Асинхронизированная синхронная электрическая машина с реверсивной системой возбуждения

Асинхронизированная синхронная электрическая машина с реверсивной системой возбуждения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в электромашиностроении . Сущность изобретения: электрическая машина содержит статор с многофазной обмоткой , ротор с многофазной обмоткой, в каждой фазе которой от витков начальной и конечной частей выполнены соответственно первая и вторая отпайки. При этом начала обмотки фазы соединены с катодной группой прямого выпрямителя, первая отпайка подключена к анодной группе обратного выпрямителя, а конец обмотки той же фазы и вторая отпайка подключены к группам противоположной полярности прямого и обратного выпрямителей. Повышение надежности предложенного устройства достигается ограничением токов короткого замыкания при встречном включении тиристоров прямого и обратного выпрямителей, 1 з.п. ф-лы, 7 ил. мещена многофазная обмотка возбуждения , каждая фаза которой подключена через прямой и обратный вращающиеся мостовые управляемые выпрямители к обмотке якоря возбудителя. Благодаря раздельному управлению выпрямителями повышается надежность , так как один из выпрямителей (прямой или обратный) может рассматриваться в качестве резервного при работе АС-машины без скольжения поля возбуждения относительно ее ротора. Недостаток известной АС-машины состоит в сложности контроля тока в каждом тиристоре прямого и обратного выпрямителей , который в бесщеточных системах возбуждения должен осуществляться только бесконтактными методами. При ограниченXJ Јь О 2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4838743/07 (22) 12.06.90 (46) 07.07.92, Бюл. ¹ 25 (71) Научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения Харьковского завода "Электротяжмаш" им.

В,И.Ленина и Государственный научно-исследовательский институт им. Г,М.Кржижановского (72) В.Л.Петри, В.Е.Игнатов, 3.0,Маглаперидзе, Ю.Е.Савельев, В.В.Кузьмин, Ю.В.Зозулин и Е.E.Þäèí (53) 621.313.32:621.316.722(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 613446, кл. Н 02 К 1/26, 1970.

Авторское свидетельство СССР № 1188842, кл. Н 02 Р9/14,,9/30, 1985.

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к асинхронизированным синхронным электрическим машинам с многофаэными обмотками возбуждения и бесщеточными реверсивными системами возбуждения.

Известна асинхронизированная синхронная электрическая машина (АС-машина), в пазах ротора которой расположена многофазная обмотка возбуждения, каждая фаза которой питается от прямого и обратного выпрямителей.

8 данном устройстве осуществляется раздельное управление прямым и обратным выпрямителями каждой фазы.

Наиболее близкой к предлагаемой является АС-машина, у которой на роторе раэ. Ы2 1746474 А1 (si>s Н 02 К 1/26, 19/26, Н 02 P 9/14, 9/30 (54) АСИНХРОНИЗИРОВАННАЯ СИНХРОННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С

РЕВЕРСИВНОЙ СИСТЕМОЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ (57) Использование: в электромашиностроении. Сущность изобретения: электрическая машина содержит статор с многофазной обмоткой, ротор с многофазной обмоткой, в каждой фазе которой от витков начальной и конечной частей выполнены соответственно первая и вторая отпайки, При этом начала обмотки фазы соединены с катодной группой прямого выпрямителя, первая отпайка подключена к анодной группе обратного выпрямителя, а конец обмотки той же фазы и вторая отпайка подключены к группам противоположной полярности прямого и обратного выпрямителей. Повышение надежности предложенного устройства достигается ограничением токов короткого замыкания при встречном включении тиристоров прямого и обратного выпрямителей.

1 з.п. ф-лы, 7 ил. мещена многофазная обмотка возбуждения, каждая фаза которой подключена через прямой и обратный вращающиеся мостовые управляемые выпрямители к обмотке якоря возбудителя. Благодаря раздельному управлению выпрямителями повышается надежность, так как один из выпрямителей (прямой или обратный) может рассматриваться в качестве резервного при работе

АС-машины без скольжения поля возбуждения относительно ее ротора.

