Устройство защиты от повышения выходного напряжения электромашинного генератора

(9) ( а( НЫЙ КОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ ГОСУДАРСТ ПО ДЕЛАМ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(71) Научно-исслеектно-конструкторческий институт эпостоянного токавода "Электромаши.А. Маршавкаательский, пй и технолог ектрических маширокопьевского з1 8)(56) 1. Черноб защита. М., "Э2. Основы э елейн овов Н.В. ергия", 19 ектрообору аратов. По1978.свидетель 1741/24-07 ванияред. летательных ап Брускина Д,Э.3. Авторско по заявке Ф 29 Н 02 Н 7/06, 1 ство СС ОТ ПОВЫШЕ ЛЕ КТРОМА- нного авАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 54)(57) УСТРОЙСТВО ЗАЩИИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯШИННОГО ГЕНЕРАТОРА, оснащ томатическим регулятором напряжения с выходным импульсным усилителем мощности, нагруженным на шунтиров,энную разрядным вентилем обмотку возбуждения генератора, содержащее реле максимального напряжения генератора и выходной исполнительный орган защиты с самоблокировкой, выход которого через размыкающий контакт исполнительного органа включен в цепь питания обмотки возбуждения генератора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и его настройки при питании усилителя мощности регулятора напряжения по схеме самовозбуждения, вход реле максималь- Б ного напряжения генератора и зажимы цепи питания исполнительного органа защиты подключены параллельно к обмотке возбуждения генератора, а выход реле максимального напряжения генератора непосредственно подключен к управляющему входу исполнительного органа защиты,1 1150697Изобретение относится к электро технике и может быть использованов различных системах электропитаниянагрузок от генераторов переменногогили постоянного тока, оснащенных 5 савтоматическими регуляторами стабилизации выходного напряжения.сИзвестны генераторы, оснащенныеавтоматическими регуляторами и устройствами защиты от повышения выходного напряжения, содержащие нарядутс другими необходимыми элементамиттакже и реле времени с выдержкой,рассчитанной на инерционность системы регулирования Я и Ц . 15Однако это приводит к увеличениюэремени устранения аварии и длитель- салостинежелательного для нагрузокнз:зарийного повышения выходного напря- нения генератора. 20 оНаиболее близким техническим ре- т;:ением к изобретению является выбираемое в качестве прототипа устройство н.ля защиты от повышения напряжения кгенератора, предназначенное для эа вщиты от повышения выходного напря 3жения электромашинного генератора,носнащенного автоматическим регулятором напряжения с выходным импульсным гусилителем мощности, нагруженным на ЗО ншунтирующую разрядным вентилем обмот- тку возбуждения генератора, которое псодержит реле максимального напря- мжения генератора и выходной испол- Унительный орган защиты с самоблоки- З ировкой, размыкающий выход которого твключен в цепь питания обмотки воэоуждения генератора 31. В статическом установившемся режиме работы срабатывания устройст ва защиты прототипа не происходит, так как уровень срабатывания реле максимального напряжения, связанного входом с выходом защищаемого генератора, превосходит уровень его номинального выходного напряжения. В переходном же процессе сброс нагрузки), когда выходное напряжение генератора превышает номинальный уровень и реле максимального напряже ния срабатывает, устройство защиты прототипа так же не работает, так как в этом случае при исправном регуляторе его выходное напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения и 55 вход нуль-органа, близко к нулю и недостаточно для срабатывания нуль- органа, И лишь при одновременном наличии напряжения на обмотке возбуждения и превышения выходным напряжением генератора его номинальноо уровня происходит одновременноерабатывание нуль-органа и релемаксимального напряжения, что фикируется срабатыванием схемы совадения на элементе И и исполнительного выходного органа устройства защиты, отключающего при этом цепь пиания обмотки возбуждения генераора.Недостатками также являются наличие нескольких промежуточных элементов: нуль-органа, логическоголемента И, выпрямительного моста,вязывающего выход защищаемого геератора со входом реле максималього напряжения; необходимость втдельном источнике питания исполниельного орг;.