Устройство для возбуждения синхронной электрической машины

Устройство для возбуждения синхронной электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<п983966 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 26. 11 ° 80 (21) 3008500/24-07 с с присоединением заявки Но— (23) Приоритет—

Р )М g+ з

Н 02 P 9/12

Н 02 Р 5/28

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий

Опубликовано 23.12.82. Бюллетень М 47 (53) УДК 621. 313. 3., .322.064.4-62>83 (088.8)

Дата опубликования описания 23. 12.82. в..

В.Б.Низимов и С.В.Колычев

r -:.

Днепродзержинский ордена Трудового Красно о Знамени. индустриальный институт им.М.И.Арсеничева .Э (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДНЯ ВОЗБУМЩЕНИЯ СИНХРОННОЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

15

25

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в. ° электроприводе с синхронным электродвигателем, применяемым во всех отраслях народного хозяйства, где используется этот тип электродвигателя.

Известно устройство для возбуждения электрической синхронной машины, содержащее управляемый полупроводниковый преобразователь напряжения, в котором гашение поля возбуждения синхронной машины достигается с помощью дополнительной обмотки создающей встречное поле (1).

Однако дополнительная обмотка и схема ее питания усложняет устройство.

Известно также устройство для возбуждения синхронной электрической машины, содержащее тиристорный преобразователь напряжения, предназначенный для питания синхронной электрической машины, в котором гашение поля возбуждения синхронной машины достигается переводом тиристорного преобразователя в инверторный режим, при котором в цепь обмотки возбуждения синхронной электрической машины вводится встречная ЭДС, а пусковые режимы н защита обмотки возбуждения синхронной машины от перенапряжения в этих режимах достигается применением пускозащитной цепи, составленной нз встречно параллельно включенных тиристоров, соединенных с разрядным резистором $2).

Однако режим форсированиого гашения поля возбуждения в этом устрой- стве не может быть осуществлен.при коротких замыканиях, сопровождающихся глубокой посадкой напряжения или его исчезновением из-за отсутствия коммутирующей ЭДС сети или значительного уменьшения ее величины.

Наличие пускоэащитной цепи и необходимость контроля тока в ней перед синхронизацией электрической машины

1электродвигателя) во избежание перегрева разрядного резистора током aosбудителя снижает надежность и усложняет устройство.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство для возбуждения синхронной электрической машины, содержащее мостовой преобразователь с управляемыми вентилями, предназначенный для подключения к обмотке возбуждения синхронной электрической машины, узел гашения поля возбуждения, вы983966

Цель изобретения - упрощение и повышение КПД синхронной электрической машины. 40

Укаэанная цель обеспечивается тем, что в узел гашения поля возбуждения введен второй диод, катод которого подключен к точке соединения конденсаторов узла гашения, а анод — к плю-45 совому выводу мостового преобразователя, с которым соединен катод гасящего тиристора, свободный вывод пос.леднего конденсатора узла гашения подключен к минусовому выводу мостового преобразователя, а общая точка соединения разрядного резистора и анода диода токоограничивающей цепи подключена к аноду гасящего тиристо55

Кроме того, в устройство введен пускоэарядный резистор, включенный между общей точкой соединения конденсатОров и катодами диодов узла гашения, 60

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства для возбуждениясинхронной электрической машины; на фиг.2 — схема включения пускоэарядного резистора..

65. полненный на последовательно соединенных между собой гасящем тиристоре и конденсаторах, последний из которых зашунтирован. диодом в.провбдящем для гасящего тиристора направлении, и токоограничивающую цепь, сос- 5 тавленную из последовательно соединенных между собой стабилитрона, диода и разрядного резистора, сво бодный вывод которого подключен к общей точке соединения конденсаторов 10 узла гашения, а анод стабилитрона через.ключ связан с управляющим электродом гасящего тиристора и его блоком управления, подключенным к блоку

Управления вентилями мостового преоб-15 разователя 3 j.

Однако наличие дополнительного источника для зарядки первого конденсатора усложняет устройство и снижает его надежность, а шунтирование, 20 второго конденсатора стабилитроном

Или подобным ему элементом эамедляI ет процесс гашения поля возбуждения.

Управление вспомогательным тиристором от падения напряжения на дополнитель-25 ном резисторе, включенном последовательно с обмоткой возбуждения синхронной электрической машины, также усложняет устройство и увеличивает потери электроэнергии. Управление вспомогательным тиристором от якоря электрической машины требует наличия дополнительного преобразователя, что также ведет к усложнению схемы устройства, а при наличии внутренних коротких замыканий в якоре устройство оказывается неработоспособным.

