Способ получения составляющей многфазной системы токов или напряжений электрической машины

ОПИСАНИЕ 6ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликК А 8 ТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) Дополнительное2) Заявлено 09.12.7 к авт. сви121) у -7833/24-0(23) Приоритет -Р 9/14 Гооударотвоииый коиит СССР по делам изооротоиий и открытий(53) УДК 621.313 . 322: 621. 317. 3 (088.8) С Рыжков ЭСтупин Авторыизобретены 1. А. Зильберштейц,и А. еано 71) Заявите СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОСТАВЛ СИСТЕМЫ ТОКОВ ИЛИ Н ЭЛЕКТРИЧЕСКОИМЩЕЙ МНОГОФАЗНОРЯЖЕНИЙИНЫ Изобретение относится к области электротехники, а именно к системам возбуждения электрических машин.Изобретение может быть использовано в системах возбуждения и компауцдировация синхронных генераторов, в частности в системах возбуждения асицхронизировацных синхронных машин.Известен способ получения составляюп 1 иХ трехфазцой системы токов по продольной (Ы) и поперсчнойосям ротора, применяемый для формирования сигналов управления напряжениями цепей ротора 1.Согласно этому способу для получениясоставляюгцей многофазной системы токов по оси,неподвижной относительно ротора, в частности по продольной и поперечной осям, используют формирование сигнала в зависимости от мгновенных значений токов фаз и величин углов между осями фаз обмотки якоря и указанной осью ротора, причем сначала трехфазная система токов преобразуется в двухфазную при помощи параллельного включения вторичных обмоток трансформаторов тока в двух фазах, а затем полученные два выходных тока умножаются методами аналоговой электроники на фазцые ЭДС двухфазной углоизмерительной машины, после чего полученные величины суммируются и усиливаются.Из-за использования методов аналоговой электроники указанный способ разложения трехфазной системы токов по осям ротора ограничен по мощности сигнала на выходе и является методом измерения, а це методом преобразования энергии. Кроме того, использованный метод преобразования трсхфазцой системы токов в двухфазную 0 можс 1 1 авать верный результат только длясимм трцчцых систем токов.11 елью изобретения является получениеца выходе сигналов большей мощности, повьцпс.,ие точности в режимах несимметричной нагрузки и упрощение.Поставленная цель достигается тем, чтов способе получения составляющей многофазной системы токов или напряжений электрической машины по оси, неподвижной относительно ротора, например пд продоль ной или поперечной осям ротора, использующем формирование сигналов в зависимости от мгновенных значений токов или напряжений фаз и величин углов, образованных осями фаз омботки якоря и указанной осью ротора, новым является то, что фиксируют моменты времени, упреждающие "на"четверть периода моменты времени совпадения той оси ротора, по которой должна быть найдена составляющая многофаз ной системы токов или напряжений, с осью соответствующей фазы, в указанные фиксированные моменты времени осуществляют изменение полярности фазных токов или напряжений, после чего полученные токи суммируют, В тех случаях, когда требуется обеспечить повышенную точность получения составляюсцей в условиях несимметрии многофазной системы токов или напряжений, отфильтровывают высшие гармоники на выходе за исключением второй, 15В условиях симметричной нагрузки иликогда представляет интерес только компонента постоянного тока указанной составляюсцей по оси ротора, с целью повышения точности отфильтровывают высшие гармоники на выходе полностью.Если фазные токи (напряжения) многофазной системы це синусоидальны по фор.ме, то для увеличеня точности из фазныхIтоков (напряжений) до изменения полярности отфильтровывают высшие гармоники.С целью упрощения суммировацие осушествляют электрическим путем.С сельо уменьшения взаимного влиянияфаз при изменении полярности фазцых токов (напряжений) осуществляют магнитное суммирование токов. зоЕсли за начало отсчета времени принятьмомент времени, когда продольная ось ротора совпадает с осью обмотки фазы А яко ря, то составляосцие тока по продольной+ всп 45 50 55 где сд, в,- мгновенные значения фазных токов.