на защ,",ты и логичесого элемента И; усложненное исполение реле максимального напряжения,оторое должно быть согласовано сыходным выпрямленным напряжениемащищаемого генератора, подаваемыма его вход, и в общем случае должноиметь также устройство внутреннейальванической развязки, устраняющимежелательную непосредственную элекрическую связь между выходными цеями регулятора напряжения и защищаеого генератора. Все это существенносложняет возможность практическогорименения устройства защиты протоипа,Цель изобретения - упрощение устройства и его настройки при питанииусилителя мощности регулятора напряжения по схеме самовозбуждения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве защиты от повышения выходного напряжения электромашинного генератора, оснащенного автоматическим регулятором напряжения с выходным импульсным усилителем мощности, нагруженным на шунтированную разрядным вентилем обмотку возбуждения генератора, содержащем реле максимального напряжения генератора и выходной исполнительный орган защиты с само- блокировкой, выход которого через размыкающий контакт исполнительного органа включен в цепь питания обмотки возбуждения генератора, вход реле .максимального. напряжения генератора и зажимы цепи питания исполнительного органа защиты подключены парал"3 11506 лельно к обмотке возбуждения генератора, а выход реле максимального напряжения генератора непосредственно подключен к управляющему входу исполнительного органа защиты. 5На чертежах представлены принципиальные электрические схемы предлагаемого устройства защиты электро- машинного генератора с выходом на переменном (фиг, 1) и постоянном то- , 1 О ке (Фиг. 3), а также соответствующие временные графики работы устройства защиты (Фиг. 2 а,6,Ь и Фиг. 4 а, В,Ь).На Фиг.электромашинный генератор 1.переменного тока, приводимый во вращение с угловой частотой Я , связан выходной (например однофаэной) цепью статора с нагрузкой 2 посредством коммутационного аппарата 3. Возбуждение генератора 1 производится путем подачи постоянного тока в его обмотку возбуждения 4, шунтированную разрядным вентилем 5.Для стабилизации выходного напря- д жения генераторана заданном номинальном уровне выход генератора 1 также связан с входом измерительного органа 6 автоматического регулятора напряжения с выходньвч усилителем мощности 7, который, например, как показано на фиг. 1, выполнен по схеме самовоэбукдения с выходньи управляемым однофазным тиристорным :мостом, нагруженным на обмотку возбуждения 4 генератора 1, с промемуточньи согласующим и развязывающим однофаэньвю трансформатором питания, связывающим статор генератора 1 с входной диагональю переменного тока40 тиристориого моста усилителя мощности 7. Устройство защиты электромашинного генератора 1 от повышения выходного напряжения при авариях регуля тора напряжения выполняется по упрощенной схеме, содержащей реле 8 максимального напряжения генератора и выходной исполнительный орган защити 9 с самоблокировкой, размыкающий вы ход (нормально замкнутый контакт 10) которого включен в цепь питания обмотки возбуждения 4 генератора (например, так как показано на Фиг. 1, т.е, во вторичную цепь переменного з 3 тока трансформатора питания усилителя мощности 7). При этом, в отличие от прототипа, вход реле максималь 97 4ного напряжения 8 генератора подключен к его обмотке возбуждения 4 (ане к выходной цепи статора гейератора 1), выход реле максимальногонапряжения 8 генератора непосредст"венно связан с управляющим входомисполнительного органа защиты 9 ссамоблокировкой, а зажимы цепи питания исполнительного органа защиты9 подключены к обмотке возбуждения 4 генератора. Благодаря непосредственному подключению входа реле максимального напряжения 8 к обмотке возбуждения генератора 4, его (реле) устройство существенно проще(чем реле максимального напряженияпрототипа) и содержит, например,потенциометр настройки 11 и опорный стабилитрон 12, подключенный между подвижным контактом потенциометра 11 и входом исполнительногооргана защиты 9.Исполнительный орган эащиты 9содержит, например, последовательно подключенные к обмотке 4 транзистор 13 и-р-п-проводимости и обмотку 14 электромагнитного реле с самоблокировкой (механической ипиэлектрической) и выходньм размыкающимся контактом 10. База транзистора 13 связана с выходной цепью реле максимального напряжения 8, причем переход база-эмиттер транзис-тора 13 шунтирован вспомогательнымрезистором 15, обеспечивающим надежное эапнрание транзистора 13 приотсутствии выходного отпирающего сигнала реле максакального напряжения 8.Основные режимы работы устройства защиты иллюстрируются временными графиками (фиг. 2 а,Р,), где соответственно приведены; а - графикизменения выходного напряженияпеременного тока статора защищаемого генератора 1; б - график изменения выходного напряжения усилителя мощности 7, приложенного к обмотке возбуждения 4 защищаемого генератора 1, и уровень срабатывания реле максимального напряжения 8 генератора, обозначенный , в - график работы выходного исполнительного органа защиты 9,Так, в статическом установившем-ся режиме работы, т.