Регулятор возбуждения вентильного двигателя

САН ИЕ РЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистицеских О П ИЗО(43) Опубликовано 25,01 1)2109656/07 51) М. Кл,Н 02 К 29/О Н 02 Р 7/06 Гасударственный камитет Саввтв Мииистрав СССР аа делам иэабретений и открытий(45) Дата опубликования опис ия 18.01,7(71) Заявитель увашский государстве 54) РЕГУЛЯТОР ВОЗБУЖДВИГАТЕ НИЯ ВЕНТИЛЬНОГО машины постоянного ия анной коллек мах в тока,Наиболее близким по техн кой су 1 лнос.ти к заявляемой схеме явля регуля 15 флоры возбуждения для ве альнот о, Используется схема зависимого инвертора тока со звеном постоянного тока, Длякомпенсации продольной реакции якоря ток10 возбуждения,повышают на величину, пропорциональную току на входе (или выходе)тиристорного преобразователя, Такой компенсании недостаточно для получения требуемойжесткости механической характеристики 1 11,5 Регулятор, который по совокупности приькаков является прототипом предлагаемот оизобретения, имеет независимый источникпитания постоянного тока, нагруженный наобмотку возбуждения вентильного двигателя20 (синхронной машины, одновременно включенной в цепь выпрямленного гоканагрузки). В выходной цепи независимогоисточника питания имеется индуктивность,вк 1 юченная последьвательно с отсекающиМ26 эту цепь диодом21 ич ес ются ртик со эвей комму нхронйю якородольная оказы- ерегрув динамике,Известны регуляторы возбуждения синхронных машин и коллекторных машин постоянного тока, предназначенные: для поддержания постоянства напряжения генераторов; регулирования возбуждения синхронного двигателя по углу нагрузки; регулирования возбуждения машин постоянного тока последовательного возбуждения с целью ограничения их скорости при малых нагрузках и получения скорости холостого хода, Эти регуляторы не удовлетворяют требованиям вентйльного двигателя по упомянутой выше схеме, обладающей свойствами некомпенснПредлагаемый регулятор воэбужд предназначен для использования в сх тильного двигателя на базе синхрон шины и зависимого инвертора тока ном постоянного.тока с естественн тацией вентилей и с тактовой с эацией инвертора тока по напряжен ря синхронной машины, в которой п реакция якорной обмо кн двигателя вает существенное влияние на его зочную способность и устойчивость иверситет. им, И, Н, Ульянова3Функции независимого н.точника в схемерегулятора возбуждения этом вецтильномдвигателе сведены к обеспечению нормального возбуждения синхронного двигателя вокрестностях холостого хода и цри малых5нагрузках, При достаточно больших нагрузках,когда напряжение на обмотке возбужденияповышается до уровня выходного напряжения независимого источника, питания,последний отключается посредством отсекающего диода, В следующем интервалевозбуждение двигателя и автоматическаякомпенсация реакции якоря обеспечиваетсятолько входным током инвертора,Этот регулятор це удовлетворяет требованиям вентильного, цъигателя по рассматриваемой схемепредусматриваюцей инверторсо звеном постоянного тока, с естественной коммутацией вентилей под действиемЭДС вращения двигателя, реализуемой тольно при опережающем фазовомсдвиге междутоком нагрузки и напряжением якоря, Здесьпродольная реакция якоря, определяемаякак модулем тока нагрузки, так и угломнагрузки, является рвэмагничиваюшей, что 25обуславливает положительную жесткостьстатических, механических характеристики неустойчивую работу.как в статике, таки в, динамике.Целью изобретения является повышениежесткости механических характеристик иобеспечение заданной перегрузочной способности синхро 1 ого двигателя в статическоми динамическом режимах,35Это достигается тем, что в регулятор воз-буждения вентильцого двигателя на базетрехфазного синхронного двигателя, подключенцого к зависимому инвертору тока стактовой синхронизацией цнвертора по нв 40пряжению якоря двигателя, обмотка возбуждения которого включена последовательносо звецом постоянного тока ццверторв, исодержащий независимый регулируемый источник питания обмотки возбуждения, соединенный;45через дроссель с обмоткой возбуждения двига-теля, эашунтированную резистором и другимдросселем, введен узел отрицательной обратной связи по току источника, выполненныйв виде реэцстора, включенного последователь 50цо с уквэацць 1 м источником и шунтированцого цепью, состоящей из диода и ограничительного резистора,На фиг, 1 представлена принципиальнаясхема вецтильного двигателя со структуройЬ 55предлагаемого регулятора возбуждения;ца фиг, 2 - вольтамперцые характеристикирегулятора возбуждений; ца фиг, 3 - кривыетоков и токорвсцределецие в узле воэбуждеция вентильного двигателя по предлагае60мой схеме,Регулятор возбуждения нагружен нв обмотку возбуждения 1 синхронного двигателя, включенную между выпрямителем,2 и инвертором 3 со схемой управления 4, Параллельно обмотке воэбужНЙния 1 включена цепь иэ резистора 5 и индуктивность 6, Регулятор возбуждения содержит управляемый источник 7 постоянного напряжения, который соединен с обмоткой возбуждения 1 через индуктивность 8 и резистор 9, причем резистор 9 шунтировандиодом 10 и резистором 11, Общиеточки элементов 5 6; 6,10; 10;11 соединены со схемами сравнения 12, 13 на входе блока 7.