Электроэнергетическая установка

о и и с А н и е ви 4 овИЗОЬРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик) Заявлено 22.11.78 (2 присоединением заяв Государственный комитет СССР23) Приоритет43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень945) Дата опубликования описания 07.03.81 621,313.2.(088,8) по делам изобретении и открытий2) Авторы изобретения й Гривк Т. П 4) ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНО относится к управлению и генераторами при их паботе на общую нагрузку и спользовано в системах регуктрических и магнитных веых переменной величиной явнный ток.ектроэнергетические установя потребителей постоянного щие два или более источни например генераторов, соедилельно с нагрузкой,Нагрузками таких источников могут быть потребители большой мощности, например 15 электродвигатели прокатных станов, потребители автономных систем электроснабжения самолетов и морских судов. Параллельное соединение генераторов в таких системах питания применяется для увеличения 20 общей мощности источников и увеличения надежности систем.Основная сложность при построении систем параллельно работающих генераторов постоянного тока заключается в том, что 25 распределение тока между ними происходит неравномерно. В случае параллельного включения однотипных генераторов необходимо в системе управления напряжением генераторов обеспечить равномерную за Изобретение электрическим раллельной ра может быть и лирования эле личин, в котор ляется постоя Известны эл ки для питани тока, содержа ков питания,ненных паралгрузку каждотоки.Токораспределенпе между источниками питания в этом случае определяется вольтамперными характеристиками якорных цепей, а также параметрами соединительных и коммутационных элементов силовой цепи каждого генератора. При различных ЭДС и сопротивлениях электрических цепей генераторов их токи распределяются неравномерно, что уменьшает коэффициент использования агрегатов и может привести к электрической перегрузке и перегреву одного из них и тем самым к снижению надежности системы энергопитания. Известны электроэнергетические установки с выравниванием токов между параллельно соединенными генераторами, содержащие силовые уравнительные обмотки, которые разделены на две части и подсоединены к якорям генераторов перекрестно и встречно таким образом, что часть обмотки одного генератора создает магнитный поток, направленный против основного магнитного потока, а часть обмотки этого же генератора, через которую протекает ток другого генератора, создает магнитный поток, совпадающий с основным потоком генератора 1.3Такое соединение силовых обмоток позволяет выравнивать нагрузки, но оцо требует специального выполнения генераторов.Кроме того, по силовым уравнительнымобмоткам протекает ток нагрузки, что увеличивает нагрев электрических машин, сн 1 жает пх коэффициент полезного действия.При этом точность выравнивания нагрузокнизка,Известны электроэнергетические установки, в которых выравнивание электрических нагрузок осуществляется специальными схемами 2.В этом случае генераторы выполцяют сдвумя шунтовыми обмотками возбуждения, одна из которых называется уравнительной. Уравнцтельные обмотки соединяют последовательно и подключают к уси,штелю таким Образом, чтобы для генератора, ток силовой цепи которого больше, магнитное поле уравн)пельной обмотки былонаправлено встречно магнитному полю Основной обмотки. Такое соединение обмотоквызывает уменьше ие ЗДС генератора иего тока. ,л 5 другого генератора действиебудет обратным. Прп этом напряжение цавыходе усилителя пропорционально разноСТИ 51 КОРНЫХ ТОКОВ.Точность выравнивания нагрузок прц таком управлении выше, однако для реализации указанных устройств требуются генераторы специального исполнения, что сужаетобласть пх практического применения,Известны электроэнергетические установки 3 для питания нагрузки, у которых сцелью получения равномерного распределения токов нагрузки между источниками )юследовательно с каждым цз цих соединенвентильный разделительный блок с согласующим трансформатором (так называемый вольтодобаво шьш, плп бустсрцый,вспомогательный источник питания), Выравнивание токов в устройстве Осуществляется за счет вольтодобавкп вспомогательных источников.К недостаткам таких устройств слс,устотнести: возможность применения лишь прцналичии вспомогательного источника переменного напряжения; наличие согласу)ощих трансформаторов; протекание во Всехпервичных обмотках трансформаторов тока, что вызывает существенные потери.Известна также электроэнергетическаяустановка, содержащая генераторы постоянного тока, якори которых соединены снагрузкой параллельно и оснащены вунтовыми обмотками возоукдения, регус)5 Т)рнапряжения генераторов и регулятор выравнивания нагрузок электрических машин,на вход которого от датчиков подаетсясигнал, пропорциональны разности токовгенераторов 4.Регулирование тока возбуждения ц напряжения каждого генератора в таких устройствах осуществляется возбудителямид и 15 2) ;) , 0 ) ) 1 О 4 бп д ,1) ьб регуляторамп как В фуцкппп задания, так ц В функции урд 3 И)пег)ного тока, т. е. разности якорных токов.