е. при исправном регуляторе напряжения и подключенной к выходу защищаемого генератора 1 нагрузке 2, работа схемы фиг. 1 наинтервале 0-й 1 характеризуется временньвий графиками на фиг. 2 гдеР ц - выходное напряжение генератора 1 находится на заданном номинальном уровне (при 0(й( ); 8 - выходное 5 напряжение тиристорного усилителя мощности 7 достаточно для поддержания необходимой величины тока в обмотке возбуждения 4, но не достаточно для срабатывания реле 8 мак О симального напряжения защищаемого генератора (при 0 С); 5 - выходной исполнительный орган защиты 9 не работает (условно показано на :1 афике выходным нулевым уровнем). 15Соответственно, при отключении г грузки 2 коммутационным аппаратом 3 и исправном регуляторе напряжения, в выходной цепи статора защищаемого генератора 1 возникает 20 кратковременное повышение выходного напряжения (Фиг. 2, О на интервале1-й 2), которое действием регулятора приводится к заданному номинальному значению путем форсированного сниже ния напряжения на обмотке возбуждения 4 защищаемого генератора (Фнг. 2 о, на интервале 1-). При этом реле максимального напряжения 8 генератора, благодаря подключению 30 его входа к обмотке возбуждения 4 генератора, по-прежнему не срабатывает, несмотря на наличие выброса выходного напряжения генератора.При аварийной ситуации, например, З 5 обрыве цепи обратной связи в момент времени С=15, выходной тиристорный усйлитель 7 регулятора напряжения открывается полностью, что приводит к неуправляемому росту напряжения 4 О на обмотке возбуждения 4 и, соответственно, увеличению выходного напряжения статора защищаемого генератора 1 (фиг. 2 а,8.аа интервале й-С).При этом в момент времени С=Й4 ф когда выходное напряжение на выходе усилителя мощности 7 и обмотке возбуждения 4 достигают уровня ПВ, срабатывает реле 8 максимального напряжения генератора, подающее сигнал на срабатывание исполнительного органа защиты 9. Срабатывание исполнительного органа защиты 9, происходящее с некоторой задержкой ДС =(Й-й ) приводит в момент времени4й=й к отключению цепи питания обмотки возбуждения 4 размыкающим (нормально замкнутым) контактом 10 с самоблокировкой, что приводит к исчезновению напряжения питания на обмотке возбуждения 4 защищаемого генератора 1 (см. графики Фиг. 20,3,3)на интервале-. В результате3выходное напряжение генератора 1 сотключенной сработавшим устройствомзащиты 8-9-10 обмоткой возбуждения4 быстро снижается до О, начиная смомента времени С=С (фиг. 2 ), а.аварийная ситуация, опасная длягенератора 1 и его нагрузки длительным превышением напряжения сверхноминального, ликвидируется. Принеобходимости, как и в устройствезащиты прототипа, в цель обмоткивозбуждения может быть введен дополнительный блок форсировки затухания тока возбуждения, что приведетк более быстрому снижению выходногонапряжения 1";нератора 1 после срабатывания предлагаемого устройствазащиты 8-9-10 в момент времени с =На фиг. 3 представлена схема подключения устройства защиты для электромашинного генератора 1 с выходомна постоянном токе, причем для удобства сохранена также цифровая нумерация идентичных по техническомуиспользованию элементов, что и насхеме Фиг, 1. В отличие от схемыфиг,. :, выходной усилитель мощности7 регуятора напряжения выполнентранзисторным и подключен совместнос обмоткой возбуждений генератора 4непосредственно к выходной цепи генератора 1 с сохранением его питанияпо схеме самовозбуждения.,Временные графики на фиг, 4 а,6,5,иллюстрирующие работу устройства защиты в схеме Фиг, 3, принципиальноне отличаются от аналогичных времен 1ных графиков фиг. 2 п,5 причемна фиг. 4 а зафиксировано изменениевыходного напряжения постоянного тока защищаемого генератора 1, а нафиг. 43 показано изменение выходного широтно в импульсно напряжения наобмотке возбуждения 4, обусловленное работой и последующим аварийным режимом (пробоем) выходного триода транзисторного усилителя мощности 7 в схеме фиг. 3.Положительный техннко-экономический эффект определяется упрощением устройства защиты, устраненнем необходимости в отдельном источнике питания исполнительного орга7 1150697 8на защиты, зажимы цепи питания кото- развязки с выходной цепью эащищаерого в предлагаемом устройстве под- мого генератора и согласования с вели- ключены к обмотке возбуждения защищае- чиной его выходного напряжения, по- мого генератора; облегчением согласо- скольку эти функции выполняются в вания и настройки работы реле мак устройстве выходного усилителя мощсимального напряжения, которое по ности автоматического регулятора фиг. 1, будучи подключенным к обмот- напряжения, к выходной нагрузке кото ке возбуждения генератора, тем самым рого (обмотке возбуждения) и подклюв отличие от устройства прототипа не чен по изобретению вход реле макси-, требует дополнительной гальванической 10 мального напряжения.нд орректор В. Гирняк ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн аэ 2156/41 тираж 620 ПодписноВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 45