Энергетическая установка

156187ная работа двух систем управленияобеспечивает текущее регулирование возбуждения основной синхронной машины бесконтактным способом с помощью первого вспомогательного генератора 4, а форсировку возбуждения через щеточно-контактный узел - с помощью второго вспомогательного генератоИзобретение относится к электротехнике, а именно к энергетическим установкам, содержащим синхронные машины.большой мощности, например турбогенераторы, и устройство для управле-,ния ними,Целью изобретения является повышение надежности.На фиг.1 приведена йринципиальнаясхема возбуждения энергетической установки и узлов для синхронной машины; на фиг,2 - нагрузочная характеристика устройства; на фиг.З - диаграммы выпрямленного напряжения наобмотке возбуждения синхронной машины; на фиг.4 - принципиальная схемапотенциального распределителя сигнала; на фиг.5 - идеальные характеристики потенциального распределителясигнала.Энергетическая установка содержитосновную синхронную машину 1 (фиг.1),.первый управляемый выпрямитель 2,расположенный на вращающейся частиагрегата и выводами переменного токаподключенный к первой якорной обмотке 3, первый вспомогательный синхронный генератор 4, обмотка 5 возбуждения которого подключена к выходу усилителя 6. Выводы постоянного токапервого управляемого выпрямителя 2подключены к обмотке 7 возбужденияосновной синхронной машины 1. В схеме имеются первое 8 и второе 9 контактные кольца, подключенные соответственно к положительному и отрицательному полюсам первого управляемоговыпрямителя 2. На схеме (фиг.1) изображен дополнительный синхронный генератор 10, якорная обмотка 11 которогочерез блок 12 формирования импульсов подключена к управляющему входу55первого управляемого выпрямителя 2,а его первая 13 и вторая 14 взаимноперпендикулярные обмотки индукторасоединены с выходом синусно-косннусра 26 и управляемого выпрямителя 20.Кроме того, такое построение устрой"ства позволяет в нормальном режимеработы обеспечить оптимальные, режимыработы щеточно-контактного узла иснизить ток через контактные кольцаот первого вспомогательного генератора 4. 5 ил. ного функционального преобразователя 5. Имеется автоматический регулятор 16 возбуждения, первый и второй информационные входы которого связаны с выходами датчиков 17 напряжения и 18 тока якорной обмотки 19 основ" ной синхронной машины 1. Второй управляемый выпрямитель 20 положительным и отрицательным полюсами подключен соответственно к первому 8 и второму 9 контактным кольцам черен первый 21 и второй 22 щеточные аппаратыуправляющий вход второго управляемого выпрямителя 20 связан с выходом второго блока 23 управления.В устройство дополнительно введен неуправляемый выпрямитель 24, расположенный на вращающейся части агрегата, выводы переменного тока которого подключены к дополнительно введенной второй якорной обмотке 25 первого вспомогательного генератора 4. В устройство также введен второй вспомогательный синхронный генератор 26, обмотка 27.возбуждения которого связана с выходом неуправляемого выпрямителя 24, а якорная обмотка 28 - с выводами переменного тока второго управляемого выпрямителя 20. В устройство введен трехпороговыйблок 29 распределения сигналов, входкоторого подключен к управляющемувыходу автоматического регулятора 16возбуждения, Первый, второй и третийвыходы блока 29 подключены соответственно к входу синусно-косинусногофункционального преобразователя 15,к входу блока 23 управления и входуусилителя 6,Устройство работает следующим образом.Допустим, что синхронная машина 1работает в качестве синхронного-турбогенератора.Допустим также, что напряжение на выходе первой якорной обмотки 3 первого вспомогательного синхронного генератора 4 ниже, чем на выходе якорной5 обмотки 28 второго вспомогательного синхронного генератора 26.Условимся называть первый управляемый выпрямитель 2 рабочим, а второй управляемый выпрямитель 20 форсировочным.Работа устройства в этом режиме происходит следующим образом.В зависимости от сигналов с датчиков 17 и 18 напряжения и тока синх ронной машины 1 автоматический регулятор 16 возбуждения выдает сигналуправления Б, который с первого выхода блока 29 поступает на вход синусно-косинусного функционального преобразователя 15, который осуществляет преобразование входного сигнала таким образом, что токи на выходе преобразователя 15 в первой 13 ивторой 14 обмотках индуктора дополнительного генератора 10 изменяются по за- кону 40 113= 1 оэ -п 10 у1)1где 1 д - ток на обмотках индуктора;коэффициент усиления.Таким образом, первая 3 и вторая 14 обмотки, сдвинутые одна относительно другой на 90 эл.град., создают магнитное поле в зазоре дополни 35 тельного генератора 10 с амплитудой, пропорциональной сумме квадратов синуса и косинуса одной и той же величины, т.