Устройство для возбуждения синхрон ной электрической машины (электродвигателя) с обмоткой 1 возбуждения содержит мостовой преобразователь 2 с управляемыми вентилями, выводами подключенный к обмотке возбуждения электродвигателя, узел гашения поля возбуждения, выполненный на последовательно соединенных гасящем тиристоре 3 и конденсаторах 4 и 5, подклю ченный параллельно мостовому преобразователю, прй этом катод гасящего тиристора 3 подключен к плюсовому вы. воду мостового преобразователя, а свободный вывод конденсатора 5 — к минусовому выводу мостового преобраователя. Конденсатор 5 узла гашения ашунтирован диодом 6 в проводящем для гасящего тиристора на)вправлении.

Диод 7 узла гашения катодом подключен к точке соединения конденсаторов 4 и 5 узла гашения, а анодом— к плюсовому выводу мостового преобразователя 2.

Токоограничивающая цепь образован-ная последовательно соединенными

Между собой стабилитроном 8, диодом

9 и разрядным резистором 10, свободный вывод которого связан с точкой соединения конденсаторов 4 и 5 узла гашения, а анод стабилитрона через ключ 11 связан с управляющим электродом гасящего тиристора 3 и блоком 12 управления гасящим тиристором, соединенным с блоком 13 управления вен" тилями мостового преобразователя 2.

Общая точка соединения анода диода

7 и разрядного резистора 10 токоограничивающей цепи связана с анодом гасящего тиристора 3.

Между катодами шунтирующих диодов узла гашения и его конденсаторами может быть включен пускозарядный резистор 14 (фиг.2).

Предварительно заряженный конденсатор 5 узла гашения поля предназначен для прерывания тока преобразователя 2 с управляемыми вентилями и исопльэуется как автономный (независимый) источник отпирающего сигнала для управления гасящим тиристором

3 при нормальных и аварийных режимах.

Конденсатор 4 предназначен для введения в цепь обмотки 1 возбуждения встречной ЭдС и быстрого снижения тока в обмотке возбуждения. Таким образом, прерывание тока возбудителя с управляемой катодной грунпой (мос" тового преобразователя) и процесс гашения поля могут оптимизироваться соответствующим выбором емкости кон" денсаторов узла .гашения, поскольку эти функции .разграничены..

Диод 6 обеспечивает предварительный заряд конденсатора 5. Диод 7 обеспечивает разделение функций, выполняемых конденсаторами 4 и 5. Кро983966 ключ 11 в цепи управления гасящим

-тиристором 3, и на управляющий электрод последнего поступает включающий сигнал от предварительно заряженного конденсатора 5 по цепи плюсовая обкладка конденсатора 5 — резистор 10диод 9 — стабилитрон 8 — ключ ll управляющий электрод гасящего тиристора 3 — обмотка 1 возбуждения — минусовая обкладка конденсатора 5. Пос-ле включения гасящего тиристора 3 происходит запирание преобразователя

2 с управляемыми вентилями по цепи плюсовая обкладка конденсатора 5 конденсатор 4 и разрядный резистор

10 -- гасящий тиристор 3 — проводящие вентили преобразователя 2 — минусовая обкладка конденсатора 5. Одновременно происходит обмен зарядом между конденсаторами 5 и 4 и на последнем появляется напряжение, которое направлено встречно току возбуждения, что приводит к резкому уменьшению тока в контуре, образованном обмоткой 1 возбуждения, конденсатором 5, эашунтиро 5 ванным диодом 7, конденсатором 4, гасящим тиристором 3, обмоткой 1 возбуждения.

При достижении током возбуждения нулевого значения выключается тиристор 3 и на этом .процесс гашения поля возбуждения заканчивается. Заряженный конденсатор 4 разряжается на резистор 10. Остаточный заряд с конденсатора 5 снимается по цепи плюсовая обкладка конденсатора 5 — резистор

10 — диод 9 — стабилитрон 8 — ключ

11 — управляющий электрод тиристора

3 — обмотка 1 возбуждения — минусовая обкладка конденсатора 5, в результате чего схема приходит в исходное состояние.

Введение в устройство пускоэарядного резистора 14 позволяет повыситьбыстродействие гашения поля возбуждения, так как он оказывается включенным последовательно с конденсатором

4. Величина сопротивления резистора

14 составляет (1 - 6)Roe . Кроме того резистор 14 предназначен для ограничения зарядного тока конденсатора 5 и уменьшения постоянной состав ляющей в кривой пускового тока при различной емкости конденсаторов 4 и

10 сящего тиристора 3 и снижает остаточный заряд с конденсатора 4 после окончания процесса гашения поля возбуждения. Кроме того, разрядный ре зистор позволяет увеличить входной 35 момент синхронной электрической машины. В этом случае величина укаэанного резистора принимается в пределах (10 — 20) Кob где — активное сопротивление обМотки озбуждения.;@

Устройство работает следующим образом.

