Автономная система электроснабжения

(71) Заявитед 54) АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ зобретение отн ергии и может итс к производству спользовано в в ктростанциях, в ранспортных сре уюших уставов естлбнльными п ектрози вых ыть валогидравлических эл ген аторных устал ругих электро вкахенериню с ств ах, рапо ьзующих энми. звестн энергии ста ной частоте выпол синхронньВ таких ы рабаты ва а счет изм ация частотыобеспечиваетсявозбуждения часто такихэлектс не- рометребуеляления, - упрощение, повышениение рабочего диапазона щения вала первичного ы устройства для получения электробилнзнрованной частоты при леремевращения вала первичного двигатеенные на основе использованиях генераторов 1 Э.устройствах стабилиземой электроэнергииенення частоты поля генератора в соответствии с изменениемвращения вала. Однако использованиеустройств связано с большим расходомроэнергни на возбуждение генератора иустойчивостью параллельной работы. Ктого, устройства. имеют сложную схемуют включения в нх состав преобразовачастоты со специальной системой управ источника реактивной мощности и ряда других элементов.Наиболее близким техническим решением к данной системе является автономная система электроснабжения, содержащая синхронный генератор, подключенный к его выходу непосредственный преобразователь частоты на полностью уп. равляемых ключах и блок управления, выполненный в виде эталонного генератора, суммато. ра частот синхронного и эталонного генератора, умножнтеля частоты и распределителя управляющих импульсов21.Недостатком этого устройства является наличие в его составе такого сложного звена, как непосредственный преобразователь частоты с болыпим количеством управляемых полупроводниковых вентилей. Это звено делает систему сложной, снимает ее надежность, ограничивает рабочий диапазон изменения частоты вращения приводного вала.Цель изобретениянадежности и расширеизменения частоты вра3 982178Указанная цель достигается тем, что оьмотка, статора (якоря) синхронного генератора выпол. иена с числом фаз, кратным трем, и с углом сдвига фаз, кратным трем электрическим градусам, при этом каждая фаза обмотки рас. щеплена на три параллельные гальванически изолированные друг от друга ветвисистема снабжена управляемымиполупроводниковыми коммутаторами нулевых точек трехфазных звезд по числу фаз обмотки статора, начала 1 п ветвей всех фаз обмотки статора синхронного генератора присоединены к каждому из трех выводных зажимов таким образом, что номера ветвей, последовательно расположенных на ста. торе фаз, периодически меняются от первого до третьего, при этом первая ветвь на первом зажиме соответствует фазе номе один, на втором зажиме - фазе номер + 1, нао третьем - фазе номер - + 1, концы вет 240вей с одинаковыми номерами, принадлежащих каждым трем фазам, сдвинутым относительно друг друга на угол, равный 120 эл. град., подключены к отдельному коммутатору, а каждый выход распределителя присоединен к управляющему входу на отключение одного коммутато 5 ра и включение последующего коммутатора,На фиг. 1 изображена принципиальная схема устроиства; на фиг, 2 - диаграмма формирования напряжения стабилизированной частоты на выводном зажиме синхронного генератора: а - при трехфазном генераторе; б-при шести.фаэном генераторе.Схема включает ротор синхронного генера. тора (СГ) 1, статор СГ - 2, блок управления 3, генератор эталонной частоты,4, сумматор частот 5,умножитель частоты 6, распределитель импуль 35 сов 7, полупроводниковые коммутаторы 8 - 10, выводные зажимы СГ 11 - 13, каналы управля" ющих импульсов 14 - 16.Устройство работает следующим образом.Пусть ротор 1 возбужденного синхронного генератора с числом фаз обмотки статора в, равным, например, трем, вращается с частотой и оборотов в минуту. Тогда во всех ветвях его обмотки статора 2 индуктируется ЭДС счастотой р ир: - , (ф)гс (эргде Р - число пар полюсов СГ.