Устройство для регулирования возбуждения синхронного двигателя

(51) М. 21 Заявлено 2 06 75присоединением заявки 2148299/ 4 Н 02 осударстаенный комитетСонета Министраа СССРпо делам изобретенийи открытий 23) Приоритет43) Опубликовано 25,04,78, Бюллетень .)че з 53) УДК 621 81 Э,Зизобретения 71) За 51 витель 54) УСТРОЙСТВО,".ЫЯ РЕГУ(111 РОВАНИЯ ВОЗ ГУЙЕН 11 Я СИНХРОН 110 ГО ДВИГАТЕ Б ВГ 15 ссГСЯ ) Л) ЦИСНИС )отора с; и к р 0111) Го Изобретение касается еталл ргичсск(н о Э,1 СК 3 РОИРИВОЛЯ, В Чс 1 СТНОСТИ ЯБТОМЯТ 31 сЕСКОГО регул)(рования возбужлеция сстевык сицкроннык двигателей, работаюцик с резко переменной нагрузкой на валу, например, синхроциык лвиг) Гелей прокатных станов.Известив) системы автоматического реглироцания, которые возлейсгвуют на реактивц)о состацляюшую тока статора синкроного д)ига геля и тем самым улучшают некоторые тек 1(и ко-эконом ическис показатели сицкроц ного лц)1 гателя и цитакшсй установки 11.11 слостатком этик сстем 53)л)ется то, то оц) 11 с 11 овышают лцамической устойци 1130 сти, сии кроицго лв(1 гателя ири кратковремецць)к УЛЯРс(. 1 аРЗК(1.Известны устройства автоматического регулирования Бозс)ужлсия сицкронного л 3 гатеЛ 51, КОТОР 1 С СОЛЕРЖЯЗ КЯК КОИТУРЫ РСГУГ(ИРОБс- н 1(я активно).о и реактив 1го токов статора, ТЯК 3 Токс) БОЗОУ)КЛСНИ)1 Р 03 ОРЯ И Наг)Р 51 ЖС 1 И 53 сети 12. 1.1 с,Ост)тком эт 11 к устроств 5 влсгс)1 с,13(ос демпфирование ка шций ротора син. роцИО(0 лвигатсля.11 сльо изобретения яа .с, фирования кача 11 йЛБИГс)ТСЛЯ.15 45 50 55 бО гций ц(гопорциональный регулятор активного тока, ввецены усилитель, датчик с регулятором скольжения, выход которого подключен ко входу регулятора активного тока, а входы подключены к выходам датчика скольжения и вновь введенного усилителя, при этом вход последнего соединен с выходом регулятора тока.На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства для регулирования возбуждения синхронного двигателя.Обмотка возбуждения синхронного двигателя 1 питается от тиристорного возбудителя 2. Задающий вход тиристорного возбудителя подключен к пропорционально-ццтегрально-дифференциальному регулятору 3 продольного тока статора. К задающему входу регулятора продольного тока статора цодклочен элемент ограничения 4, посредством которого осуществляется ограничение тока возбуждения синхронного двигателя сверю и снизу. Ко входу обратцой связи регулятора продольного тока подключена цепь отрицательной обратной связи по току возбуждения синхронного двигателя, состоящая цз датчика 5 тока возбуждения и шуцта 6. К дополнительному входу элемента ограничения 4 подключена цепь положительной ооратной связи по току возбуждения, содержащая атчик 5 и шуцт 6, которая компенсирует отрицательную обратную связь по току возбуждения ца входе регулятора продольного тока, когда ток возб)ждения находится в заданном диапазоне.Ко входам элемента ограничения 4 подключается выход блока коррекции 7. Основными узлами олока коррекции являются множительцье элементы 8 и 9. Ко входам множительного элемента 9 подключены пропорциональный регулятор активного тока 10 и выход датчика 11 внутреннего угла синхронного двигателя через нелинейный элемент 12, имеющий сицусоидальную характеристику. Ко входам множительного элемента 9 подключены пропорциональный регулятор 13 реактивного тока и выход датчика 11 внутреннего угла через нелинейный элемент 14, имеющий косицъсоидальнчю характеристику.