Обла;ая хорошим качеством в)равнцвацп 5 нагрузок, рассматриваемое ус гройство имеет большой вес и занимает большую пло)цдд)ь тдк кдк длЯ своей Реализации трсбуст цд;Ичп 51;11)ух рс ул 5 тОрОВ-Возбудителей, что снижает тех:цко-экономические юкдзателп установки.11 дпболсс олпзкпм )н тсп)пчсской осинасти к настояцему пзобрстсц)по является электроэнергстпческая установка (5, содержащая генераторы постоянного тока, по.ключсццыс к шинам пдраллельно ца рузке, рсгул 5 тср идпря 5 ксцп 51, вход которого через элемент сравнения по,1 ключсн к дат)ику папр 515 кспц 51, р ."ул 51 тр 13 ьрдБциВашя нагрузок генераторов, ко вхо,у которог) подключен выход второго элсмсгта сравпснц 51, входы которого цодклОчспы к датчикам тока генераторов, к)мммтаторы, один Вывод каж,пго пз когорых подключен к первому Выводу соответствую)цсй обмотки Возбуждения, пргп)см к ) прдвляющпм Входам ком "утдтор)В подключены выходы регулятора 1)ыра)3 пц)диц 5.Ъ эО) устдц 01)к Ис,ОстаОчно ВьСокое качество стдбплпздцпп и быстр),1 с)ст 1)ия. Кроме т)г), устройс) ьч достаточно сложно.Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение устройства.Зга цель достиг ута в электрэцсргетц сской установке, содержащей ) спсраторы постоянного тока, подключенные к шинам параллельно нагрузке, рсгмг)5)тор цапр 5)жсппя, вход которого через элемсит сравнения подклоец к дат пппб пдпряжсппя, регулятор вьравццвацпя нагрузок генераторов, ко входу которого ис;кгюсц выход горого элемента сразпецпя, Входь которого подключены к,(атчцках тока генераторов, комытаторы, один вывод каждого из котОРВх п)дк;1:Ос 5 к 11)с 1 В.1 )ьп 30;1 БОТСВУОЩС 1 ООМОТКП ВОЗОУКДС 1 П 51, ПРЦ- чем к управляющим Входам к 3 ммутаторов подкл)о сны вь)хо;1 ы регулятора Выравнивания.1103 ьм 3 устройстВС 5 Вл 51 стс 5 то, то Вторые Выводы коммутаторов соединены между собой, причем второй вывод регулятора напряжения и вторые выводы оомоток возбуждения подк,почецы соответственно к шшам генераторов.При этом регулятор выравнивания нагрузок содержит триггер, широтно-импульсный модулятор и промежуточный усилитель, соединенные )юслсдовательно, причем вход промежуточного усилителя присоединен ко второму элементу сравнения, а прямой и инверсный Вы: Оды триггера соответствецно соединены со модами коммутатора.На чертеже приведена схема устройства согласно изобретсншо,Якорные цепи двух генераторов постоянного тока 1 присоединены к общей нагрузке 2, в силовую цепь каждого генератора включены датчики тока 3. Цепь возбуждения каждого генератора содержит шунтовую обмотку 4 и последовательно соединенный с ней коммутатор 5, В свою очередь, цепи возбуждения генераторов соединены между собой параллельно, а с общим для двух генераторов регулятором напряжения 6 - последовательно, и подключены к шинам генераторов. Цепь управления коммутаторами 5 содержит элемент сравнения , подсоединенный входом к датчикам тока 3, а выходом - к регулятору выравнивания якорных токов 8, который состоит из последовательно соединенных промежуточного усилителя 9, широтно-импульсного модулятора 10 и триггера 11, который прямым и инверсным выходами подключен к соответствующим входам коммутаторов 5,Регулятор напряжения 6 соединен с выходом другого элемента сравнения 7, который входом подключается к датчику напряжения 12 и устройству задания (на чертеже не показан).Устройство обеспечивает регулирование и стабилизацию напряжения на шинах генераторов и выравнивание нагрузок между электрическими машинами.Регулирование и стабилизация напряжения на шинах осуществляется регулятором 6, например, непрерывного действия. Действие регулятора эквивалентно введению в цепь обмоток возбуждения активного сопротивления, что приводит к изменению тока, протекающего по обмоткам.Пусть, например, нагрузки генераторов равны, т. е. регулятор выравнивания 8 не оказывает влияния на изменение токов возбукдения генераторов. В этом случае коммутаторы 5 будут поочередно подключать и отключать обмотки возбуждения к шинам генераторов с тактовой частотой, определяемой параметрами коммутаторов и регулятора выравнивания. При этом времена подключенного и отключенного состояний обмоток равны, т. е. обмотки подключаются к шинам поочередно (одна подключена, другая отключена) на одно и то же время, и токи в обмотках устанавливаются одинаковыми.При изменении напряжения на шинах элемент сравнения 7 вырабатывает сигнал, который подается на вход регулятора напряжения 6. Регулятор может быть выполнен с регулированием как по отклонению, так и по производной. Действие регулятора направлено на одновременное повышение (понижение) возбуждения обоих генераторов на одинаковую величину и тем самым на стабилизацию напряжения на шинах,Аналогично действует регулятор напряжения и при изменении задания на входе 10 15 20 25 30 35 40 45 оО 55 60 65 элемента сравнения 7, В этом случае производится регулирование напряжения на шинах генераторов.