Недостаток известной АС-машины состоит в сложности контроля тока в каждом тиристоре прямого и обратного выпрямителей. который в бесщеточных системах возбуждения должен осуществляться только бесконтактными методов. При ограничеи1746474 ной чувствительности бесконтактных средств измерения тока возможно одновременное открытие тиристоров прямого и обратного выпрямителей и, как следствие, выход из строя элементов реверсивной системы возбуждения (тиристоров, обмотки якоря возбудителя и т.д.) в результате протекания тока короткого замыкания, что снижает надежность реверсивной системы возбуждения.

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение реверсивной, системы возбуждения, Указанная целв достигается тем, что в

АС-машине с реверсивной системой возбуждения, содержащей статор и ротор с многофазной обмоткой возбуждения, каждая фаза которой подключена через прямой . и обратный вращающиеся раздельно управляемые мостовые выпрямители к якорной обмотке возбудителя, размещенной на его роторе, в каждой фазе обмотки возбуждения от витков начальной и конечной частей выполнены соответственно первая и вторая отпайки, при этом начало обмотки фазы соединено с катодной группой прямого выпрямителя и первая отпайка подключены к анодной группе обратного выпрямителя, а. конец обмотки той же фазы и вторая отпайка подключены к группам противоположной полярности прямого и обратного выпрямителей.

Конец каждой фазы обмотки возбуждения подключен к катодной группе обратного выпрямителя, а вторая отпайка — к анодной группе прямого выпрямителя.

На фиг. 1 изображена схема АС-машины с реверсивной системой возбуждения; на фиг. 2 — схема соединения фазы обмотки возбуждения с выпрямителями; на фиг. 3— то же, вариант; на фиг. 4 — схема размещения обмотки фазы в пазах неявнополюсного ротора; на фиг. 5 — размещение обмотки на явнополюсном роторе; на фиг. 6- цепь тока короткого замыкания фазы ротора при одновременном открытии тиристоров прямого и обратного выпрямителей и положительной полуволне ЭДС Ез якоря возбудителя; на фиг, 7 — то же, при отрицательной полуволне ЗДС Ез якоря возбудителя.

Статор 1 АС-машины (фиг. 1) включен в сеть, а на роторе 2 расположена многофазная, например трехфазная, обмотка возбуждения. Первая фаза 3 обмотки возбуждения подключена к первому вращающемуся тиристорному преобразователю 4, состоящему из прямого 5 и обратного 6 мостовых управляемых выпрямителей. Выпрямители соединены с обмоткой 7 якоря 8 возбудите-.

55 5

40 ля 9, размещенной на его роторе. Обмотка

10 возбуждения возбудителя расположена. на неподвижном индукторе и питается от регулируемого источника постоянного тока, Управление тиристорами выпрямителей 5 и 6 осуществляется генератором 11 управляющих импульсов,. управление которым; в свою. очередь, производится по сигналу от автоматического регулятора 12 возбуждения (АРВ) через синусно-косинусное устройство 13. Прекращение подачи импульсов управления на тиристоры прямого выпрямителя 5 и подача их на тиристоры обратного выпрямителя 6 при изменении направления тока в фазе ротора АС-машины производится посредством бесконтактного переключателя 14 импульсов управления, управляемого по сигналу APB 12. Ток возбуждения в первой фазе 3 измеряется датчиком 15 тока, Остальные фазы обмотки ротора АС-машины соединены аналогично с.соответствующими обмотками якоря возбудителя. От начальной части витков фазы 3, подключенной к катодной группе прямого выпрямителя 5, выполнена первая отпайка 16, которая соединена с анодной группой обратного выпрямителя 6, От конечной части витков фазы

3, соединенной, например, с анодной группой,прямого выпрямителя 5, выполнена вторая отпайка 17, подключенная к катодной группе обратного выпрямителя 6 (фиг. 2).

Таким образом, конец обмотки фазы и вторая отпайка подключены к противоположным полюсам прямого и обратного выпрямителей. Обе отпайки образуют две части 1.8 и 19 обмотки фазы 3, последовательно соединенные с ее средней частью 20.

