Устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата

(9) (1 4 Н 02 ТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГОИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННО- ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО АГие о-металлурИ. НосоваШурыгина ж ода ения состоит в повышении аботы синхронного двигаулучшения демпфирования тора синхронного двигате 88,8)тельство СССР Р 7/36, 1986. СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗО РСНОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Магнитогорский гогический институт им.(57) Иэобреротехнике ив главных прЦель иэобренадежности ртеля путемколебаний р осится к электть испольэовано окатных станов1451828 ля при приложении нагрузки, Устрой-.ство для регулирования возбуждениясинхронного двигателя преобразовательного агрегата дополнительно снабжено множительно-делительным блоком26, усилителем и измерителем 27 токанагрузки, включенным в цепь нагрузки синхронного двигателя 4, т.е. вцепь якоря генератора 3 постоянноготока. Выход измерителя 27 подключенк первому входу блока 26, второй итретий входы которого соединены соответственно с выходом измерителя 21напряжения дагрузки и измерителя 24напряжения в узле нагрузки. Выходблока 26 подключен к одному входуусилителя 25. Второй вход усилителя 25 подключен к измерителю 14 полного тока синхронного двигателя 4. 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе производственных .механизмов с резкопеременнойнагруз кой, проводимых д движение дэигате лями постоянного тока, питаемыми от преобразовательных агрегатов с синхронными двигателями с регулируемьщ возбуждением. К числу таких электро-, приводов относятся главные электро О приводы прокатных станов.Целью изобретения является повьппе . ние надежности работы синхронного двигателя путем улучшения демпфирования колебаний ротора при приложении нагрузки.На фиг. 1 представлена принципиаль ная электрическая схема устройства для автоматического регулирования воз буждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата; на фиг,2- графики изменения полного тока синхронного двигателя Есд= Е,(С) и активной составляющей тока статора Е = К (С) от времени; на фиг, 3 график отклонения полного тока статора синхронного двигателя от егоактивной составляющей Е асд- Есд =3 фУстройство для автоматического регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агВыход усилителя соединен с однимиз входов П-регулятора 11 заданиятока возбуждения синхронного двигателя 4. В устройстве сигнал обратнойсвязи по отклонению полного токасинхронного двигателя 4 от его активной составляющей контролирует момент,развиваемый двигателем 4, и моментнагрузки на валу и может быть сформирован с помощью множительного блока 26, на вход которого поступаеттри сигнала: один - пропорциональныйтоку двигателя 2 постоянного тока,другой - пропорциональный напряжению на зажимах якоря двигателя 2 по.стоянного тока, третий - пропорциональный линейному напряжению цепистатора синхронного двигателя 4,3 ил. 2регата содержит нагрузочный механизм 1 (фиг. 1), привод которого осуществляется двигателем 2 постоянного тока, который подключен к генератору 3 постоянного тока, соединенному "с синхронным двигателем 4. Система автоматического регулирования возбуждением выполнена по принципу подчиненного регулирования с использованием унифицированной блочной системы регуляторов (УБСР) аналогового действия и включает три контура регулирования.Во внутренний контур регулирования тока возбуждения синхронного двигателя входит возбудитель 5, включающий тиристорный преобразователь б, предназначенный для питания обмотки 7 возбуждения синхронного двигателя, и систему 8 фазового управления тиристорным преобразователем (СИФУ), ПИ-регулятор 9 тока возбуждения и измеритель тока возбуждения, роль которого выполняет шунт 10, включенный последовательно с обмоткой 7 возбуждения.ПИ-регулятор 9 тока возбуждения обеспечивает компенсацию переходной постоянной времени обмотки 7 возбуждения синхронного двигателяВход ПИ-регулятора 9 тока возбуждения предназначен для подачи сигнала заданияМножительно-делительный еет три входа: один вход выходом измерителя 21 на лок 26 оедине яжения по току возбуждения от П-регулятора 11 задания тока возбуждения и сигнала обратной связи по току возбуждения от измерителя 10 тока возбуждения,Второй контур регулирования реактивного тока включает ПИ-регулятор 12реактивного тока, П-регулятор 11 задания тока возбуждения и измеритель13 реактивного тока, который имеетдва входа: на один подается напряжение, пропорциональное полному токусинхронного двигателя с измерителя 14полного тока статора, а на другойнапряжение сравнения от трансформатора 15 напряжения сети. На вход ПИ-регулятора 12 реактивного тока воздействуют: сигнал задания от П-регулятора 16 напряжения и сигнал обратнойсвязи по реактивному току от