Устройство для стабилизации напряжения синхронного генератора

Устройство для стабилизации напряжения синхронного генератора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 21с, 63ва

М 66346

СССР.:! „ @ ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зарегистрировано в Бюро изобретена

: " " 1НТ1 ;3

" осу

С. В. 1(рауз, Т. Г. Сорокер и Б. Д. Садовск

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ

СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Заявлено 5 ноября 1939 года в Наркомэлектропрогя за ¹ 27343 1301608) Опублнй вано 31 гяая 1946 г.

Изве "тно. что синхронный генератор с постоянными, магнитами имеет перед обычным синхронным генератором существенное,преимущество, заключающееся в отсутствии возбудителя. контактных колец и т. д.

Однако генератор:с постоянными магнитами имеет резко падающую внешнюю характериспику. В чо же время, вследст1вие отсутствия у генератора обмотки возбуждения. обычные регуляторы напряжения не .могут быть здесь применены.

Для стабилизации напряжения синхронного генератора с постоянными магнитами предлагалось вкл1очать параллельно с генератором трансформатор с на|сыщенной магнитной цепью.

Применение одного насыщенного трансформатора, присоединенного к генератору параллельно, позволяет уменьшить диапазон колебания напряжения за счет резкого увеличения тока намагничивания при уменьшении нагрузки и увеличении напряжения и, наоборот, уменьшения тока намапничивания при увеличении нагрузки и уменьшении напряжения на зажимах генератора.

Однако в этом случае уменьшение колебания напряжения или, вернее, стабилизация напряжения в нужных пределах достигается тем. что генератор, должен быть рассчитан на большой балластный реактивный ток и, следовательно, рассчитан на значительно большую мощность, чем полезная мощность нагрузки. При полной нагрузке в обмотке якоря будет проходить ток, величина которого будет определяться величиной тока нагрузки плос величина намагничивающего тока трансформатора, которая у трансформатора с на=ыщенным сердечником будет достаточно большой. При этом. чем большая требуется точность стабилизации, тем величина тока намагничивания будет больше.

Далее предлагалось для той же цели включать последовательно с генератором емкость; однако такое включение емкости может стабилизировать напряжение на зажкмах нагрузки при условии, что х,, = ха, r, е ха — полный продольный реактанс генератора, а х,. — реактивное сопротивление емкости.

Предлагались такжесхемы стабилизаторов, в которых в комбинации фигурируют оба элемента: и последовательно включенный конденсатор, и параллельно включенный на№ 66346 сыщенный трансформатор. Однако такая схема не обеспечивает стабилизации;:применен ие,конденсаторов, включенных последовательно в цепь, лдв имеются элементыс насыщенной железной магнитной цепью, в частности, трансформатор с насыщенным сердечником, приводит к большим осложнениям: а) в виде многократного .увеличения тока намагничивания, искажения кривой тока намагничивания и искажения кривой напряжения во вторичной обм отке трансформатора, которое приводит к перенапряжениям во вторичной цепи трансформатора, б):к явлениям резонанса напряжения. Оба эти явления пр иводят не к стабилизации, а к нарушению работы системы, т. е. к аварийному режиму.

Наконец, предлагалась схема стабилизатора, в которой к зажимам генератора параллельно приключен трансформатор (с ненасыщенным сердечником), ко вторичной цепи которого лриключены конденсаторы. Эта схема также ие может обеспечить стабилизации напряжения. Здесь трансформатор слу>кит лишь для того, чтобы повысить напряжение на ко нденсаторах (для уменьшения их емкости) и в процессе стабилизации не участвует; схема замещения этого,стабилизатора будет состоять лишь из конденсаторов, присоединенных к генератору. Такая схема не может обеспечить стабилизацию, так как при уменьшениями напряжения ток в конденсаторах уменьшается. в То время как необходимо, чтобы эта величина возрастала. Если жс для регулировки напряжения применить контактор для изменения числа витков трансформатора, то тогда теря1отся все преимущества бесконтактной регулировки.

Данное изобретение основывается на использовании, е целях стабилпзац ии напряжения синхронного генератора Ic посгоянными магнитами, стабилизатора, состоящего — в эквивалентной схеме — из параллельно соединенных индуктив ности с насыщенным сердечником и емкости и включаемого параллелыно на зажимы стабилизируемого генератора.