В режиме холостого хода вентильного двигателя по схеме на фиг, 1 магнитный поток в зазоре синхронной машины создается только током обмотки возбуждения, протекающим под воздействием независимого источника питания регулятора возбуждения, При нагружении же двигателя моментом статического сопротивления, его скоростна характеристика опишется выражением3 д 3 соэ Чщ э ьдЬ 4 ) 2 . 2"ад он с 05 Ре -Гр в)гдето,- первая гармоника фвзноготока якоря двигателя и егофазовый угол;Э - приведенный к обмотке якоря ток возбуждения;1, ,1, - полные индуктивности поосям Д и (щ8 - угол нагрузки двигателц- эквивалентное сопротивлениеЭ1учитывающее сопротивлениефвзной обмотки якоря, сопротивление цепи входноготока и коммутацию в вентилях,из которого следует, что наклон регулировочных характеристик или их жесткость влюбой точке характеристики зависит отсоотношений между 8 , 3 и рОВ г 1В частности, статические скоростные (илимеханические) характеристики вентильногодвигателя при нерегулируемом токе возбуж 3пения (3 = сопэ 1 ) с ростом угланагрузки ( И ) или момент сопротивлениана валу (Д) из-за размвгничиввюшегодействия продольной реакции якоря обретаютположительную жесткость, то есть становятся неустойчивыми,Для получения устойчивых механических(скоростных) характеристик с минимальнымстатизмом требуетсяизменение тока возбуждения двигателя, следовательно и токанезависимого источника питания, и функциитока нагрузки по вполне определенному,заданному по вы)неуказанным услоЬиям) закону,Обобщенныйзакон регулирования тока возбуждения в функции нагрузки Д и параметра уйравления ф получается из вышеприведенного уравнения скоростной характеристики и имеет вид:,е)сое 4 ЧЯЯ-Б)Я 1 Фа)в)ЯЮР в)Я 1ов 55 в ви сов 4 е 9)я.:яесов(ц,а связь этого тока с током нагрузки графически проиллюстрирована расчетными ,кривыми на фиг, 3.15Токораспределецие, в узле возбуждения"в,- - Ряъ")я )я 1-",",ся)где ",1 - ток в шуцтируюгдей ОВ вет 25/ ФЦЭ - напряжение и ток незавиИЭ 7 НВсимого источника;Г,ф Г - омическое сопротивлениеоВобмотки возбуждения ВД,30Гв сц5 1 5 79 Н"И 75показывает, что при О. = Сог 1 а 1 токнепосредственно обмотки возбуждения будетизменяться по линейному закону, отличномуот требуемого.Закон регулирований тока независимогоисточника питания 0 НВ = 1 (3 7 п ) определяется пОсле расчета и построеция графикапотребного токораспределения согласно щфиг. 3 в узле возбуждения, Здесь,Э = ) определяется по холостомуЦв ЕаКС аВ- по требуемойУв, ЯЯНВ МИН ОТОМО) ксперегрузке вецтильпого двигателя,В целом закон Д "В = Х(, ) определяется из соотношения;, 3Я) (о)- угол коммутации вентиляицвертора,Напр 55)кение на зажимах обмотки возбуждения ВД (цли независимого источника60питания) находится иэ соотношения;)51 71 5Я -1+ = ГфГв+5Р 2- -2 7 я гграфик которого приведен на фиг, 2,Для формирования же требуемого законарегулирования 3 = 1(;3) илиоз в,ни 1, см, фиг, 2, независимый источник питания (в качестве которого могут быть использованы управляемыевыпрямители на полупроводниковых вецтиляхвлибо электромашинные усилители или магнитныеусилители с выходом на постоянном токе)охватывается жесткой нелинейной отрицательной обратной связью, реализируемой с пол 1 оц 1 ьюделителя напряжения - резисторов 9 в 11 идиода 10, включенных по схеме на фиг, 1,Работа этого узла и, в целом, регуляторапоясняется диаграммами кривых ца фиг, 2,Напряжение независимого источникайитания (7) определяется иэ равенстваЮв =ЮМ ,г е З - сигнал управления ца входегденезависимого источци ка,)( - коэффицие)1 т усиления,ККВ МОКСвЦ - входной сигнал о)5 ределяеЭмый по требоваццям холостого хода и перегрузки-БД;Ц - сигнал обратной связи,осЧ, ьУ = 0-Л ",7- прямой ток вентиля 10,ЯСопротивление шуцта обратной связипо току нагрузки це;:,ависимого источникапитания выбцраетси в пределах;Р =(0,01 Ф: ),1) га параметры обратной связи Гассчитываются по соотношению)1 ц, следовательно,потребцая моц 1. ИВ МИНность независимого источника питания;НЭ НЭ МОКС НВ МО)КСРасчет параметров и выбор цеэависимгго источника (7) производится после расчета необходимого коэффициента усиления(К ),Зс)даваясь )аэчичцыми значениями 3в пределах найденного выше рабочего,чиезона цэмецецця 5)ли 1)5)же)ц)я об 1)атной с) и.Эця ОПГ)ЕЛЕ,ЯЕтСЯ В 5)Е,5)Я Ха)ЭКТЕ)ИСГЦЕяа4 00/3 Уж Фиг.2ЦНИИПИ Филиал ППП фПатент 892 ПодписноеПроектная 4