40 с указанной на чертеже полярностью напряжения. Кроме того, заряд конденсатора 5 происходит при включении 45 преобразователя 2 по цепи плюсовой вывод преобразователя 2 — диод 7 конденсатор 5 — минусовый вывод преобразователя 2.

При достижении ротором подсинхрон- 50 ной скорости блок 12 размыкает ключ

ll в цепи управления тиристора 3, а блок 13 подает управляющие импульсы на катодную группу. управляемых вентилей преобразователя 2, что приводит 55 к появлению тока в обмотке вдзбужде" ния и втягиванию электродвигателя в синхронизм.

Форсированное гашение магнитного поля осуществляется следующим обра- 60 зом.

С помощью блока 13 снимаются управляющие импульсы с катодной группы управляемых вентилей преобразователя

2, одновременно блок 12 заьмкает 63 ме того, конденсаторы 4 и 5, диоды б и 7 выполняют функции пускоэащитной цепи..Величина емкости конденсаторов может быть равной или отличаться в отношении 1:4 в любую сторону (больше или меньше).

Разрядный резистор 10 ограничивает степень разряда конденсатора при подаче сигнала на управляющий электрод тиристора 3, обеспечивает положительный потенциал на аноде гаНа время асинхронного запуска синхронной электрической машины снимаются управляющие импульсы с катодной группы управляемых вентилей мостового преобразователя 2 блоком 13, а ключом ll замыкается цепь управления гасящим тиристором 3.

Одна полуволна пускового тока от

ЭДС обмотки возбуждения замыкается через диод б, конденсатор 4, эашунтированный резистором 10, и гасящий тиристор 3, управляемый в функции

ЭДС ротора электрической машины через цепь управления обмотка возбуждения 1 — диод 6 .- разрядный резистор 10 — диод — стабилитрон 8 — ключ 11 управляющий электрод тиристора 3 обмотка 1 возбуждения. Другая полуволна пускового тока замыкается череэ диод 7 и конденсатор 5, обеспечивая предварительный заряд последнего.

Применение изобретения позволит упростить схему устройства ля возбуждения синхронной электрической машины эа счет исключения пускозащитной цепи и использования несимметричного тиристорного возбудителя, снизить потери, что обеспечит повышение

КПД электрической машины, сйизить величины динамического и термического значений токов короткого замыкания за счет сокращения времени гашения поля возбуждения электрической xaum983966 ны, что приводит к уменьшению стоимости и массогабаритных показателей устройства ля возбуждения синхронной электрической машины.

Формула иэобретения

1. Устройство для возбуждения синхронной электрической машины, содержащее мостовой преобразователь с управляемыми вентилями, предназначенный для подключения к обмотке возбуждения синхронной электрической машины, узел гашения поля возбуждения, выполненный на последовательно соеди- l5 ненных между собой гасящем тиристоре .и конденсаторах, последний иэ которых эашунтирован диодом в проводящем для гасящего тиристора направлении, токоограничивающую цепь, составлен- щ ную из последовательно соединенных между собой стабилитрона, диода и разрядного резистора, свободный вывод которого подключен к общей точке соединения конденсаторов узла гаше- 25 ния, а анод стабилитрона через ключ связан с управляющим электродом гасящего тиристора и его блоком управления, подключенным к блоку управления вентилями мостового преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения

КПД синхронной электрической машины, в узел гашения поля возбуждения введен второй диод, катод которого подключен к точке соединения конденсаторов. узла гашения, а анод — к плюсовому выводу мостового преобразователя, с которым соединен катод гасящего тиристора, свободный вывод последнего конденсатора узла гашения подключен к минусовому выводу мостового преобразователя, а общая точка соединения разрядного резистора и анода диода токоограничивающей цепи подключена к аноду гасящего тиристора.

2. Устройство по п.1 о т л и ч аю щ в е с я тем,,что в него введен пускоэарядный резистор включенный между общей точкой соединения конденсаторов и катодами диодов узла гаше. ния.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ 9 2005679, кл. 21 21, 1973.

2. Соколов N.Ì. Автоматизированный электропривод общепромыаленных механизмов, М., Энергия, 1976, с.391-393.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 650196, кл. Н 02 P 9/12, 1975.

998396б

Составитель A.Ëåáåäåâ

Редактор Н. Егорова Техред A. Бабннец . Корректор У. Пономаренко

Заказ 9951/71 Тираж 72l Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.умгород, ул.Проектная,4