Применяемый в устройстве блок управления 3 обеспечивает выработку генератором 4 сигнала эталонной частоты Ф э,суммирование 5 ф этой частоты с частотой 1 (сумматором 5),умножение частоты сигнала в. а раз с помощью умножителя 6 и затем подачу сигналов частотойяр щ (гэч гс ) (2) 55 с помощью распределителя импульсов 7 на управление полупроводниковыми коммутаторами 8 - 10. 4Предположим, что в данный момент време. ни коммутатор 10 включен, при этом скоммутирована нулевая точка генерирующей системы соответствующей ветвям ЬЗ, и на выводном зажиме 11 действует напряжение фазы С. При подаче управляющего ситнала с выхода рас.пределителя 7 по каналу 16 на управляющий вход коммутаторов 10 и 8 отключается комму татор 10 и одновременно включается коммута. тор 8. При этом раскоммутируется генерирую. щая система (звезда) с ветвями ЬЗ и коммутируется звезда с ветвями Ь 1. На выводном зажиме 11 напряжение фазы С сменяется нанря. жением фазы А, При подаче управляющего сигнала от распределителя 7 по каналу 14 коммутируется нулевая точка звезды с ветвями Ь 2 и раскоммутируется нулевая точка эвеэ. ды с ветвями Ь 1. Напряжение фазы А на зажи. ме 11 сменяется напряжением фазы В и так далее в последовательности, показанной на фиг, 2 а.Результирующее напряжение на каждом выводном зажиме генератора формируется из "кусков" синусоид фазных напряжений отдель. ных генерирующих звезд, а частота результирующего напряжения определяется равенством Или в соответствии с равенством (2) частота напряжения на выводных зажимах автономной системы равнаю (гэч+ гс)вьх гс = гэчСледовательно, частота выходного напряжения предлагаемой автономной системы электроснабжения не зависит от частоты вращения вала СГ и определяется только частотой сигнала генератора эталонной частоты.С увеличением количества фаз обмотки ста. тора СГ значительно улучшается форма кривой выходного напряжения и улучшаются условия его фильтрации в синусоидальную форму (фиг. 2 б).Формула изобретенияАвтономная система электроснабжения стабильной частоты, содержащая синхронный генератор с переменной частотой вращения вала и блок управления, состоящий иэ последовательно соединенных генератора эталонной частоты, сумматора частот синхронного и эталонного ге. нераторов, умножителя и распределителя импульсов, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с це. лью упрощения, повышения надежности и расширения рабочего диапазона изменения частоты вращения вала первичного двигателя, обмотка статора (якоря) синхронного генератора вы5 982178 4 полнела с числом фаз, кратным трем, и с утлом ром зажиме - фазе номер - + 1, на тре.ффр сдвига фаз а, кратным трем электрическим тьем - фазе номер - + 1, концы ветвей с24 О враареме, прн мом каждан фаза обмотка рае одпнвкоеымн номервмн, прннвдаежмпна кажа щеплена на три параллельные гальванически дым трем фазам, сдвинутым относительно друг изолированные друг от друга ветвй, системадруга на угол, равный 120 зл. град. подключены снабжена управляемыми полупроводниковыми к отдельному коммутатору, Ф каждый выход коммутаторами нулевых точек трехфазных звезд распределителя присоединен к управляющему по числу фаз обмотки статора, начала ветвей входу на отключение одного коммутатора н всех фаз обмотки статора синхронного генера- включение последующего коммутатора. тора присоединены к каждому из трех вывод и Источники информации ных зажимов .таким образом, что номера вет- принятые во внимание при экспертизе вей, последовательно расположенных на стато, Торопцев Н. Д, Авиационные асинхронные ре фаз, периодически меняются от первого до генераторы, М "Транспорт", 1970. третьего, при этом первая ветвь на первом за. 2. Авторское свидетельство СССР У 6030 В 7; жиме соответствует фазе номер один, на вто. тя кл. Н 02 Р 9/42, 1976,ое а ППП "Патент", г. Ужг НИИП аказ 9731 77 982178 аж 721 л, Проектная, 5