Емкость и индуктивность подбираются так, чтобы при номинальном напряжении машины при холостом ходе в цепи стабилизатора имел место резонанс тока и, следовательно, To K индуктивность был полностью скомпвнсирован емкостным током конденсаторов. При режим е нагрузки на зажимах генера= тора,:под влиянием;внутреннего реактанса, напряжение будет стремиться к уменьшению. Ho при небольшом уменьшении напряжения на зажимах генератора ток в дросселе, под влияиием уменьшения насыщения, начнет резко уменьшаться, а ток конденсаторов останется почти без изменения. В результате, суммарный ток стабилизатора, будучи чисто емкостным, начнет значительно возрастать, тем самым компенсируя реактивное падение напряжения генератора и стабилизируя на вго зажимах напряжение, Этот основной принцип, согласно изобретению, осуществляется в усовершенствованной форме выполнения: для уменьшения емкости конденсатораB стабилизатора последние вкл|оча|отся через трансформатор и вместо независимой:индуктивности с насыщенным сердечником используется этот же повысительный трансформатор,. который выполняется с насыщенным сердечником.

Для того случая, когда напряжение холостого хода генератора несколько отличается от заданного номинального напря>кения, первичная обмотка трансформатора может иметь дополнительные витки и отводы, подобно,автотрансформатору, чтобы на зажимах нагрузки было бы возможно у1становить необходимоее напряжение.

Изложенное поясняется чертежом, на фиг. 1 которого показана электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — та же схема для трехфазного генератора.

На чертеже обозначено: à — генератор переменного тока с:возбужде нием от постоянных магнитов, Т вЂ” трансформатор с насыщенной

М 66346 магнитной цепью, К вЂ” конденсаторы, Д вЂ” дроссели. H — зажимы нагрузии.

Эквивалентная схема (или схема замещения) системы T — Д вЂ” К представляет собой контур, состоящ ий из параллельных емкости и индуктивности, имеющий насыщенный магнитопровод и включенный на генератор Г параллельно. Указанное выше замечание о резонансе токов, наступающем .при холостом ходе генератора с постоянными магнитами, касалось именно схемы замещения. В действительности, в схемах фиг. 1 и 2 резонанс токов наступает s первичной обмотке трансформатора Т, |причем в резонанс вступают намагничивающий ток трансформатора и приведенный к первичной обмотке ток конденсаторов. При условии такого резонанса трансформатор при холостом ходе генератора потребляет лишь незначительный активный ток, соответству ощий,потерям трансформатора и конденсаторов.

При нагрузке генератора. при незначительном падениями напряжения (2 — 4%), трансформатор начинает потреблять опережающий (емкостный) ток тем больше. чем больше падение напряжения. Именно наличие этого тока и позволяет удержать напряжение dna должном уровне. Таким образом в предложенной схеме трансформатор и конденсаторы обеспечивают автоматическое изменение емкостного тока, т. е. автоматическую компенсацию реактивного тока нагрузки.

Очевидно для получения указанной автоматичности параметры трансформатора и конденсаторов должны быть выбраны в жестком соответствии с параметрами генератора (э. д, с. хОлОстОГО хода, TQK короткого замыкания, продольный п поперечный реактансы и т, д.).

Ненасыщенные дроссели Д согласно данной схеме подбираются так, чтобы наступал резонанс напряжений для 5-й и 7-й гармонической. т. е. для пятикратной и семикратной частоты (по отношеншо к основной частоте). что необходимо для обеспечения фильтрующего действия фильтрдросселеч. При таком выборе дросселей исключается всякая возможность резонанса напряжений основной частоты, нежелательность которого была указана выше.

Предмет изобретения

Устройство для стабилизации напряжения синхронного генератора с возбуждением постоянными, магнитами. состоящее из трансформатора с насыщенным сердечником. приключенного к генератору параллельно, отличающееся тем, что во вторичную цепь трансформатора вклочены соединенные последовательно конденсаторы и дрОссе;и. так соразмеренные, чтобы при номинальном напряжении генератора (во время холостого хода) в цепи трансформатора имел место резонанс токов и ток в первичной сбмотке трансформатора был минимальным. а прп уменьшении напряжения. вызываемом нагрузкой, означечныи резонанс нарушался вследствие уменьшения насыщения и в первичной обмотке трансформатора появлялся емкостный ток. компенсирующий реактивное падение напряжения в генераторе и тем самым стабилизирующий напряжение на зажимах последнего. 4 66346

Фиг. 1

Фиг. 2

Отв. редактор В. Н. Костров

Техн. редактор Г. Ф, Соколова

А02854. Подписано к печати 27/Ш-1948 r. Тираж 500 экз. Цена 65 к. Зак. 305

Типография Госпланиздата им. Воровского, Калуга