Система возбуждения для синхрон-ной машины

Система возбуждения для синхрон-ной машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»)803098 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 13.12.78 (21) 2695918/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) M. Кл.

Н 02 P 9/14

Н 02 К 19/36

Государстееииый комитет

СССР ао делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.02.81. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 15.02.81 (53) УДК 621.313. .32.013.2/3 (088.8) В. Е. Верхогляд, А. К. Дука, Ю. М. Милованов, Н. Г.Кестеров, t

В. В. Усенко и E. И. Скляр

1 (1 (72) Авторы изобретения!

:istic", (71) Заявитель (54) СИСТЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ ДЛЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах возбуждения для синхронных электрических машин.

Известны системы возбуждения для синхронных электрических машин, в которых питание обмотки возбуждения осуществляется током, пропорциональным величине напряжения и тока нагрузки генератора.

Такие системы содержат трансформаторы тока и напряжения, которые через статический преобразователь подключены к обмотке возбуждения (1) .

Недостатками этих систем являются сложность регулирования, большой вес и габариты из-за большого количества входящих в систему элементов.

Известны другие системы возбуждения для синхронных электрических машин, в которых для повышения экономических и энергетических показателей используется энергия высших гармонических магнитного поля электрической машины. Для выявления высших гармонических на якоре электрической машины совместно с основной обмоткой расположена дополнительная обмотка, выполненная с числом пар полюсов, пропорциональным номеру высшей гармонической. Эта обмотка через статический преобразователь подключена к обмотке возбуждения генератора (2).

Недостатком известной системы возбуждения является малая величина тока и напряжения дополнительной обмотки, а следовательно, и тока возбуждения на холостом ходу и в области малых токов нагрузки. щ Наиболее близким техническим решением к изобретению является система возбуждения для синхронной машины, содержащая на якоре основную и дополнительную многофазные обмотки, каждая из которых соединена в звезду и снабжена нулевым выводом, статический преобразователь, к выходу постоянного тока которого подключена обмотка возбуждения синхронной машины, а вход переменного тока подключен к фазным выводам дополнительной многофазной обмотке якоря (3).

Недостатками известного устройства являются низкие компаундирующие свойства, технологическая и конструктивная сложность изготовления обмоток с различным чис803098 лом полюсов, а также ограниченный диапазон регулирования по току и напряжению для электрических машин с широким диапазоном изменения тока нагрузки.

Целью изобретения являются повышение диапазона регулирования и улучшение технико-экономических показателей.

Это достигается тем, что дополнительно введены соединенные в мостовую многофазную группу нелинейные элементы и управляемый преобразователь, причем дополнительная многофазная обмотка якоря смещена относительно основной многофазной обмотки якоря на 30 эл. град.,фазные выводы дополнительной многофазной обмотки якоря соединены с фазными выводами основной многофазной обмотки якоря через группу нелинейных элементов, вход переменного тока управляемого преобразователя подключен между нулевыми Bb1801ÿìи основной и дополнительной многофазны::, обмоток якоря, а выход постоянного .-о;::; управляемого преобразователя соедин;-.и с об моткой возбуждения. Группа нелинейных элементов может быть выполнена на полупроводниковых диодах или составлена из частотных фильтров.

На чертеже приведена принципиальная схема системы возбуждения для си хронной электрической машины.

Система возбуждения содержит;ополнительную трехфазную обмотку 1, имеющую фазовый сдвиг осей одноименных фаз по отношению к основной обмотке 2 на 30 эл. град., группу диодов 3, двухполуперигдный полууправляемый однофазный преобразователь 4, группу управляемых вентилей 5, соединенные с обмоткой 6 возбуждения.

Напряжение третьей гармонической снимается с нулевых выводов 0 и Og. обмоток 1 и 2, выводы которых подсоединены и группе диодов 3, образуя замкнутую электрическую цепь для тока третьей гармонической.

Переменное напряжение третьей гармонической подано на полууправляемый преобразователь 4, с помощью которого энергия третьей гармонической поля возбуждения преобразуется в энергию постоянного тока, подаваемого в обмотку 6 синхронной м а шины.

Величина напряжения третьей гармонической пропорциональна току нагрузки синхронной машины по основной частоте,поэтому выпрямленный ток преобразователя 4 является компаундирующим. Часть тока возбуждения, пропорциональная напряжению синхронной машины по основной частоте, подается в обмотку возбуждения по цепи, состоящей из группы управляемых вентилей (тиристоров) 5.

