, так ц в цнверторном рсжимс работы при относительно простой схеме управления.2) Быстрое, практцчсскц бсзыцсрццоццос регулирование напряжецпя возбуждения в нормальном режиме и малые пульсации тока В Оомотке Возбждция, поскольЮ Вентили преобразователя работают с малыми углами,3) Быстрая, безынерционная форсировка возбуждения при мощности возбудителя, выбираемой по номинальному режиму возбуждения, за счет одновременного изменения Напряжения ц частоты в обмотке возбуждсцця возбудителя.4) Быстрое гашение поля путем псрсводд Всцтцльного преооразователя в цнвсрторцый рсжих 1 ц псрсход к нормальному режиму Возбуждения прц переходе преобразоватсля в выпрямительпый режим,Предмет цзобретсцця1. УстроСтво для регулровдцц Возб 1 ждспия ц гашсшгя поля сцнхронцых машин, содержащее подвозбудитель, всПцльцый прсобразоватсль, выполцсццый по мостовой схеме и включающий одинаковые управляющцс ячейки по числу плеч преобрдзователя, фазорасщепцтель и автоматический регулятор возбуждения, от.ичающееся тем, что, с целью упрощения и повышения цадсжпостц, вход каждой пз указанных упр 2 Вляющих я 1 сск подключен к силовой цепи вентиля в плече моста, 2 Въход - и цепп правления ТОГО кс Вентиля, причем кандя ячсйа содсржцт элемент, задающий фдзовос положение Импульса управления в функции вслцчццы ц частоты напряжения силовой цспц, опрсдслясмой автоматическим регулятором возбуждснця, включенным в цепь фазорасщспцтсля, соединенного с обмоткой возбуждсцця подвозбудитсля.253911 о. устройство по п. 1, от,гичаюи(сеся тем, что указанный элемент, задающий 1 разовое положе).ие импульса управления, выполнен, напри.,:ер, в виде двух сердечников из магнитного материала с прямоугольной петлей Гпст" ризиса, псрВичнь 1 е Оомотки которых соединены последовательно между собой и вклюены в катодную цепь вентиля, анод которого соединен со средней точкой двух включенных после.Оватсзьпо )схкд сооой вторичных 00 мотопервого сердечника и через сопротив- ,35 Огг 4 9 О г т г. 4 г Составители 8. Пилипенко Тсхрсл Л, и. Куклина Корректор 8. И, Жолудсва С. Опеи)си дактсч Заказ 387,4 Тираж 480) 11 ИИПИ Комитета ио аслам изоретеиий и открвпий ири Совете,)1 осква Ж, Рауше);аи иаб). 4,5 Полнисио,пиетров СССР ипограф)п), ир. Сапунова,1 Г / ления - с началом вторичной обмотки вгэрого сердечника, конец которой подключен и - рез встречно-включенный диод к концу гервичной обмотки того же сердечника и через 5 сопротивления - к своему началу, причемначало одной из вторичных обмоток первого сердечника подключено через диод и соответственно сопротивление и последовательно включенныс сопротивление и дини;тор и ка тоду вентиля и и управляюшсму электродуэтого же вентиля.