Вторая отпайка может присоединяться и к анодной группе прямого выпрямителя 5, тогда конец обмотки фазы подключается к катодной группе обратного выпрямителя 6 (фиг. 3). Схемы размещения обмотки фазы с выводами для неявнополюсного и явнополюсного роторов АС-машины показаны соответственно на фиг, 4 и 5, (на фиг. 4 в скобках обозначено соединение второй отпайки по и. 2 формулы);

Электрическая машина работает следующим образом.

При работе АС-машины со скольжением вращающееся относительно ее ротора поле возбуждения создается системой переменных токов в фазах обмотки возбуждения.

Частота переменного тока в каждой фазе равна частоте скольжения. Изменение величины тока в каждой фазе ротора АС-машины производится только изменением угла открытия тиристоров выпрямителей соответствующих фаз при неизменном токе

1746474 возбуждения возбудителя. Благодаря этому возможно питание всех фаз AC-машины от одного возбудителя. При положительной полуволне тока фазы работает прямой выпрямитель 5. Обратный выпрямитель 6 закрыт, так как на его тиристоры управляющие импульсы не подаются. При отрицательной полуволне тока фазы работает только. обратный выпрямитель. Таким образом прямой и обратный выпрямители работают раздельно. На фиг. 2 и 3 стрелками .показаны пути протекания прямого и обратного токов возбуждения фазы.

Переход с прямого выпрямителя 5 на обратный выпрямитель 6 пои изменении направления тока фазы должен производиться при токе фазы 1а = О. Но ввиду ограниченной чувствительности датчика 15 тока этот переход на практике происходит при некотором значении тока возбуждения Ign фазы ротора

АС-машины. Величина этого остаточного тока определяется чувствительностью датчика тока ротора. Поскольку в этом случае оба выпрямителя 5 и 6 оказываются включенными навстречу друг другу, то между ними будет протекать ток короткого замыкания

i<,a, Пути протекания токов короткого замыкания показаны на фиг. 6 и 7 для схемы соединения выводов по фиг, 3. Величина тока короткого замыкания зависит от пара.метров цепи, по которой он протекает, В этой цепи последовательно оказываются соединенными тиристоры прямого 5 и обратного 6 выпрямителей фазы обмотки 7 якоря возбудителя. Поэтому при значительной величине тока короткого замыкания могут быть . повреждены тиристоры, предохранители, а также якорь возбудителя.

Для ограничения указанного тока служат части 18 и 19 обмотки фазы, ограниченные выводами 16 и 17. Эти части обмотки фазы не только выполняют функции обмотки фазы, участвуя в создании потока возбуждения фазы, но и служат токоограничивающими реакторами, снижающими ток короткого замыкания при встречном включении выпрямителей 5 и 6 до безопасной величины. Поэтому в даль нейшем части.18 и 19 обмотки фазы будем называть токоограничивающими реакторами. С учетом реальной чувствительности датчика 15 тока порядка 0,5 — 1 от номинального тока возбуждения части 18 и 19 могут составлять порядка 2-3 обмотки фазы.

При изменении направления тока возбуждения фазы ротора, например, с положительного на отрицательное вначале ток фазы снижается посредством уменьшения

50

55 угла открытия тиристоров до тех пор, пока. показания датчика 15 тока не станут равными нулю, После этого переключением переключателя 14 импульсов управления