измерителя 13 реактивного тока. На входП-регулятора 11 задания тока возбуждения подаются: сигнал задания отПИ-регулятора 12 реактивного токаи для демпфирования колебаний ротора - сигнал обратной связи по производной активного тока синхронногодвигателя с выхода множительно-делительного блока 17, который имееттри входа; один подключен к измерителю 18 производной тока нагрузки,включающему компенсационную обмотку19 и датчик 20 напряжения, другой -к выходу измерителя 21 напряжениянагрузки, содержащего делитель 22напряжения и датчик 23 напряжениянагрузки, а третий вход соединен свыходом измерителя 24 напряженияв узле нагрузки, вход которого соединен с выходом трансформатора 15. Натретий вход П-регулятора 11 заданиятока возбуждения для улучшения демпфирования колебаний ротора при набросах и сбросах нагрузки через уси"литель 25 подается сигнал обратнойсвязи по отклонению полного тока статора синхронного двигателя от егоактивной составлякщей, пропорциональный разности сигналов с выходов измерителя 14 полного тока статора имножительно-делительного блока 26,реализующего зависимостьнагрузки, другой - с выходом измерителя 24 напряжения в узле нагрузки, а третий - с выходом измерителя тока нагрузки роль которого выполняет шунт 27,Внешний третий) контур регулирования напряжения включает П-регулятор 16 напряжения и измеритель 24 напряжения в узле нагрузки, На вход 10 Д-регулятора 16 напряжения подаютсясигналы задания на напряжение в узленагрузки П и сигнал обратной связи по напряжению в узле нагрузки, который поступает с измерителя 24 напряжения в узле нагрузки.Устройство работает следующим образом.Нагрузочный механизм 1 приводится во вращение двигателем 2 постоянного тока, который питается по системе Г-Д от генератора 3 постоянного тока, привод которого осущест 20 вляется синхронным двигателем 4. Обмотка 7 возбуждения синхронного двигателя питается от возбудителя 5,25 представляющего тиристорный преобразователь 6 с управлением от СИФУ 8.В установившемся режиме при рабоЗО те с постоянной нагрузкой полный токсинхронного двигателя 4 практически равен его активной составляющей, таккак реактивная составляющая тока двигателя 4с не превышает обычно10-207 и для стабилизации напряженияна двигателем поддерживается постоянной, т,е. 35 сд нал обратной связи по откло нию полногодвигателя 4ющей, поступ25 и равныйда измерител а статора синх его активной с ог авляющии с выхода усилителазности сигналов с вых14 полного тока ста 45 хода измерителя 27 тока нагруз тора и множительно-делительного устройства 26, на первый вход которогопоступает сигнал с выхода датчика 23напряжения нагрузки, пропорциональныйнапряжению на двигателе 2 постоянного тока и снимаемый с делителя 22 напряжения, на второй - сигнал с выходаизмерителя 24 напряжения в узле нагрузки, снимаемый с трансформатора 15напряжения сети и пропорциональныинапряжению цепи статора синхронногодвигателя 4, а на третий - сигнал5 14 ки, пропорциональный току двигателя 2 постоянного тока, практически равен нулю. Сигнал с выхода множитель- но-делительного блока 17 также равен нулю, так как ток двигателя постоян, ного тока не изменяется и напряжение на компенсационной обмотке П ко = = 1,. = 0 т.е. чер ез датчик 20КОЮнапряжения измерителя 18 производной тока нагрузки на один из входов множительно-делительного устройства 17 подается нуль, что обеспечивает нулевой выход множительно-делительного блока 17, несмотря на неравенство ,нулю двух других входов, на один из которых поступает сигнал с выхода датчика 23 напряжения нагрузки, на другой - сигнал с выхода измерителя 24 напряжения в узле нагрузки. Задание на ток возбуждения синхронного двигателя 4 определяется только заданием на напряжение в узле нагруз ки и напряжением в узле нагрузки(сигнал поступает с измерителя 24 напряжения в узле нагрузки), так как реактивный ток синхронного двигателя, для выделения которого на вход измерителя 13 реактивного тока подаются сигналы с измерителя 14 полного тока статораи трансФорматора 15 напряжения сети, равен нулю.При изменении режима работы нагрузочного механизма 1 изменяетсянагрузка на двигатель 2 постоянного тока и его ток 1. При увеличении 1, выход множительно-делительного устройства 2 б, реализующего зависимость (1), увеличивается пропорционально активной составляющей тока статора 1 А синхронного двигателя 4. Возникающие при изменении нагрузки колеба ния ротора синхронного двигателя 4 приводят к колебаниям момента и соответствующим колебаниям полного тока Х.д синхронного двигателя 4 (Фиг. 2) Сигнал обратной связи по отклонению полного тока статора синхронного двигателя 4 от его активной составляющей, равный разности сигналов с выхода измерителя 14 полного тока статора и множительно-делительного устройства 26, поступающий через усилитель 25 на вход П-регулятора 11 задания тока возбуждения, носит колебательный характер (Фиг. 3). При этом на участках, где 1больше 1,цсд (участки - й С-и т.