Ко входам регулятора 10 активного тока подключена цепь отрицательной обратной связи по активной составляющей тока статора синхронного двигателя, содержащая датчик 15 активного тока, и выход пропорционально-интегрального регулятора скольжения 16. Ко входам регулятора 13 подключены датчик 17 реактивного тока и регулятор 18 напряжения. К одному входу регулятора скольжения 16 подключена цепь отрицательной обратной связи, содержащая датчик скольжения 19. К другому входу регулятора 16 подключена цепь отрицательной обратной связи, содержащая усилительинвертор 20, вход которого соединен,с выходом регулятора 10. К одному входу регулятора напряжения 18 подключен задатчик сигнала задания, к другому - цепь отрицательной обратной связи, содержащая датчик напряжения 21, Датчики тока и напряжения 22 ц 23 подключены к блокам 11, 15, 17 и 21. Питание устройства осуществляется от сети. го 25 30 35 134Датчики 15 и 17 активной и реактивной составляющих тока статора построены по принципу выпрямления с помощью фазочувствцтельного усилителя. Коммутирующее напряжение фазочувствительного усилителя синфазнос фазным напряжением при измерении активной составляющей тока и отстает на 90 эл. градот фазного напряжения при измерении реактивной составляющей, Датчик 11 внутреннегоугла О синхронного двигателя представляетсобой фазочувствительный усилитель, на входы которого вводятся два напряжения: опорное, представляющее собой сумму двух напря.жений, (напряжение, пропорциональное напряжению сети и пропорциональное току статора)и напряжение ца измерительном входе, пропорциональное напряжению сети,В этом случае, с некоторыми допущенияминапряжение на выходе датчика.11 пропорционально)углу между ЭДС за поперечной реактивностью и напряжением сети. Этот угол близок к рабочему углу синхронной машины О.Сигнал, пропорциональный скольжению, получается после дифференцирования напряжения с выхода датчика угла нагрузки 11.Устройство работает следующим образом,Результирующий сигнал, подаваемый навход регулятора продольного тока 3, определяется выражением( у - 1 э ) созО + (1 ау - 1 а) 51 пО = - 1,+ 1, ( 1. )где 1 - продольная составляющая токастатора;1,. 1 - реактивная и активная составляющие тока статора;1 - заданные значения реактивной и активной составляющих тока статорасинхронного двигателя;- заданное значение продольнойсоставляющей тока статора синхронного двигателя.Таким образом, посредством возбуждениясинхронного двигателя ведется регулированиепродольной составляющей тока статора.При отсутствии нагрузки на валу активнаясоставляющая тока статора и ее задание равны нулю. Фактическое значение реактивной составляющей тока статора равно заданному, выходной сигнал регулятора 13 реактивноо тока равен нулю.За счет интегральной составляюцей частипропорционально-интегрально-дифференциального регулятора 3 продольного тока продольная составляющая тока статора синхронногодвигателя равна заданному значению реактивного тока.11 ри наличии нагрузки на валу синхронного двигателя, за счет отрицательной обратнойсвязи по выходу регулятора 10 активного тока, подаваемый на регулятор скольжения 16выходной сигнал регулятора активного токаравен нулю, выходной сигнал пропорциональноинтегрального регулятора 16 скольжения, засчет интегральной части, равен фактическомузначению активной составляющей тока статорасинхронного двигателя,Интегральная часть пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора 3 цродольного тока обеспечивает такую величинупродольной составляющей тока статоца синхцонного двигателя независимо от нагрузки,что фактическое значение реактивной составляющей тока статоца равно заданному и вы 5ходной сигнал регулятора 13 реактивного токаравен нулю,Такое построение системы подчиненного цегулицования возбуждения синхронного двигателя обеспечивает астатическое регулированиереактивного тока.гоДинамику работы синхронного двигателяпци набцосах и сбросах нагрузки с пцедлагаемой системой подчиненного регулирования возбуждения определяют следующим образом.Для выбора передаточных функций цегулято-,цов применяют общие методы синтеза системыподчиненного регулирования с последовательной коррекцией, Посредством возбуждения цегулицуют активную и реактивную составляющиетока статоца синхронного двигателя согласноих влиянию на продольную составляющую тока в соответствии с выражением 1.