Полярность каждого фазного тока пе. ==рйМйчесйи изменяют в моменты времени,упреждаюшие на четверть периода моменты времени совпадения выбранной оси ротора с осями соответствующих фазных обмоток. Такая операция равнозначна у множению мгновенных значений тока фазы, в частности А. на прямочголвную функциюВсрп созю 1, которая принимает значения +1 или -1 взависимости от знака аргументасоъ , Для получения тока 4 знак тока с нужно ио изменять с упреждением на четвертьпериода момент совпадения оси с с осью фазы А. Атак как в начальный момент ось с 1 и ось фазы А совпадают, то изменение полярности тока фазы А следует осуществлять при в 1 =. Для получения составляющей сч, изменение полярности фазных токов следует выполнять ца четверть периода позже, так как ось с следует за осью д. Следовательно, изменение поляр- . ности тока в фазе А нужно производить в начальный момент времени ( 1 = О). Так же можно изменить полярности токов в фазах В и С. Суммируя (в соответствии с методом) токи фаз после изменения полярностей, получимЫ= Мдпсозсв 1 + сЯдпсоз(ю 1 - 5 )1 Х + ,ядп сов(а 1 - )(3)1 = двсдп 3 пи 1 + ьсяп зи (ю 1) + (+ 1 здп яп (ь 1 -) ,В соответствии с уравнениями (3) и (4)формируются постоянные составляосцие ивторые гармоники, пропорциональцые аналогичным составляющим токов по уравнениям (1) и (2). Если коэффициенты трансформации %г/%1 трансформаторов тока, ккоторым подклочспа схема, осуществляющая вьделение составляющей по оси согласно предложенному способу, выбрать рав-ным фф, то указанцье токи будут равны(амплйтуда первой гармоники единичнойпрямоугольной функции равна 4/с).Кроме токовй и Ч, получаотся такжевысшие гармоники, которые могут быть ослаблецы отфильтровывацием, ри этом цслесообразно сохранить вторую гармонику, имеюсцую место в токах ы и Ч, при несимметричных режимах, по величине и фазе,В условиях симметричной нагрузки иликогда интересует только постоянная компонента составляющей многофазной системы токов (напряжений), следует отфильтро-вывать высшие гармоники на выходе полностью,Истинные значения токовй иЧ, получаются по предлагаемому способу от перемножения первых гармоник фазцых токови первых гармоник переключающих прямоугольных функций. Поэтому для сохраненияточности выделения составляюгцсй системынесцнусоидальных токов, их высшие гармоники следует отфильтровать на входе, т. е,до осушествлеция изменений полярности фазных токов.Электрическое суммирование токов даетнаиболее простые и компактные устройства. Если гальваническая связь между устройствами, осущсствляюгцими изецениеполярности фазцых токов, мешает их работе, тооца может быть устраиеца, есливыполнить нагрузку фаз ца независимыеобмотки, намагничивающие силы которыхв общей магнитной цепи складывают Приэтом отфильтровывание высших гармонических может осуществляться массивными час: тями магнюопроводов или другим любым способом.На фиг. 1 изображена схема, реализующая предложенный способ получения составляющей многофазной, в частности трехфазной, системы токов электрической машины по оси, неподвижной относительно ро- тора; на фиг. 2 - временные диаграммы ЭДС и токов в цепях фазных трансформаторов тока, иллюстрирующие выделение составляющей по поперечной оск ротора для режима симметричной нагрузки генератора, когда угол сдвига между векторами фазных ЭДС и токов Ч =к(6; на фиг, 3 временные диаграммы ЭДС и токов в цепях фазных трансформаторов тока, иллюстрирующие получение составляющей по продольной оси ротора для тех же условий.На фиг. 1 взяты следующие обозначения: 1 - трехфазный синхронный генератор; 2 - 4 - трансформаторы тока, 5 - 7 - входные фильтры высших частот, 8 -0 - транзисторные переключающие блоки; 11 - выходной фильтр высших частот; 12 - сопротивление нагрузки, 13 - трехфазный датчик положения ротора.На фиг. 2 Ед, Ев, Е, - фазные ЭДС; ь 1 в, 4 - фазные токи во вторичных обмотках трансформаторов тока,ьздп ЕА, и ядпЕв, с ядп Е - токи в цепях фазных трансформаторов тока после осуШествления изменений полярностей;- суммарный ток на входе фильтра 11;1 соз - ток на нагрузочном сопротивлении 12, пропорциональный 1.На фиг. 2 также показано расположение осей фазных обмоток, продольной с и поперечной с 1 осей ротора в моменты времени а ( = 0 (момент переключения в фазе А) й в момент времени со 1 = 90, когда оси фазы А и с ротора совпадают.На фиг. 3 изображены фазные ЭДС Е, Ев, Ев и фазные токи вторичных обмоток трансформаторов тока 1, 1 в, 1 с, фиксация моментов времени изменений полярностей токов в этом случае выполняется с помощью линейкых ЭДС ЕАс, Есь, Еьь, Токи в цепя фазных трансформаторов тока после осуществления изменений полярностей - 145 дп Евс, 1 вядпЕАс, 1 сядпЕвв, суммарный ток на входе фильтра 11 - 1; зпчф - ток на нагрузочном сопротивлении 12, пропорциональный аСхема работает следующим образом.Вторичные токи трансформаторов 2 - 4, образующиеся при нагрузке генератора, протекают через фильтры 5 - 7, где отфильтровываются высшие гармоники, далее поступают на реверсивные переключающие блоки 8 - 10, которые могут быть выполнены, например, на основе композиции из встречно - параллельных транзисторов или симисторов. Переключения полярности токов блоками 8, 9 и 10 осу 1 цествляются по сиг.налам с датчика положения ротора 13 в моменты времени, упреждающие на чет 5 верть периода моменты совпадения задан-ной оси ротора, например, продольной или поперечной, с осью соответствующей фазы.В качестве датчика положения ротора 13 используется трехфазная угланзм: 1 т ль оная машина, причем ее ЭДС синфазна сао;.