Устройство для стабилизации напряжения синхронного генератора

:- фф ИЗОБ МУ СВИДЕТЕТ ВТОРСКО СТ егистрировано в Бюро изобретена 1 СНТ 1",3осу и Б. Д, Садовск Т. Г. Сорок ЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ НА ХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА СТРОЙСТ 39 тода в Наркомэлектропрогя эа М 27343 1301608Опуб.чнйэвано 31 мая 1946 т. Заявлено 5 ноября Изве "тно, что синхронный генератор с постоянными, магнитами имеет перед обычным синхронным генератором существенное,преимущество, заключающееся в отсутствии возбудителя. контактных колец и т. д.Однако генератор:с постоянными магнитами имеет резко падающую внешнюю характериспику, В чо же время, вследст 1 вие отсутствия у генератора обмотки возбуждения, обычные регуляторы напряжения не могут быть здесь применены.Для стабилизации напряжения синхронного генератора с постоянными магнитами предлагалось вкл 1 очать параллельно с генератором трансформатор с ненасыщенной магнитной цепью.Применение одного насыщенного трансформатора, присоединенного к генератору параллельно, позволяет уменьшить диапазон колебания напряжения за счет резкого увеличения тока намагничивания при уменьшении нагрузки и увеличении напряжения и, наоборот, уменьшения тока намапничивания при увеличении нагрузки и уменьшении напряжения на зажимах генератора.Однако в этом случае уменьшение колебания напряжения или, вернее, стаонлизация напряжения в нужных пределах достигается тем, что генератор, должен быть рассчитан на большой балластный реактивный ток и, следовательно, рассчитан на значительно большую мощность, чем полезная мощность нагрузки. При полной нагрузке в обмотке якоря будет проходить ток, величина которого будет определяться величиной тока нагрузки пл 1 ос величина намагничивающего тока трансформатора, которая у трансформатора с на:ыщенным сердечником будет достаточно большой. При этом, чем большая требуется точность стабилизации, тем величина тока намагничивания будет больше,Далее предлагалось для той же цели включать последовательно с генератором емкость; одпако такое включение емкости может стабилизировать напряжение на зажкмах нагрузки при условии, что х, -- ха, г. е ха - полный продольный реактанс генератора, а х,. - реактивное сопротивление емкости,Предлагались такжесхемы стабилизаторов, в которых в комбинации фигурируют оба элемента: и последовательно включенный конденсатор, и параллельно включенный на66346сыщенный трансформатор. Однако такая схема не обеспечивает стабилизации; применение,конденсаторов, включенных последовательно в цепь, где имеются элементыс насыщенной железной магнитной цепью, в частности, трансформатор с насыщенным сердечником, приводит к большим осложнениям: а) в виде многократного увеличения тока намагничивания, искажения кривой тока намагничивания и искажения кривой напряжения во вторичнои обмотке трансформатора, которое приводит к перенапряжениям во вторичной цепи трансформатора, б) к явленням резонанса напряжения. Оба эти явления приводят не к стабилизации, а к нарушению работы системы, т. е. к аварийному режиму.Наконец, предлагалась схема стабилизатора, в которой к зажимам генератора параллельно приключен трансформатор (с ненасыщенным сердечником), ко вторичной цепи которого лрикгпочены конденсаторы. Эта схема также ие может обеспечить стабилизации напряжения. Здесь трансформатор слукит лишь для того, чтобы повысить напряжение на конденсаторах (для уменьшения их емкости) и в процессе стабилизации не участвует; схема замещения этогс ,стабилизатора будет состоять лишь из конденсаторов, присоединенных к генератору. Такая схема не может обеспечить стабилизацию, так как при уменьшениями напряжения ток в конденсаторахуменьшается, в то время как необходимо, чтобы эта величина возрастала. Если жс для регулировки напряжения применить контактор для изменения числа витков трансформатора, то тогда теря 1 стся все преимущества бесконтактной регулировки.Данное изобретение основывается на использовании, в целях стабилизации напряжения синхронного генератора с постоянными магнитами, стабилизатора, состоящего - в эквввалентной схеме впараллельно соединенных индуктивности с насыщенным сердечником и емкости и включаемого 1 параллелыно на зажимы стабилизируемого генератора.Емкость и индуктивность подбираются так, чтобы прои номинальном напряжении машины при холостом ходе в цепи стабилизатора 1 имел место резонанс тока и, следовательно, ток индуктивность был полностью скомпвнсирован емкостным током конденсаторов. При режиме нагрузки на зажимах генератора,:иод влиянием, внутреннего реактанса, напряжение будет стремиться к уменьшению. Но при небольшом уменьшении напряжения на зажимах генератора ток в дросселе, под влиянием уменьшения насыщения, начнет резко уменьшаться, а ток конденсаторов останется почти без изменения. В результате, суммарный ток стабилизатора, будучи чисто емкостным, начнет значительно возрастать, тем самым компенсируя реактивное падение напряжения генератора и стабилизируя на вго зажимах напряжение,Этот основной принцип, согласно изобретению, осуществляется в усовершенствованной форме выполнеяия: для уменьшения емкости онденсаторсв стабилизатора последние вклочаотся через трансформатор и вместо независимой:индуктивности с насыщенным сердечником используется этот же повысительный трансформатор,. который выполняется с насыщенным сердечником.Для того случая, когда напряжение холостого хода генератора несколько отличается от заданного поминального напрякения, первичная обмотка трансформатора может иметь дополнительные витки и отводы, подобно,автотрансформатору, чтобы на зажиьмах нагрузки было бы возможно у 1 стансвить необходимое напряжение,Изложенное поясняется чертежом, на фиг. 1 которого показана электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - та же схема для трехфазного генератора.На чертеже обозначено: Г - генератор переменного тока с:возбуждением от постоянных магнитов, Т - трансформатор с насыщенноймагнитной цепью, К - конденсаторы, Д - дроссели. Н - зажимы нагрузии.Эквивалентная схема (или схема замещения) системы Т - Д - К представляет собой контур, состоящий из параллельных емкости и индуктивности, имеющий насыщенный магнитопровод и включенный на генератор Г параллельно, Указанное выше замечание о резонансе токов, наступающем при холостом ходе генератора с постоянными магнитами, касалось именно схемы замещения. В действительности, в схемах фиг. 1 и 2 резонанс токов наступает в первичной обмотке трансформатора Т, причем в резонанс вступают намагничивающий ток трансформатора и приведенный к первичной обмотке ток конденсаторов, При условии такого резонанса трансформатор при холостом ходе генератора потребляет лишь незначительный активный ток, соответствующий;потерям трансформатора и конденсаторов.При нагрузке генератора. при незначительном падениями напряжения (2 - 4%), трансформатор начинает потреблять опережающий (емкостный) ток тем больше. чем больше падение напряжения. Именно наличие этого тока и позволяет удержать напряжение на должном уровне, Таким образом в предложенной схеме трансформатор и конденсаторы обеспечивают автоматическое изменение емкостного тока, т, е. автоматическую компенсацию реактивного тока нагрузки. Очевидно для получения указанной автоматичности параметры трансформатора и конденсаторов должны быть выбраны в жестком соответствии с параметрами генератора(э, д, с. холостого хода, ток короткого замыкания, продольный п поперечный реактансы и т, д,).Ненасыщенные дроссели Д согласно данной схеме подбираются так, чтобы наступал резонанс напряжений для 5-й и 7-й гармонической. т. е, для пятикратной и семикратной частоты (по отношению к основной частоте), что необходимо для обеспечения фильтрующего действия фильтрдросселеч. При таком выборе дросселей исключается всякая возможность резонанса напряжений основной частоты, нежелательность которого была указана выше. Предмет изобретенияУстройство для стабилизации напряжения синхронного генератора с возбуждением постоянными, магнитами. состоящее из трансформатора с насыщенным сердечником, приключенного к генератору параллельно, о тли чающеес я тем, что во вторичную цепь трансформатора включены соединенные последовательно конденсаторы и дроссе;и. так соразмеренные, чтобы при номинальном напряжении генератора (во время холостого хода) в цепи трансформатора имел место резонанс токов и ток в первичной сбмотке трансформатора был минимальным. а прп уменьшении напряжения, вызываемом нагрузкой, означечныи резонанс нарушался вследствие уменьшения насыщения и в первичной обмотке трансформатора появлялся емкостный ток. компенсирующий реактивное падение напряжения в генераторе и тем самым стабилизирующий напряжение на зажимах последнего.