е. постоянной, независимо от величины управляющего сигнала. Угол в пространстве результирующего вектора магнитного поля, определяемый синусом и косинусом сигнала с первого выхода блока 29, оказывается пропорциональным этому сигналу. Со ответственно временной угол электро- движущих сил (ЭДС),наводимых в якорных обмотках 11 дополнительного генератора 1 О, оказывается также пропорциональным сигналу с первого выхода блока 29 (сигналу с выхода автоматического регулятора 16 возбуждения),При постоянной во времени ЭДС в якорной обмотке 3 первого вспомогательного синхронного генератора 4 ЗДС якорной обмотки 11 дополнитель 55 ного синхронного генератора 10 через блок 12 формирования импульсов воздействует на цепи управления первого управляемого выпрямителя 2 с соответствующим углом регулирования,который определяет соответствующуювеличину тока в обмотке возбуждениясинхронной машины 1.Дополнительно к описанному процессу сигнал с второго выхода блока 29через усилитель 6 изменяет ток вобмотке 5 возбуждения.В соответствии с величиной тока вобмотке 5 возбуждения первого синхронного вспомогательного генератора 4 в его второй якорной обмотке 25наводится ЭДС, которая выпрямляетсяс помощью неуправляемого выпрямителя 24 и вызывает протекание постоянного тока в обмотке 27 возбуждениявторого вспомогательного синхронногогенератора 26.Наводимая ЭДС в обмотке 28 якоря второго вспомогательного синхронного генератора 26 выпрямляется с помощью второго управляемого выпрямителя 20.Угол регулирования второго управляемого выпрямителя 20 изменяется в соответствии с сигналом с второго выхода блока 29 с помощью второго блока 23 управления.Таким образом, ток в обмотке 7 возбуждения синхронной машины 1. от второго управляемого выпрямителя 20 определяется не только амплитудой ЭДС в обмотке 28 якоря второго вспомогательного синхронного генератора 26, но и углом регулирования второго управляемого выпрямителя.В обмотке 7 возбуждения синхронной машины 1 протекает сумма токов, определяемая вь.ходным током первого управляемого выпрямителя 2 и второго управляемого выпрямителя 20.С помощью блока 29 (подбором его элементов 30-43) характеристики, на которые настраивается устройство в рассматриваемом режиме работу, имеют вид, изображенный на фиг.2, где 1 - ток в обмотке 7 возбуждения синхронной машины 1 от первого управляемого выпрямителя 2; 1, - ток в обмотке 7 возбуждения синхронной машины 1 от второго управляемого выпрямителя 20; 1 - ток в обмотке 7 возбуждения от первого 2 и второго 20 управляемых выпрямителей; 1 - ток в обмотке 5 возбуждения первого вспомогательного синхронного генератора 4.Кривая 1соответствует диодному режиму работы первого управляемого61187 8 форсировка возбуждения первого вспомогательного синхронного генератора 4 по цепи 16-29-6-5 и второго вспомогательного синхронного генератора 26 по цепи 16-29-6-5-25-24-27.До точки пересечения кривой 1 и 11 процесс изменения тока от первого управляемого выпрямителя 2 происходит по кривой 1 (фиг.2,.точка а), а затем по кривой 1 г (точка б).Ток от второго управляеМого выпрямителя 20 изменяется по кривой 1 дого точки сВ точке с происходит нарастание тока выхода второго управляемого выпря/мителя 1 го и Одновременное спадание до нуля тока от первого управляемого выпрямителя 1 . Физически это обьясня/,ется тем, что вступающая в работу форсировочная группа вентилей (выпрямитель 20) запирает рабочую группу вентилей (выпрямитель 2), т.к. имеет более высокое напряжение питания.Ток в обмотке 7 возбуждения от точ ки Й до точки е (кривая 1 ) изменяется по кривой 1.Иэ фиг.2 следует, что кривая может быть практически линейной во всем диапазоне изменения тока возбуждения вспомогательного генератора 4.Точка е по кривой 1 соответствует форсировочному значению токов 1 ипри этом 1 ф Ф 1,-1,211 т,е. р 4 21принятым обычно в бесщеточных возбудителях мощных синхронных генерато- РОВ еФЕсли в соответствии с новой ситуацией в энергосистеме автоматический регулятор 16 возбуждения иэменя 40 45 50 55 7 15 выпрямителя 2, когда он полностью открыт. Кривая 1 г соответствует также диодному режиму второго управляемого выпрямителя 20, когда он полностью открыт во всем диапазоне регулирования. Кривые 1 и 1 соответствуют/рассматриваемому режиму работы. Как видно иэ фиг.2, при 11 я 1+ 1 номинальному току возбуждения синхронной машины, номинальный ток возбуждения генератора 4 равен г.н.При форсировке сигналом от автоматического регулятора 16 возбуждения происходит полное открытие первого управляемого выпрямителя по цепи 16-29-15-(13,14)"11-12-2, второго управляемого выпрямителя 20 по цепи16-29"23-20. Одновременно происходит 10 15 20 25 30 35 ет выходной сигнал на противоположный (отрицательный), то блок 29 переводит усилитель 6 в режим, обеспечивающий ток др в обмотке 5 возбуждения, первый управляемый выпрямитель 2 - в режим работы с максимальным углом регулирования, равным углу регулирования второго управляемого выпрямителя, т,е. Ыг =" Ф(нсгЮБлагодаря этому на обмотке 7 возбуждения синхронной машины 1 появляется отрицательное напряжение, по абсолютной величине определяемое напряжением на первой якорной обмот" ке 3 второго вспомогательного генератора 4 и в соответствии с током д в обмотке 5 возбуждения. Происходит процесс развозбуждения синхронной машины 1.