Устройство для управления возбуждением бесщеточной электрической машины

Устройство для управления возбуждением бесщеточной электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 3 ОО5260 (61) Дополнительное к авт. свид-ву Р 974544 (22) Заявлено.09. 07. 80 (21) 2941801/24-07

Р М К,1 з с присоединением заявки ¹â€”

Н 02 P 9/14

Н 02 К 19/36

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 621. 316.. 722 (088 ° 8) Опубликовано 15,03,83 Бюллетень № 10

Дата опубликования рписания 150383. (72) Авторы изобретения

Е.Я. Бухштабер, А.П. Пролыгин, Ю.М. Андрее3, Х. 1;"Машкин . и М.П.Аскинази (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

БЕСЩЕТОЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления током возбуждения бесщеточных электрических машин, выполненных в виде многомашинных агрегатов, основной машины с возбудителем — обращенной синхронной машиной

По основному авт.св. Р 974544 известно устройство для управления возбуждением бесщеточной электрической машины с вращающимся управляемым выпрямителем, через который обмотка возбуждевия основной машины, располо.женная на ее роторе, связана с якорной обмоткой синхронного генератора-возбудителя, обмотка возбуждения . которого расположена на статоре и подключена к источнику модулированного напряжения возбуждения, а управляющие электроды управляемых вентилей вращающегося управляемого выпрямителя подключены к блоку для включения вентилей от высокочастотной составляющей модулированного напряжения 1 1». 25 Недостатком этого устройства является то, что источник модулированного напряжения возбуждения образован отдельным дополнительным источником постоянного тока, например аккумуля- 30

I торной батареи для питания бортовой сети электроснабжения транспортного средства, и специальным электронным модулирующим блоком, синхронизированным и сфазированным с положением ротора, с трансформатором на выходе, который включен через выходной трансформатор непосредственно или через дополнительный вентильный прерыватель последовательно с обмоткой возбуждения генератора возбудителя. Такое выполнение источника модулированного напряжения весьма сложно, а использование на транспортном объекте в условиях высокой тряски и запыленности специального электронного блока модуляции. приводит к существенному снижеййю надежности всей системы управления,.

Целью изобретения является упрощение и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что источник модулирующего сиг.нала выполнен в виде дополнительного синхронного генератора, ротор которого механически связан с валом бесщеточной электрической машины, а якорные обмотки через выпрямитель связаны с обмоткой возбуждения возбудителя, причем число фаз якорной, 1005260 обмотки дополнительного синхронного генератора выполнено равным

mar Psr Квг

Э

9 «Pgr 9r i где m — число фаэ якорной обмот r ки дополнительного синхронноro генератора;

m — число фаз якорной обмотSr ки воз будителя;

P — число полюсов дополнитель r ного синхронного генератора, Р „ — число полюсов возбудителя)

К вЂ” коэффициент выпрямления

r выпрямителя возбудителя;

К вЂ” коэффициент выпрямления вы"! прямителя возбудителя, — передаточный коэффициент механической связи между валами возбудителя и дополнительного синхронного генератора.

Выпрямитель выполнен неуправляемым, причем между выводами фаэ якорной обмотки дополнительного синхронного генератора и входом выпрямителя установлен управляемый ключ.

Кроме того, выпрямитель выполнен управляемым, причем управляющие электроды управляемых вентилей через дополнительно введенные разделительные диоды объединены и подключены через управляемый ключ к общей точке соединения диодов управляемых вентилей.

В устройство дополнительно введены сглаживающий фильтр, диод, переключатель с двумя выходными выводами, двумя замыкающими и двумя размыкающими контактами, причем выходные выводы переключателя подключены к выводам обмотки возбуждения возбудителя,размыкающие контакты соединены с выходом постоянного тока выпрямителя, а замыкающие контакты подключены к выходам постоянного тока выпрямителя через диод и сглаживающий фильтр.

Кроме того, переключатель выполнен бесконтактным на пяти управляемых вентилях, причем аноды первого и второго управляемых вентилей объединены и соединены с плюсовым выводом выпрямителя дополнительного синхронного генератора, катоды третьего и четвертого управляемых вентилей объединены и соединены с минусовым выводом того же выпрямителя, катод первого управляемого вентиля подключен к одному из выводов обмотки возбуждения возбудителя и одному из выходов сглаживающего фильтра, катод четвертого управляемого вентиля соединен с другим выводом обмотки возбуждения возбудителя и через пятый управляемый вейтиль связан с другим выходом сглаживающего фильтра, один из входов которого соединен с катодом второго управляемого вентиля, а другой вход сглаживающего фильтра подключен к аноду третьего управляемого вентиля.

На фиг, 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства на Фиг.2 — вариант выполнения источника модулированного напряжения при использовании однофаэного неуправляемого выпрямителя, на фиг.3 принципиальная схема управляемого выпрямителя с двухполюсным переключа10 телем и фильтром,, на фиг.4 — один из возможных вариантов выполнения бесконтактного двухполюсного переключателя с фильтром, на фиг.5 и 6 варианты выполнения управляемого выпрямителя для трехфазного источника модулирующего сигнала.

Устройство содержит основную электрическую машину 1 (фиг.1) с якорной обмоткой 2 на статоре и обмоткой 3

О возбуждения на роторе. Вращающийся управляемый выпрямитель 4 расположен на общем валу, связывающем ротор основной машины и генератор-возбудитель 5, якорная обмотка 6 которого расположена на роторе, а обмотка 7 возбуждения — на статоре. Вспомогательный синхронный генератор 8 имеет якорную обмотку 9, расположенную на статоре, и ротор 10, закрепленный на общем валу машины. УправляющиЕ электроды управляеьых вентилей вращающегося выпрямителя подключены к блоку 11 для включения вентилей от высокочастотной составляющей модулированного напряжения. Выпрямитель

ЗУ 12, который включается с помощью управляемого ключа 13, связывает якорную обмотку 9 вспомогательного генератора 8 и обмотку 7 возбуждения генератора-возбудителя. Выходные зажи4о мы 14 и 15 выпрямителя 12 (положительный 14 и отрицательный 15) поцключены к обмотке 7 или через дополнительные блоки.

При выполнении источника модули45 рованного напряжения в виде однофазного неуправляемого выпрямителя 12 управляемый ключ 13 включается в разрыв одного из входных выводов выпрямителя (фиг.2).

Между зажимами 14 и 15 выпрямителя 12 могут быть включены блок 16 (Фиг.3), сглаживающий дроссельноконденсаторный фильтр с диодом и двухполюсный переключатель 17 на два направления. Этот переключатель 17 может быть как контактным, так и бесконтактным, выполненным на управляемых вентилях, например на однооперационных тиристорах, причем тиристоры 18 и 19 (фиг.4) соединены анодами и их общая

60 точка образует входной вывод, который подключается к зажиму 14 выпрямителя. ,Катод тиристора 18 и анод тиристора

20 образуют выходные выводы, которые используются для подключения к обмот65 ке 7 возбуждения генератора-возбуди1005260 теля. Обмотка 21 одного или разных дросселей и конденсатор 22 образуют . сглаживающий дроссельно-конденсаторный фильтр, один его выходной вывод (от катода.тиристора 19 через катушку индуктивности) подключен к аноду дополнительного тиристора 23, катод которого подключен к аноду тиристора

20, а другой (от анода тиристора 24) подключен непосредственно к катоду тиристора 18. 10

При выполнении выпрямителя 12 (фиг.5 и б) целиком или частично на управляемых вентилях ключ 13 используется для включения .управляемых вентилей (через. разделительный диод). 15

Он подключает управляющие электроды к общей точке.,анодов управляемых вентилей, при этом число фаз якорной обмотки 9 и схема выполнения выпрямителя 12 могут быть любыми. 20

Работа устройства происходит.следующим образом.

До тех пор, пока контролируемый параметр (ток, напряжение или мощность на выводах обмотки 2) меньше величины сигнала уставки, ключ 13

:включен и на зажимах 14 и 15 выпрямителя 12 появляется пульсирующее напряжение, частота которого.при соблюдении .соотношения 30 зГ- эг ьг фГ ВГ Я где м „ — число фаз: якорной обмотки воз буждения; 35

P — число полюсов, дополнительЭг ного синхронного генератора;

Р— число полюсов возбудителя. ге нер атор а; 40

К вЂ” коэффициент .выпрямпения выпрямителя дополнительного синхронного генератора, К вЂ” коэффициент выпрямления выЬГ

l прямителя возбудителя, 45 передаточный коэффициент механической связи между валом возбудителя и»дополнительного синхронного ге- нератора, соответствует требуемым параметрам системы и за счет возбуждения блок

11 для включения вентилей от высокочастотной составляющей модулированного напряжения поддерживает управляемыв вентили вращающегося выпрями- 55 теля 4 во включенном состоянии.

Когда контролируемий параметр становится больше сигнала уставки, ключ 13 выключается и .блок 11 первстает включать вентили выпрямителя. 60

4 и он запираетая до тех пор, пока значение контролируемого параметра не снизится вновь до значения мень-. ше, чем уставка, и описанный процесс не повторится вновь. 65

Если якорная обмотка 9 вспомогательного генератора 8 однофазная (или используется однофазный выпрямитель 12) выпрямитель 12 может быть неуправляемым. В этом случае ключ 13 включается в разрыв одного из входных выводов выпрямителя, как показано на фиг.2.

Независимо от числа фаз якорной обмотки 9 и схема выполнения выпрякителя 12 он может быть выполнен с использованием управляемых вентилей, а управляемый. ключ 13 подключает через разделительные диоды управляющие электроды вентилей к их анодам. для управления устройством с вращающимся выпрямителем размагничивающая система возбуждения основной машины между зажимами 14 и 15 включает дроссельно-конденсаторный фильтр, с разделительным диодом 16 и двухполюсный переключатель 17 на два направления (фиг.3).

В показанном на фиг.3 положении обмотка 7 возбуждения генераторавозбудит ля 5 питается пульсирующим напряжением и все происходит описанным образом. При переключении переключателя 17 в нижнее положение (после паузы, в течение которой заперт выпрямитель 12 и достаточной по времени для спадания тока в обмотке 3 до нуля, после чего все управляемые вентили выпрямителя 4 запираются) увеличение напряжения на выходе .выпрямителя 12 приводит к росту сглаженного тока в обмотке 7 возбуждения генератора-возбудителя. Посколь- ку обмотка 7 возбуждения обтекается сглаженным током, то блок 11 не включит управляемые вентили выпрямителя

4, но за счет цепей через диоды в устройстве с размагничивающей системой.ток через параллельные цепи и обмотку возбуждения будет протекать во встречном направлении и размагничивать систему возбуждения.

Бесконтактное устройство, приведенное на фиг.4,работает следующим образом.

В режиме прямого возбуждения включаются вентили 18 и 20, а при обратном — 19, 24, 21 ° Однако это устройство может. работать и с неуправляемам выпрямителем 12 без ключа 13. В этом случае при значениях. контролируемого параметра ниже значения уставки одновременно включаются тиристоры 18

20 и 23, что приводит к зарядке кон-. денсатора 22 и включению вентиля 23.

При этом тириеторы 18 и 20 остаются включенными и обмотка 7 возбуждения синхронного генератора-возбудителя 5 обтекается пульсирующим током. В тот момент, когда контролируеыяй параметр становится выше сигнала уставки, включается тиристор 19 и заряженный

1005260 конденсатор 22 разряжается на тиристор 18 во встречном для него направлении и перезаряжается за счет протекания тока через обмотку 7, пока ток в последней не снизится до нуля или не поступит сигнал для включения ти- 5 ристоров 18 и 20. При этом тиристор

19 включается и может быть вновь включен тиристор 23.