Трехфазные по основной частоте обмотки 1 и 2 для утроенной частоты представляют собой однофазные обмотки с тремя параллельными ветвями каждая, при этом сдвиг фазных напряжений утроенной частоты обмоток 1 и 2 составляет 90 эл. град. зо

40

so

5 о

Система возбуждения работает следующим образом.

Фазные напряжения дополнительной обмотки 1 и основной обмотки 2 по частоте с первой гармонической магнитного поля не взаимодействуют, поскольку в их цепи находятся диоды, работающие по циклу двецадцатипульсной схемы. В то же время для фазных напряжений третьей гармоники обмоток 1 и 2 всегда существует несколько проводящих диодов, позволяющих суммироваться упомянутым напряжениям с учетом фазового сдвига в 90 эл. град.

В режиме самовозбуждения генератора с токовой нагрузкой, изменяющейся от нуля до номинального значения, энергия в обмотку 6 поступает по цепи, регулируемой тиристорами 5. Процесс самовозбуждения развивается за счет наличия остаточного напряжения генератора по основной частоте. Условия развития, скорость нарастания и устойчивость возбуждения при этом характерны для известных систем самовозбуждения по напряжению.

Иначе происходит возбуждение генератора (синхронной машины) с характерной токовой нагрузкой, типа тяговой, т. е. такой, когда ток возбуждения должен быть обеспечен при очень низких значениях напряжения и максимальных токовых нагрузках. В этом случае первоначальный импульс энергии в обмотку возбуждения достигается за счет постоянного источника, подключаемого к обмотке на время, равное постоянной времени синхронного генератора с закороченными обмотками статора.

В дальнейшем ток возбуждения обеспечивается за счет энергии третьей гармоники магнитного поля реакции обмотки 2 генератора.

По мере выхода генератора на более высокое напряжение управляемые тиристоры преобразователя 4 регулируются таким образом, чтобы в определенной точке гиперболической характеристики обеспечивался плавный перевод нагрузки на цепь тиристоров 5.

Практическая безынерционность управления тиристорами обеспечивает быстродействие системы возбуждения, достаточное для генераторов с мягкими внешними характеристиками.

С небольшими изменениями в законах управления тиристорами система возбуждения может обеспечить работу синхронных двигателей, начиная от втягивания в синхронизм при номинальном токе нагрузки и кончая холостым ходом.

Изобретение может быть использовано и в тех случаях, когда функции основной и дополнительной обмоток несет на себе одна обмотка синхронной машины, выполненная в виде двух трехфазных ветвей, смещенных одна относительно другой на 30 эл. град.

803098

Формула изобретения

Составитель А. Лебедев

Редактор Г. Петрова Техред А. Бойкас Корректор О. Билак

Заказ 10274/68 Тираж 741 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Система возбуждения для синхронной машины, содержащая расположенные на якоре основную и дополнительную многофазные обмотки, каждая из которых соединена в звезду и снабжена нулевым выводом, статический преобразователь, к выходу постоянного тока которого подключена обмотка возбуждения синхронной машины, а вход переменного тока подключен к фазным выводам дополнительной многофазной so обмотки якоря, отличающаяся тем, что, с целью повышения диапазона регулирования и улучшения технико-экономических показателей, дополнительно введены соединенные в мостовую многофазную группу нелинейные

1S элементы и управляемый преобразователь, причем дополнительная многофазная обмотка якоря смещена относительно основной многофазной обмотки якоря на 30 эл. град., фазные выводы основной многофазной обмотки якоря соединены с фазными вывода- 2и ми дополнительной многофазной обмотки якоря через группу нелинейных элементов, входы переменного тока управляемого преобразователя подключены между нулевыми выводами основной и дополнительной многофазных обмоток якоря, а выход постоянного тока управляемого преобразователя соединен с обмоткой возбуждения.

2. Система 1, отличающаяся тем, что группа нелинейных элементов выполнена на полупроводниковых диодах.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что группа нелинейных элементов составлена из частотных фильтров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3758843, кл. 322 — 25, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 433613, кл. Н 02 P 9/14, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР № 321189, кл. Н 02 P 9/14, 1968.