В результате пци наличии нагрузки на валу предпочтение отдается регулированию активной составляющей тока статоца, а в цежимехолостого хода - реактивной составляющейтока. Такое регулирование соответствует физической сущности синхронного двигателя собмоткой возбуждения по продольной оси. Поэтому переходные пцоцессы пци набцосах пагцузки (по активной составляющей тока и скольжению синхронного двигателя) пциближаютсяпо характеру к переходным процессам, имеющим место в приводах постоянного тока с системами подчиненного регулирования. Колебания ротора и активной составляющей тока статора синхронного двигателя существенно задемпфицованы. Отклонения реактивной составляюсцей тока статоца синхронного двигателя отзаданного весьма незначительны. Пци сбцосахнагрузки реактивная составляющая тока статора практически поддерживается на заданномуровне, колебания ротора несколько задемпфированы. Кроме того, регулирование по активной составляющей тока цепи статоца и скольжению синхронного двигателя повышает егодинамическую перегрузочную способность домаксимально возможной,Предложенное устройство для цегулицования возбуждения синхронного двигателя наряду с выдачей экономически выгодной величиныреактивной мощности и стабилизацией напряжения питающего узла нагрузки по величинепозволяет уменьшить качания ротора в иереходных режимах, увеличить динамическую устойчивость синхронного двигателя пци ударах нагрузки на валу, уменьшить колебания частоты и а пцяжения питающего узла нагрузки, т. е. стабилизировать напцяжение по фазе.формула изобретения 1. Устройство для регулирования возбуждения синхронного двигателя, содержащее измеритель составляющих тока статоца двигателя, контуры регулирования активного и реактивного токов статоца и тока возбуждения цотора, отлссчаюисееся тем, что, с целью улучшения демпфирования качаний ротора, в нем введен блок коррекции коэффициентов переда. чи контуров регулирования активного и цеактивного токов статоца, входы которого подключены к контурам регулирования тока статоца и к датчикам тока и напцяжения статоца двигателя, пци этом выходы этого блока подключены к контуру регулирования тока возбуждения.2. Устройство по и. 1, от,гичаюсиееся тем, что блок коррекции состоит из нелинейного элемента с синусоидальной характеристикой с элементом умножения на выходе, нелинейного элемента с косинусоидальной характеристикой с элементом умножения на выходе, датчика. угла нагрузки, выход которого подключен ко входам упомянутых нелинейных элементов, пци этом элемент умножения с нелинейным элементом с синусоидальной характеристикой пцедназначеп для включения в контур регулирования активного тока статоца, а элемент умножения с нелинейным элементом с косинусоидальной хацактецистикой - для включения в контур цегу. лицования реактивного тока статоца.3. Устройство по пп. 1 и 2, отличаюисеег,с тем, что, с целью обеспечения астатического регулирования реактивного тока статоца, в контуц регулирования активного тока статоца, содержащий пцопоцциональный регулятор активного тока, введены усилитель, датчик и регулятор скольжения, выход которого подключен ко входу регулятора активного тока, а входы - к выходам датчика скольжения и усилителя, пци этом вход последнего соединен с выходом регулятора тока.Источники информации, принятые во внимание пци экспертизе:Петелин Д. П. Автоматическое управление синхронными электцопциводами, М Энергия, 1968, с, 89 - 102, 117 - 134.2. Авторское свидетельство СССР М 415777, кл. Н 02 Р 9/14, 1967,6041.3 дИИГИ Государсгеенного коиите 1 а Сцвег Ми нстсов СССР по делам изобрегенни и о крьтв3035, Москва, Ж.35, Раугиская нпб, д. 4,5 Филиал 111 П Патегг , г. Ужгород, у л. 1 роектная, 4