5 прекращается. подача управляющих импульсов на тиристоры прямого выпрямителя 5 и подаются импульсы управления на тиристоры обратного выпрямителя 6, Поскольку ввиду ограниченной чувствительности датчика 15 тока ток фазы фактически не будет равен нулю, то несмотря на прекращение подачи импульсов управления тиристоры (по меньшей мере один} прямого выпрямителя не закроются (закрытые тиристоры на фиг. 6 и 7 показаны ключами). Так как при этом прямой 5 и обратный 6 выпрямители оказываются включенными встречно, то между ними возникает ток короткого замыкания. Указанный ток снижается токоограничивающими реакторами 18 и 19 до допустимой величины, При одновременной работе обоих выпрямителей на обмотку возбуждения фазы ротора AC-машины подаются импульсы напряжения противоположного по отношению к направлению остаточного тока возбуждения знака с частотой возбудителя, позтому снижение остаточного тока возбуждения до нуля произойдет за несколько периодов. После этого прямой выпрямитель 5 закроется, так как на его тиристоры не подаются импульсы управления, а в работе остается обратный выпрямитель 6. В результате ток возбуждения фазы изменит свое направление, Затем угол открытия тиристоров обратного выпрямителя увеличится до величины, определяемой режимом работы АС-машины, и по обмотке возбуждения фазы потечет ток возбуждения соответствующей величины.

Работа остальных фаз ротора АС-машины происходит аналогично.

Так как по.токоограничивающим реакторам 18 и 19 и средней части 19 обмотки фазы 3 протекает один и тот же ток возбуждения, то они выполняются из одних и тех же стрежней или проводов.

Для схемы на фиг. 2 результирующая

МДС фазы зависит от направления тока возбуждения фазы, так как, например, прямой ток в этом случае протекает по обоим реакторам и средней части обмотки фазы, и результирующая МДС складывается из МДС указанных обмоток 18, 19 и 20. т.е, обмотка фазы используется полностью.

При обратном направлении ток протекает только по средней части 20 обмотки фазы и результирующая МДС несколько уменьшится, т.е. прямая МДС не равна обратной. Разница эта, как показали расчеты, 1746474 составит около З . Поэтому расмотренное выполнение выводов может быть рекомен. довано для AC-машин, у которых режим работы со скольжением поля возбуждения относительно ротора не является основным.

МДС фазы обмотки ротора, выполненной по фиг. 3, как при прямом, так и при обратном токе возбуждения равны между собой, поскольку ток возбуждения при любом его направлении протекает по средней части 20 обмотки фазы и по одному из реакторов 18 или 19. Такая схема предпочтительнее для

АС-машин, основной режим работы которых — это режим со скольжением поля возбуждения относительно ротора.

Предлагаемая конструкция АС-машины позволяет реализовать раздельное управление прямым и обратным выпрямителями и при этом отказаться от измерения тока в каждом тиристоре и перейти на измерение общего тока фазы, что существенно упрощает систему возбуждения. Это особенно важно для реверсивных бесщеточных систем возбуждения. Повышение надежности достигается ограничением токов короткого замыкания при встречном включении тиристоров прямого и обратного выпрямителей, что предотвращает выход из строя элементов вращающихся выпрямителей и якоря возбудителя.

Формула изобретения

1. Асинхронизированная синхронная электрическая машина с реверсивной сис5 темой возбуждения, содержащая статор с многофазной обмоткой и ротор с многофазной обмоткой возбуждения, каждая фаза которой подключена через прямой и обратный вращающиеся раздельно управляемые мос10 товые выпрямители к якорной обмотке возбудителя, размещенной на роторе, о т л ич а ю щ а я с я тем; что, с.целью повышения надежности и упрощения реверсивной сис- . темы возбуждения, в каждой фазе обмотки

15 возбуждения от витков начальной и конечной частей выполнены соответственно пер-. вая и вторая отпайки, при этом начало обмотки фазы соединено с катодной группой прямого выпрямителя и первая отпайка

20 подключены к анодной группе обратного выпрямителя, а конец обмотки той же фазы и вторая отпайка подключены к группам противоположной полярности прямого и обратного выпрямителей.

25 2. Электрическая машина по и, 1, о тл.и ч а ю щ а я с я тем, что конец каждой фазы обмотки возбуждения подключен к катодной группе обратного выпрямителя, а вторая отпайка — к анодной группе прямого

30 выпрямителя.

1746474

Ig

1746474

1746474 л .

Редактор В. Петраш

Заказ 2400 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1Ó

Составитель Ю. Савельев

Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревская