Ротор бесщеточного возбудителя синхронной машины

, лнотвив Ч Ь Ао О Й АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ 771814 Союз Советски кСоциалистическихРеспублик ЖФФ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) УДК 621.313, .322.23 (088.8) ао делам изобретений и открытий(54) РОТОР БЕСЩЕТОЧНОГО ВОЗБУДИТЕЛЯ СИНХРОННОГ 1 МАШЛНЫИзобретение относится к области бесщеточного возбуждения энергоблоков мощностью 1000 МВт и выше для тепловых и атомных электростанций, а также для мощных синхронных компенсаторов.Для современных сверхмощных энергоблоков предъявляются особо высокие требования к надежности возбуждения турбоагрегатов. Данное изобретение может быть использовано для диодных бесщыочных возбудителей, но особенно актуальным оно является для наиболее прогрессивных тиристорных бесщеточных возбудителей.С увеличением мощности энергоблоков увеличивается мощность возбудителей и соответственно количество параллельно соединенных полупроводниковых вентилей,Известен ротор диодного бесщеточного возбудителя турбогенератора 300 МВт, состоящий из якоря, обращенного синхронного генератора и вращающегося выпрямителя 1. Ротор имеет якорную обмотку с параллельными ветвями, начала которых зам кнуты в звездку, а концы замкнуты пофазно и соединены через предохранители с вентилями вращающегося выпрямителя. При этом параллельно включенные диоды нагружаются током неравномерно в соответствии с их собственными сопротивлениями, В случае применения вместо диодов тиристоров они включаются неодновременно и данная схема оказывается неработоспособной. Поэтому необходимо принятие специальных мер по выравниванию нагрузки вентилей.Такими мерами являются подбор вентилей по параметрам, применение индуктивных делителей тока и специальных схем обмотки, питающей выпрямитель.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ротор бесщеточного тиристорного возбудителя турбогенератора 2, Ротор содержит трехфазную якорную обмотку, уложенную в пазы сердечника якоря, а также предохранители и вентили вращающегося выпрямителя, соединенные по трехфазной мостовой схеме. Благодаря наличию параллельных ветвей обмотки якоря не только улучшается распределение токов между параллельно соединенными вентилями, но и обеспечивается процесс включения тиристоров.Однако при выходе из строя тиристора и отключении предохранителя обесточиваетсясоответствующая параллельная ветвь обмотки якоря, что при наличии сильной магнитной связи между параллельными ветвями приводит к разбалансу токов во всех остальных тиристорах, тепловой перегрузке отдельных вентилей, повышенной вибрации ротора, увеличению шума и потерь генератора. Все это снижает надежность бесщеточного возбудителя и энергоблока в целом.Цель изобретения - увеличение надежности работы бесщеточного возбудителя в нормальных и аварийных режимах. 16Для достижения цели в ротор предлагается ввести дополнительную обмотку якоря с числом параллельных ветвей, равным числу пар вентилей вращающегося выпрямителя. Начала параллельных ветвей дополн нительной обмотки соединены между собои пофазно и с концами фаз основной обмотки, а концы каждой параллельной ветви дополнительной обмотки соединены через предохранители с вентилями. В симметричном режиме с полным числом вентилей данная схема обладает положительными качествами схемы прототипа, а при отключении вентилей благодаря ослабленному взаимному влиянию ветвей дополнительной обмотки и малому ее объему по сравнению с основной обмоткой магнитная и тепловая симметрияп возбудителя практически не нарушается.В частном случае с целью упрощения конструкции ротора возбудителя дополнительная обмотка якоря может быть образована из части основной обмотки якоря, ее последних полусекций, соединенных с помощью перемычки и уложенных в пазы на наружной поверхности якоря.В случае выполнения дополнительной обмотки в виде отдельных катушек она может быть размещена на внутренней поверх- зЗ ности сердечника якоря.На фиг. 1 представлена электрическая схема ротора бесщеточного возбудителя; на фиг. 2 показана обмотка ротора с перемычкой; на фиг. 3 приведена эквивалентная электрическая схема замещения ротора.Ротор содержит основную обмотку 1 якоря, подключенную к предохранителям 2 и диодам (вентилям) 3 через дополнительную обмотку 4. Дополнительная обмотка 4 якоря образована из основной (фиг. 2) и отделе- м на от нее перемычкой 5. Для упрощения на фиг. 2 изображена только одна фаза обмотки, В качестве примера конструктивного исполнения может быть предложен ротор, на якоре которого уложена обмотка, раз 39деленная на основную и дополнительную при помощи короткозамыкающего кольца, установленного в зоне лобовых частей. Концы дополнительной обмотки соединены с вентилями вращающегося выпрямителя.3Для более детального описания работырассмотрим фиг. 3, где изображена эквивалентная электрическая схема предложенного ротора бесщеточного возбудителя на интервале коммутации фаз А и В, где е 11 - ЭДС и собственная индуктивность параллельных ветвей основной обмотки якоря, М- взаимные индуктивности между параллельными ветвями основной обмотки, еь 1 а - ЭДС и индуктивность параллельных ветвей дополнительной обмотки якоря, К, 1 активное сопротивление и индуктивность нагрузки.1. Симметричный режим (ключ К замкнут) . При полном числе вентилей вращающегося выпрямителя схема (фиг. 1) работает аналогично схеме прототипа. Последовательно с каждым вентилем 3 включена ЭДС ег и индуктивность 1. дополнительной обмотки (фиг. 3), что обеспечивает надежное включение параллельно соединенных тиристоров и равномерное распределение тока между ними на интервале проводимости вентиля.2. Несимметричный режим (ключ К разомкнут). В основной обмотке генератора бесщеточного возбудителя существуют магнитные связи между параллельными ветвями (фиг, 3) всех трех фаз.При отключении вентиля обесточивается параллельная ветвь фазы А дополнительной обмотки с ЭДС е 2 и индуктивностью 1 ь которая составляет незначительную часть всей обмотки фазы А и имеет слабую магнитную связь с другими ветвями, Поэтому магнитная симметрия ротора и индуктивные сопротивления остальных ветвей дополнительной обмотки практически не изменяются.В результате при аварийном отключении вентиля будут обеспечены равномерное распределение токов между вентилями каждой фазы и отсутствие повышенных вибраций и шума бесщеточного возбудителя. Это подтверждено экспериментальными исследованиями, проведенными на модельном синхронном генераторе со специальной обмоткой якоря, дополнительная обмотка которой имеет четыре параллельные ветви Р каждой фазе.формула изобретения1. Ротор бесщеточного возбудителя синхронной машины, содержащий основную обмотку якоря, состоящую из нескольких параллельных ветвей, начала которых соединены между собой, а концы соединены пофазно, предохранители и полупроводниковые вентили, отличающийсятем, что, с целью увеличения надежности работы бесщеточного возбудителя в нормальных и аварийных режимах, в него введена дополнительная обмотка, содержащая параллельные ветви по числу пар полупроводниковых вентилей, причем начала ветвей соединены между собой пофазно и с концами основной обмотки, а концы ветвей дополнительной обмотки соединены через предохранители с полупроводниковыми вентилями.2. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительная обмотка образована частью основной обмотки якоря из последних полу- секций, соединенных с помощью перемычки и уложенных в пазы на наружной поверхности якоря.3. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительная обмотка выполнена в виде отдельных катушек и размещена на внутренней поверхности сердечника якоря.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе61, Амос Г. 3, Павлов Г. Г Смирнов Г. К.,Федоров В. Ф.Некоторые особенности конструкций бесщеточных возбудителей мощных турбогенераторов и синхронных компен- сатороваВ сб.;Преобразовательные устрой ства и системы возбуждения синхронныхмашин, Л., Наукаэ,1973.2. Богданов Н. И. и дрПроблемы создания и перспективы развития бесщеточных систем возбуждения турбогенераторов и синхронных компенсаторов.В сб.: Науч. тр.ВНИИэлектромаш Бесщеточные системы возбуждения мощных турбогенераторов и синхронных компенсаторов Л., 1977.СоставитТехред К. ШТираж 783Государственноглам изобретениква, Ж - 35, Р1 атент, г. Уж ь А.Ьфри Редактор Т. ЛошкареваЗаказ 6713/68ВНИИПИпо д113035, МоФилиал ППП царисКорректор Н. ГригорПодписноетета СССРкрытийнаб., д. 4/5л. Проектная, 4 о комии от ушская ород, у