При необходимости размагничивания основной машины выдержка времени уве- 10 личивается, затем включают тиристоры

19, 23 и 20 и обмотка 7 обтекается хорошо сглаженным током. Питание обмотки 7 возбуждения возбудителя сглаженным током противоположной полярноо 5 ти приводит к запиранию управляемых вентилей и протеканию тока через диоды по параллельным ветвям обмотки возбуждения во встречном направлении и за счет этого снижению до нуля ос- 20 таточного намагничивания основной машины, а следовательно, и остаточного напряжения на выводах якорной обмотки 2.

Формула изобретения

mar Рьг Kgr цг ф 45 число фаз якорной обмотки дополнительного синхронного генератора; число фаз якорной, обмотки возбудителя; 50 число полюсов дополнительного синхронного генератора; число полюсов воз будителя; коэффициент выпрямления выпрямителя дополнительного55 синхронного генератора; коэффициент выпрямления выпрямителя воз будителя; передаточный коэффициент механической связи между 60 где

Ksr

1 Устройство для управления возбуждением бесщеточной электрической машины по авт.св. Р 974544, о т л и чающее с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, источник модулирующего сигнала выполнен в виде дополнительного синхронного генератора, ротор .которого механически связан с валом бесщеточной электрической машины, а якорные обмотки через выпрямитель связаны с ! обмоткой возбуждения возбудителя,,причем число фаз якорной обмотки 40 дополнительного синхронного генератора выполнено равным валами возбудителя и дополнительного синхронного генератора.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что выпрямитель выполнен неуправляемым, причем между выводами фаз якорной обмотки дополнительного синхронного генерато.ра и входом выпрямителя установлен управляемый ключ.

3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что выпрямитель выполнен управляемым, причем управ-. ляющие электроды вентилей через дополнительно введенные разделительные диоды объединены и подключены через управляеьый ключ к общей точке соединения анодов управляемых вентилей.

4. Устройство по пп.1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что дополнительно введены сглаживающий фильтр, диод и переключатель с двумя выходными выводами; двумя замыкающими и двумя размыкающими контактами, причем выходные выводы переключателя подключены к выводам обмотки возбуждения возбудителя, размыкающие контакты соединены с выходом постоянного тока выпрямителя, а замыкающие контакты через диод и сглаживающий фильтр подключены к выходам постоянного тока выпрямителя.

5. Устройство по пп. 1 и 4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что переключатель выполнен бесконтактным на пяти управляемых вентилях, причем аноды первого и второго управляемах вентилей объединены и соединены с плюсовым выводом выпрямителя дополнительного синхронного генератора, катоды третьего и четвертого управляемых вентилей объединены и соединены с минусовым выводом выпрямителя дополнительного синхронного генератора, катод первого управляемого вентиля подключен к одному из выводов обмотки возбуждения возбудителя и одному из выходов сглаживающего фильтра, катод четвертого управляемого вентиля соединен с другим выводом обмотки возбуждения возбудителя и через пятый управляемый вентиль связан с другим выходом сглаживающего фильт- ра, один из входов которого соединен с катодом второго управляемого вентиля, а другой вход сглаживающего фильтра подключен к аноду третьего управляемого вентиля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 974544, кл. Н 02 Р 9/16, 1980.

1005260

10052б0

Составитель A.Ëåáåäåâ

Редактор: М.Петрова Техред M ..Костик Корректор С.Иекмар

Заказ 1922/75 Тираж б85 Подписное

ВНИИПИ Государственного кОмитета СССР по делам изобретений.и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,.4/5 филиал ППП "Патент", r.Óærîðîä, ул.Проектная, 4