д.51828 6Фиг, 2, 3), Формируется сигнал, способствующий уменьшению тока возбуждения, а значит, и момента, развиваемого синхронным двигателем 4, и,напротив, на участках где 1 меньше1 ас (участки й,- 1 Т - й и т.д, -Фиг. 2, 3), Формируется сигнал, увеличивающий ток возбуждения и элект ромагнитный момент синхронного двигателя 4. Таким образом, задание наток возбуждения изменяется пропор-.ционально отклонению полного токастатора синхронного двигателя 4 от 15 его активной составляющей и изменения тока возбуждения приводят к появлению дополнительных вращакзцих ,моментов, демпФирующих колебания ротора синхронного двигателя.4.20 При увеличении тока двигателя по"стоянного тока 1на компенсационной обмотке 19 появляется сигнал,пропорциональнж скорости изменениянагрузки,. который через датчик 20 2 б напряжения подается на вход множительно-делительного блока 17, на двадругих входа которого подаются сигналы, пропорциональные линейному напряжению цепи статора синхронного дви гателя (с измерителя 24 напряженияв узле нагрузки) и напряжению нагрузки (с выхода измерителя 21 напряжения нагрузки). Множительно-делительный блок 17 Формирует сигнал, пропорциональный скорости изменения активного тока синхронного двигателя 4,который поступает на вход П-регулятора 11 задания тока возбуждения, Задание на ток возбуждения увеличивает ся пропорционально скорости изменения активного тока синхронного двигателя 4, ПИ-регулятор 9 тока воэбу- дения обеспечивает компенсацию переходной постоянной времени обмотки 7 4 б возбуждения синхронного двигателя,поэтому ток возбуждения синхронногодвигателя 4 успевает изменяться синхронно с изменениями нагрузкиУвеличение тока возбуждения приводит,к увеличению электромагнитногомомента, развиваемого синхроннымдвигателем 4, и динамическая устой"чивость синхронного двигателя 4 повышается тем больше, чем быстрее будетбб изменяться ток возбуждения при изменении нагрузки.Поскольку вырабатываемая синхронной машиной реактивная мощность строго зависит от мощности нагрузки, на10 Фор мул а 7 14 пряжения синхронного двигателя 4 и тока возбуждения, динамические изменения нагрузки приводят к изменению реактивной мощности и реактивного тока, вырабатываемых синхронной машиной, а следовательно, и к колебаниям напряжения на шинах сети. Для поддержания напряжения на заданном уровне используются обратные связи по напряжению синхронного двигателя и реактивному току, которые заводятся на входы соответственно П-регулятора 16 напряжения и ПИ-регулятора 12 реактивного тока и формируют увеличение тока возбуждения. Отрицательная обратная связь по току возбуждения синхронного двигателя 4, осуществляемая путем подачи сигнала с измерителя 10 тока возбуждения на вход ПИ-регулятора 9 тока возбуждения, повышает быстродействие системы, так как это эквивалентно уменьшению постоянной времени обмотки возбуждения.Введение в устройство для автома"гического регулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата указанных блоков позволит, во-первых, повысить надежность работы синхронного двигателя путем устранения возможности его выпадения из синхронизма за счет улучшения демпфирования колебаний ротора при приложении нагрузки, так как контролируется момент нагрузки на валу и момент, развиваемый двигателем; во-вторых, демпфирование колебаний ротора уменьшает колебания тока 51828статора. синхронного двигателя и колебания напряжения в узле нагрузки по величине и частоте, т.е. повышается качество напряжения в уэе нагрузки; в-третьих, уменьшение колебании тока статора синхронного двигателя снижает тепловые потери, что приводит к экономии электрической энергии. изобретения Устройство для автоматическогорегулирования возбуждения синхронного двигателя преобразовательного агрегата по авт.св. В 1339862, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения надежности работы синхронного двигателя путем улучшения демпФирования колебаний ротора при прило"женин нагрузки, в устройство дополнительно введены множительно-делительный блок с тремя входами, двухвходовый усилитель и измеритель тока на 25 грузки, включенный в цепь нагрузкисинхронного двигателя, выход которого соединен с первым входом дополнительно введенного множительно-делительного блока, второй вход которогоЗо соединен с выходом измерителя напряжения нагрузки, а третий вход подключен к выходу измерителя напряженияв узле нагрузки, а выход соединенс одним из входов дополнительно вве 35денного усилителя, второй вход котсрого соединен с выходом измерителяполного тока, а выход подключен к од-,ному из входов регулятора заданиятока возбуждения,1451828фи ченк актор А. орректор М, Васильева писно КИТ ССС оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проентная, 4 ЗакаВНИИПИ Составитель А. Гол вская . Техред Л.Сердюков