Нагрузочное устройство для испытания генераторов электростанций

(22)Заявлено 15.10.79 (21) 282835124-07с присоединением заявки РЙ(5 )М. Кл. Н 02 Р 9/42 Ьоударотюей комнтет СССР ао долам нзопретеннй н отпрытнй(53) УДК 621.313. ,1.004.1 (088.8) Опубликовано 2308.81 о Бюллетень31 Дата опубликования описания 25.08.81(54) НАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для испытания различного рода электрических генераторов электростанций.Известно нагрузочное устройство, позволяющее нагружать испытуемую электростанцию трехфазной промышленной сетью переменного тока, Оно является- универсальным, что позволяет нагружать сетью генераторы постоянного и переменного токов, отличающиеся зна 1 О чениями выходных напряжений и мощностей, сокращает время испытаний и позволяет утилизировать вырабатываемую приводным двигателем энергию,15Для согласования параметров выходного напряжения испытуемого генератора с параметрами напряжения сети, создающей нагрузку, в известном устройстве используется статический пре 20 образователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока. Он реализован последовательным соединением статического управляемого выпрямителя и ведомого сетью инвертора, включаемых между испытуемым генератором и нагружающей его сетью.В устройстве применено два автоматических регулятора параметров нагрузки испытуемого генератора: регулятортока нагрузки и регулятор коэффициента мощности,При этом первый охватыва-.ет инвертор, а второй - выпрямитель Ц,Недостатком известного устройстваявляется сравнительно низкая устойчивость, Запас устойчивости снижается при понижении напряжения сети, повьппении коэффициента мощности нагрузки и увеличении нагрузки испытуемого генератора, При одновременном неблагоприятном изменении перечисленных вьппе факторов возможно опрокидывание инвертора, т,е, авария,Известно также нагрузочное устройство для испытания автономных электростанций переменного тока, системырегулирования тока нагрузки и коэффициента мощности, которые воздействт-, ют соответственно на системы импульсно-фазового управления (СИФУ) выпрямителя и инвертора, и содержит соответственно цепи коррекции выходныхвеличин напряжением генератора и напряжением сети 21,Это нагрузочное устройство отличается более высокой надежностью, ноненадежно при опрокидывании инвертора,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является нагрузочное устройство для испытания генераторов электростанций, содержащееуправляемый выпрямитель с входными зажимами для подключения к генератору,соединенный последовательно с выпрямителем ведомой сетью инвертор с вы=ходными зажимами для подключения к сети, а также автоматическую системурегулирования тока нагрузки, включающую в себя датчик тока нагрузки, датчик напряжения генератора переменноготока, решающий блок, выход которогосвязан с системой импульсно-фазовогоуправления выпрямителем, автоматическую систему регулирования коэффициента мощности, включающую в себядатчик коэффициента мощности, решающий блок, выход которого связан с системой импульсно-фазового управленияинвертора и систему защиты инвертораот опрокидывания. Это нагрузочное устройство обеспечивает безаварийную устойчивую работу в процессе нагружения сетью испытуемого генератора,создавая последнему стабильную нагрузку. Это позволяет использоватьустройство не только в процессе испытания генератора автономной электростанции, но и в процессе ремонта(наладки и регулировки ) системы автоматического регулирования (САР) напряжения автономной электростанциии. Недостатками известного нагрузочного устройства является его функциональная ограниченность и невозможность использования в процессе испытания автономных электростанций,содержащих генераторы постоянноготока, Кроме того, его нельзя использовать в процессе наладки и регулировки САР скорости вращения роторагенератора (частоты). При этом мощ,ность нагрузки должна сохраняться постоянной,Инвертируемая мощность определяется по формулеР О(1) 81994где Ои - входное напряжение инвертора1 - ток нагрузки.Чтобы получить Ри = сопзВ при заданном значении тока нагрузки (1=сопзС)необходимо обеспечить постоянствовходного напряжения инвертора (0 =сопз 1). Таким образом, в процессе регулировки САР скорости вращения нагрузочное устройство должно содержать О два регулятора системы регулированияСАР тока нагрузки и САР входного напряжения (противо-ЭДС): инвертора.Известное нагрузочное устройство сзащитой второй САР не содержит.15 Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей нагрузочногоустройства с защитой, т,е, обеспечение работы в режиме постоянной мощности нагрузки генератора, а также на 2 о гружение сетью испытуемых генераторов постоянного тока.Указанная цель достигается тем,что в нагрузочном устройстве для генераторов электростанций, содержащемуправляемый выпрямитель с входнымизажимами для подключения к генератору, соединенный последовательно с выпрямителем ведомый сетью инвертор свыходными зажимами для подключения ксети, а также автоматическую систему регулирования тока нагрузки, включающую в себя датчик тока нагрузки,датчик напряжения генератора переменного тока, решаЮщий блок, выход которого связан с системой импульсно 35 чфазового управления выпрямителем, автоматическую систему регулированиякоэффициента мощности, включающую всебя датчик коэффициента мощностирешающий блок, выход которого связан 40с системой импульсно-фазового управления инвертора, и систему защиты инвертора от опрокидывания, в него введены эадатчик режима работы, коммутатор, дополнительный датчик напряжения и логический элемент, причем ковходам логического элемента подключены выходы дополнительного датчиканапряжения, датчика напряжения генератора переменного тока, задатчикарежима работы, датчика тока и коэффициента мощности, а выходы второго логического элемента подключены ко входам решающих блоков СИФУ выпрямителяи инвертора н управляющему входу ком мутатора,- силовые выходы которого соединены со входом и выходом выпрями- .теля, к силовым входам подключены зажимы для подключения испытуемых генераторам постоянного или переменного тока, а вход дополнительного датчика напряжения подключен к силовому выходу коммутатора, соединенному с выходом выпрямителя. 5На чертеже изображена функциональная схема нагрузочного устройства,Э 5 Нагрузочное устройство может работать в одном из трех следующих режимов работы:в режиме 1 =сопзС и соз =сопз 1 в процессе испытаний генераторов переменного тока;в режиме 1 ц =сопзй и Р=сопзй в процессе испытаний генераторов переменного тока;в режиме 11, =сопзй при испытаниях генераторов постоянного тока,Необходимый режим работы задается ав 50 Схема содержит приводные двигатели 1, 1 а автономных электростанций 0переменного или постоянного тока соответственно, генераторы 2, 2 а переменного и постоянного тока соответственно, коммутатор 3 с управляющими двумя силовыми входами и двумя 15силовыми выходами, К силовым его входам подключены выходные зажимы генераторов переменного и постоянного тока, управляемый выпрямитель 4, зависимый инвертор 5, промышленная трехфазная сеть 6 переменного .тока, используемая для нагружения генератора испытуемой автономной электростанции, датчик 7 тока нагрузки испытуемого генератора, который может быть 25включен на входе или выходе управляемого выпрямителя, датчик 8 напряжениягенератора переменного тока, задатчик9 тока нагрузки генератора переменного тока, решающий блок 10 САР тока нагрузки, операционный усилитель 11 САРтока нагрузки, СИФУ 12 выпрямителя,датчик 13 входного напряжения инвертора, логический элемент 14 защиты инвертора, датчик 15 выходного напряжения инвертора, задатчик 16 угловопережения зажигания инвертора(Ъ ),решающий блок 17 САР коэффициентамощности, датчик 18 коэффициента мощности нагрузки генератора перемен 40ного тока;,операционный, усилитель 19САР коэффициента мощности, СИФУ 20инвертора, дополнительный датчик 21напряжения, второй логический элемент 22, задатчик 23 режима работы45устройства,томатически или вручную с помощью задатчика режима работы.Устройство работает следующим .образом.В режиме 111 =сопзй и созе сопзйко входу коммутатора 3 подключены выходные клеммы генератора 2 переменного тока, а к выходу - управляемыйвыпрямитель 4 через токовые цепи датчика 18 коэффициента мощности. Приэтом второй логический элемент обеспечивает функционирование двух САР:САР тока нагрузки, включающей задатчик 9 тока нагрузки, решающий блок1 О, операционный усилитель 11 и СИФУ12, а также САР коэффициента мощности нагрузки, включающей задатчик 16углов опережения зажигания ийвертора,решающий блок 17, операционный усилитель 19 и СИФУ 20.Решающий блок 10 САР тоха нагрузки имеет три входа; на один из нихпоступает сигнал с выхода датчика 7тока через второй логический элемент22, на второй - выходной сигнал задатчика 9 тока нагрузки, а на третий - выходной сигнал системы защиты йнвертора с выхода логическогоэлемента 14 защиты, На выходе блокаформируется сигнал управления, который через операционный усилитель 11поступает на вход СИФУ 12 выпрямителяи далее воздействует на углы регулирования выпрямителя так, чтобы поддержать заданное значение тока нагрузки,.