Согласование действия регулятора выравнивания 8 и регулятора напряжения 6 осуществляется выбором регуляторов. Основным параметром регуляторов является тактовая частота. Для регулятора напряжения этот параметр должен быть на порядок больше (в пределе тактовая частота должна быть равна бесконечности, т. е. регулятор должен быть непрерывного действия, как в нашем примере).Регулятор напряжения 6 непрерывно стабилизирует напряжение на шинах генераторов за счет регулирования общего тока возбуждения, а регулятор выравнивания 8 (дискретного типа) поочередно с заданной тактовой частотой подключает с помощью коммутаторов обмотки возбуждения к шинам, причем при равенстве нагрузок обеспечивается равенство токов возбуждения генераторов.Если же произойдет изменение соотношения нагрузок между генераторами, то время включенного состояния обмотки менее нагруженного генератора увеличится, а более нагруженного - уменьшится.Таким образом, в установке обеспечены инвариантность регулирования напряжения на шинах генераторов и выравнивание нагрузок.При неравномерной загрузке генераторов широтно-импульсный модулятор 10 через триггер 11 изменит время (например, увеличит) подключенного состояния обмотки возбуждения 4 того генератора, у которого ток в якорной цепи меньше, и наоборот - на столько же уменьшит время включенного состояния обмотки генератора, нагрузка которого больше, При неизменной тактовой частоте широтно-импульсного модулятора 11 за счет изменения скважности импульсов тока, протекающего по обмоткам, произойдет изменение тока возбуждения, и в одной из них средняя величина тока возрастет, а в другой - уменьшится, что приведет к выравниванию нагрузок.В случае, если токи в якорных цепях равны и сигналы с выхода элемента сравнения на вход усилителя 9 нет, широтно- импульсный модулятор 10 на выходе формирует прямоугольные импульсы с выбранной тактовой частотой, причем в этом случае скважность, т, е. отношение длительности импульса к периоду следования импульсов, равна 0,5.Широтно-импульсный модулятор 10 подсоединен на вход триггера 11, на выходе которого формируются сигналы двух типов: на прямом выходе сигналы повторяют входные, а на инверсном - инвертируются. Так как выходы триггера 11 подсоединены к разным коммутаторам 5, то, например, при положительном импульсе один из коммута811405 НПО Поиск Заказ 365/12 Изд.202 Тираж 694 Подписное Типография, пр. Сапунова, 2 торов будет включен, а на другой в это время импульс не подается, т. е. он будет отключен, Этим самым обеспечивается синхронизация работы коммутаторов.Наличие одного общего регулятора напряжения позволяет уменьшить габариты электроэнергетической установки, ее вес и стоимость, а его последовательное соединение с обмотками обеспечивает надежную работу установки в случаях, когда отсутствуют отдельные источники электрической энергии переменного или постоянного тока для питания обмоток возбуждения генераторов, что расширяет область в использовании установки.Установка согласно изобретению может быть широко использована на предприятиях металлургической, машиностроительной и горной промышленности, а также в автономных системах электропитания морских судов и летательных аппаратов (самолеты, вертолеты, ракеты и др,),формула изобретения1. Электроэнергетическая установка, содержащая генераторы постоянного тока, подключенные к шинам параллельно нагрузке, регулятор напряжения, вход которого через элемент сравнения подключен к датчику напряжения, регулятор выравнивания нагрузок генераторов, ко входу которого подключен выход второго элемента сравнения, входы которого подключены к датчикам тока генераторов, коммутаторы, один вывод каждого из которых подключен к первому выводу соответствующей обмотки возбуждения, причем к управляющим входам коммутаторов подключены выходы регулятора выравнивания, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, вторые вы воды коммутаторов соединены между собой и подключены к одному из выводов регулятора напряжения, вторые выводы обмоток возбуждения соединены между собой, причем второй вывод регулятора на пряжения и вторые выводы обмоток возбуждения подключены соответственно к шинам генераторов.2. Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что регулятор выравнивания нагрузок 15 содержит триггер, широтно-импульсный модулятор и промежуточный усилитель, соединенные последовательно, причем вход промежуточного усилителя присоединен ко второму элементу сравнения, а прямой и 20 инверсный выходы триггера соответственносоединены со входами коммутаторов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе251, Дружинин Н. Н. Электрооборудованиепрокатных станов, М., Металлургия, 1956,с. 222,2. Слежановский О. В. Электропривод30 реверсивных станов горячей прокатки, М.,Металлургия, 1961, с. 284, 285,3. Лвторское свидетельство СССРМо 444167, кл, 6 05 Г 1/46, 1972.4. Саппро Д. Н. Электрооборудование35 самолетов, М., Машиностроение,1977, с.109.5, Лвторское свидетельство СССРМ 536566, кл. Н 021 3/46, 1972 (прототип).