ветствующим фазным ЭДС генера 1 ара .При выделении составлякмдей тъ хфззной системы токов (см. фиг. 2 паис 1 еч.ной оси изменения полярностей таков 1 д,поступающих на реверсивные блоки 15 8 - 10, осуществляют этими устройства мив моменты равенства нулю соответствующих фазных ЭДС Е 4, Е ь и 1-.е, т. е. при совпадении продольной оси ро ора с осями соответствующих фаз, а, следовательно, в моменты времени, упреждающие на чет.верть периода моменты совпадения поперечной оси ротора с осями фаз.. Это показано на диаграммах расположения осей ротора относительно осей фазных обмоток в моменты изменения поляр ности токов в фазе А с отрицательной наположительную и для момента времени совпадения оси с 1 ротора с осью фазы А статора. В случае получения составляющей моменты времени изменения полярности фазных токов можно фиксировать как мо- ЗО менты прохождения через ноль фазнь 1 х ЭДСсоответствующих фаз.После переключения блоков 8 - О токияопЕ ьМдпЕв, 1 азрпЕ поступают на общую нагрузку 12 через фильтр высших частот 11, не иска;кающий постоянную составляюш 1 о и т 11 ую гармонику выделенного результирующего тока. При этом ток 1 соэФ на нагрузочном сопротивлении 12 пропорционален току Ч, или равен ему, если коэффициенты трансформации Юв(% трансфор маторав така 2,. 3 и 4 равны 6(л.При выделении составляющей трехфазной системы токов по продольной оси (см.фиг. 3) имеют место процессы, аналогичные процессам в случае выделения составляющей по поперечной оси. При этом, как это видно из диаграмм расположения осей ротора относительно осей фазных обмоток, переключения происходят на четверть периода раньше совпадения осей фазной обмотки с продольной осью ротора. Это цоказано для переключения с отрицательного на положительное направление в фазе А. В случае выделения составляющей тока по продольной оси моменты времени изменения полярности фазных токов могут быть фиксированы с помощью линейных ЭДС тех линий, 55 в которые не включен трансформатор тока,во вторичной обмотке которого осуществляется изменение полярности така.Получение составляющих многофазнойсистемы напряжений по продольной (Гй)и поперечной ( 1 осям ротора может быть осуществлено ацалогичцо, с той тол),ко разницей, что в некоторых случаях мокет потребоваться ограни и цие токов коммутации переключдюцих схем дросселями, включе - шмн последовдте ьцо упомянутым схемам ца входе последних. Эффект от примеценил прс длок( нного способа - полгение моццых сигцдлов, пропорниоцяльцых 1 я. и 1 пзи 1 и (.Й ири Свобой цесимметрии систем то-. к(н и напряжений. 11 остолццые составляющие этих величин будут иметь цддлежащие значения и при наличии скольжения ротора.Э)и положительные свойства позволяют. использовать предложенный способ при построении систем возбуждения и компауцдировацил синхронных машин с широким диапазоном примец( ция.Форула изобретения1. Способ получеил состдвллкицей мц(1- Гофязной си(.темы токов и,1 и ц(1 ирлж( и(й электрической машины по ск и, црподвижной относительно ротора, идирим(р по иродольной или по поперечной оси ротора, используощий формирование сигнала в зависимости от мгновешых значений токов или напряжений фаз и величин углов, образованных осями фдз обмотки якоря и указанной осью ротора, От,ич(иоигс) тем, что, с целью увеличения мощности выхода, цов- щения точности в режимах несимметричной нагрузки и у(1 роиени 51, фикси 1)от,моменть времсци, упреждающие ца четверть периода моменты времени совпадения упомянутой оси ротора с осью соответствуюцеи фазы, в указанные фиксированные моменты врсС 1 и осуществляют изменение полярности фдзцых токов или напряжений, после чего полученные токи суммируют.Способ по п. 1, отлича(ощийся тем,что, с целью повышения точности в условиях несимметрии многофазной системы токов или напряжений, отфильтровывдот высшие гармоники на выходе за исключением второй.3. Способ по п, 1, отличаощйс тем,что, с целью повышения точности в усло виях симметричной нагрузки, отфильтровывают высшие гармоники на выходе полностью.4. Способ по пп. 1- - 3, отличаюиийст тем,что, с целью повышения точности в ус,н)- ВИ 51 Х Ц(СИНМСГ)ИДЯЛЬЦОСТИ фЯЗЦЫХ ТОКОВ И,1 И напряжений, из них до изменения полярцосп Отфильтровываот высшие гармоники.Г Способ по и и 1 4 отлича)оцикятем, что, с целью упрощения, суммирование фдзиьх токов осуществляот электрически.6. Спосоо по пп. 1 - 4, отличшощийсятем, что, с целью уменьшения взаимного влияния фаз при изменении полярности токов цли напряжений, осуществляОт магнитное суммирование фазных токов.Источники информации, прицятыс во иш мание при экспертизе1. Лвторское свидетельство СССР289488, кл. Н 02 Р 9/10, 1966.+ с 5 срфРлсс г.г Соста Техред О Тираж 8 И П И Госуда по делам ирственного коми обретений и от Ж - 35, Раушская э, г. Ужгород, у 1130 филиаледактор В. фельдман аказ 2504/60 Ф сл йулЕ гсг 1 ул Ея 8 с витель К, фотин