Решающий блок 17 САР коэффициентамощности нагрузки имеет два входаца один из них поступает сигнал свыхода датчика 18 коэффициента мощности через второй логический элемент22, а на второй - выходной сигнал задатчика 16 углов опережения зажигания инвертора. На выходе блока поступает сигнал управления, через операционный усилитель 19, поступающий на вход СИФУ 20 инвертора, такимобразом, воздействюущий на углы регулирования (углы опережения зажигания) инвертора 1 )так, чтобы поддержать заданное значение коэффициентамощности нагрузки. В режиме 1 Н =сопзй и Р=сопзй силовая схема нагрузочного устройства сохраняется в том же виде, САР тока нагрузки также сохраняется в том же виде, а вместо САР коэффициента мощности нагрузки логическим элементом22 собирается САР, обеспечивающаяО =сопз.Достигается это тем, что на одиниз входов решающего блока 17 вместовыходного сигнала датчика 18 коэффициента мощности подается выходнойсигнал дополнительного датчика 21входного напряжения инвертора черезвторой логический элемент 22, В остальном работа предлагаемого устрой Оства аналогична. При этом необходимоиметь в виду, что углы регулированияинвертора (углы опережения зажигания/автоматически выбираются так, чтобывыполнялось условие О=сопз 1. 15В режиме нагружения сетью генера"торов постоянного тока управляемый выпрямитель 4 не используется, При этомк одному из силовых входов коммутатора 3 подведено выходное напряжение р 0генератора 2 а постоянного тока, аодин из силовых выходов его через датчик 7 тока нагрузки подключен ко входу инвертора 5,САР углов опережения зажигания ин- р 5вертора при этом переводится в режимрегулирования тока нагрузки, что достигается подачей на один из входоврешающего блока 17 сигнала с выходадатчика 7 блока через второй логический элемент 22.; А закон измененияуглаопережения зажигания инвертораф) обеспечивает поддержание заданногозначения тока нагрузки, устанавливаемого с помощью эадатчика 16 углов опе 35.,режения зажигания инвертора.Устройство может быть использованов промышленности, в частндсти на предприятиях и организациях, где осущест"вляют производство, ремонт или монтаж на объекте двигателей любого типа ( электрических, внутреннего сгорания и т,п.), электрических генераторов, автономных электростанций. Онопозволяет нагружать промьппленной45сетью электрические генераторы в процессе их испытаний и регулировок не"зависимо от рода тока, частоты и уровня выходного напряжения. Кроме тогооно позволяет утилизировать в сетиэнЕргию, вырабатываемую испытуемым50генератором (двигателем) формула изобретениязагрузочное устройство для испытания генераторов электростанций, содержащее управляемый выпрямитель свходными зажимами для подключения кгенератору, соединенный последователь.но с выпрямителем ведомой сетью инвертор с выходными зажимами дляподключения к сети, а также автоматическую систему регулирования токанагрузки, включающую в себя датчиктока нагрузки, датчик напряжения генератора переменного тока, решающий блок, выход которого связан ссистемой импульсно-фазового управления выпрямителем, автоматическую систему регулирования коэффициента мощности, включающую в себя датчик коэффициента мощности, решающий блок, выход.которого связан с системой импульсно-фазового управления инвертора и систему защиты инвертора отопрокидывания, о т л и ч а ю щ е -е с я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей устрой"ства, в него введены задатчик режимаработы, коммутатор, дополнительныйдатчик напряжения, логический элемент, причем ко входам логическогоэлемента подключены выходы дополнительного датчика напряжения, датчика напряжения генератора переменноготока, задатчика режима работы, датчика тока и коэффициента мощности, авыходы логического элемента подключены ко входам решающих блоков систем импульсно-фазового управления выпрямителя инвертора и управляющемувходу коммутатора, силовые выходы которого соединены со входом и выходомвыпрямителя, к силовым входам подключены зажимы для подключения испытуемых генераторов переменного или постоянного тока, а вход дополнительного датчика напряжения подключен к силовому выходу коммутатора, соединенному с выходом выпрямителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Калиновская Л. В, Исследование и разработка динамического эквивалента нагрузок автономных электростанций. Дис Ьня.на соиск. учен.степени кан-та техн. наук. Владивосток,1972.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2371183/24-07,кл.Н 02 Р 9/42, 1975.3, Авторское свидетельство СССР9 686136, кл. Н 02 Р 9/42, 1977.