Гашение поля синхронной машины 1 осуществляется путем отключения первого управляемого выпрямителя 2 и переводом второго управляемого выпрямителя 20 в инверторный режим. Это Обеспечивает появление более высокого отрицательного напряжения на обмотке 7 возбуждения и, следовательно, более интенсивное гашение поля (цепи гашения на фиг,1 не показаны).Следует отметить, что ток в Обмотке 5 возбуждения вспомогательного генератора 4 в процессе гашения поля может быть установлен равным 1, илиф (фиг. 2) . На фиг.З приведены кривые выпрямленных напряжений наобмотке 7 возбуждения синхронной машины 1 в раэлич. ных режимах ее работы. При этом на фиг.З в кривых напряжения якорных обмоток 3 и 28 (О и Б ) не отраже 3 г 8но влияние тока возбуждения в обмотке 5 первого вспомогательного генератора 4, т.е, амплитуда изображенных напряжений 11 и Бг постоянна.Следует отметить, что при соответствующем расчете и согласовании характеристик первого 4 и второго 26 вспомогательных генераторов при изменении тока в Обмотке 5 соотношение напряжений Ю и 1 будет поддерживаться неизменнымТаким образом, изобретение позволяет повысить надежность и обеспечить хорошие энергетические показатели. Это достигается тем, что в нем реализуются Одновременно преиму 563387 30щества контактных и бесщеточных систем возбуждения синхронных машин.Ток в обмотке возбуждения синхронной машины обеспечивается как врашающейся, так и статической частями уст 5 ройства. При этом текущее регулирование тока возбуждения синхронной машины обеспечивается в основном бесщеточной частью устройства, а статическая часть обеспечивает составляющую токаЬ; возбуждения, определяемую из уровня оптимальной работы контактных колец в длительном режиме (известно, что механический износ щеток беэ нагрузки током происходит быстрее, чем под током)форсировка. тока возбуждения синхронной машины в основном осуществляется за счет статической части устройства.20Это обстоятельство позволяет уменьшить габариты вращающейся части устройства, т.к. нет необходимости рассчитывать ее на режим форсировки.Улучшаются условия работы щеточно контактного узла," т.к. в длительном режиме он загружен током, значительно меньшим номинального, что повышает надежность работы щеточно-контактного узла и всего турбогенератора. 30Улучшаются условия работы щеточноконтактного узла, предназначенного для резервирования устройства беэщеточного возбуждения, так как токовая загрузка щеточно-контактного узла может быть выбрана оптимальной в длительном режиме с точки зрения обеспечения механической и термической устойчивости.40Формула изобретенияЭнеогетическая установка, содержащая основную синхроннуюмашину, первый управляемый выпрямитель, располо женный на вращающейся части установки, выводами переменного тока подключенный к первой якорной обмотке первого вспомогательного синхронного генера" тора, обмотка возбуждения которого подключена к выходу усилителя, выводы постоянного тока первого управляемого выпрямителя подключены к обмотке возбуждения основной синхронной машины, первое и второе контактныекольца щеточно-контактного узла основной синхронной машины, подключенные соответственно к положительномуи отрицательному выводам первого упЪравляемого выпрямителя, дополнительный синхронный генератор, якорнаяобмотка которого через блок формирования импульсов подключена к управляющему входу первого управляемоговыпрямителя, а первая и вторая взаимно перпендикулярные обмотки индуктора соединены с выходом синусно-косинусного функционального преобразователя, автоматический регулятор возбуждения, первый и второй информационные входы которого связаны с выходами датчиков напряжения и токаякорной обмотки основной синхронноймашины, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения надежности, в первом Вспомогательном синхронном генераторе размещена дополнительная якорная обмотка, дополнительно введен второй управляемый выпрямитель с блоком управления, положительный и отрицательный полюса которого подключены соответственно к первому и второму контактным кольцам через первый и второй щеточные аппараты, а управляющим входом связанный с выходом блока управления второго управляемого выпрямителя, неуправляемый выпрямитель, расположенный на вращающейся части агрегата, выводы переменного тока которого подключены к дополнительной якорной обмотке первого вспомогательного генератора, второй вспомогательный синхронный генератор, обмотка возбуждения которого связана с выходом неуправляемого выпрямителя, а якорная обмотка соединена с выводами переменного тока второго управляемого выпрямителя, трехпороговый блок распределения сигналов с тремя выходами, вход которого подключен к выходу автоматического регулятора возбуждения, а первый, второй и третий выходы подключены соответственно к входам функционального преобразователя, второго блока управления тиристорами и усилителя.1561187 оста ехре рректор Т,Палий дактор М.Цитки Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород агарина, 101 Зака 983ВНИИПИ Государственно11303 ель А.Лебеде.Олийнык 6 Подписное изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР д 4/5