ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2095934

УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ МАШИН

УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ МАШИН

Имя изобретателя: Галиновский А.М.,
Ленская Е.А.,
Жирнов А.В.,
Ивко А.Т.,
Матросов В.И.
Имя патентообладателя: П "Сургутгазпром"
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 18.04.1996

Использование: устройство относится к электротехнике, а именно к системам возбуждения, и может быть использовано для обеспечения устойчивости синхронных электрических машин путем форсирования тока возбуждения, Сущность: в устройстве возбуждения синхронной машины для уменьшения расчетной мощности, уменьшения потерь источника питания обмотка возбуждения разделена на две независимые параллельные ветви, каждая из которых через мостовую схему выпрямления подсоединена к m-фазному источнику питания, причем катодная группа одного мостового выпрямителя через два встречно включенных вентиля соединена с анодной группой другого мостового выпрямителя, а точка соединения анода и катода встречно включенных вентилей соединена с нулевой точкой источника питания.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам возбуждения, и может быть использовано для обеспечения устойчивости синхронных электрических машин путем форсирования тока возбуждения.

Известно устройство для возбуждения синхронных машин, в котором обмотка возбуждения через мостовой выпрямитель подключена к m-фазовому источнику питания (трансформатору) [1] Такое устройство лежит в основе тиристорных управляемых возбудителей (ТВУ) типа ТЕ-8 и ВТЕ, широко используемых на газокомпрессорных станциях с электроприводами. В рабочем режиме система управления обеспечивает угол управления вентилями тиристорного моста близкий к a+60o и выходное напряжение ТВУ равно половине максимального. В форсировочном режиме a=0o напряжение, и ток обмотки возбуждения удваивается. Недостатком такого устройства является низкий коэффициент мощности COSФ 0,42-0,505, низкое качество выходного напряжения в рабочем режиме (коэффициент искажения имеет величину Кис 1,24), повышенные потери в источнике питания, повышенные массогабаритные показатели, т.к. источник питания рассчитывается на полную мощность режима форсировки.

Наиболее близким к изобретению является устройство возбуждения синхронной машины, содержащее m-фазный источник питания, вторичные обмотки которого через тиристорную мостовую схему выпрямления подсоединена к обмотке возбуждения, встречно включенный вентиль, анод которого соединен с анодной группой указанной схемы выпрямления, а катод с нулевой точкой m-фазного источника питания, выполненного, например в виде трансформатора [2]

В нормальном рабочем режиме включена катодная группа и "нулевой" тиристор (встречно включенный вентиль). В режиме форсировки работают катодная и анодная группы, а "нулевой" тиристор отключен. Таким образом, в рабочем режиме обмотка возбуждения синхронной машины питается от нулевой схемы выпрямителя, а в формировочном от мостовой. Недостатком такого устройства является качество напряжения в рабочем режиме, повышенные массогабаритные показатели вследствие наличия токов нулевой последовательности.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей, уменьшение потерь в источнике питания и улучшение качества выходного напряжения.

схема устройства возбуждения синхронной машины На чертеже представлена схема устройства возбуждения синхронной машины.

Устройство возбуждения синхронной машины содержит m-фазный источник питания, например трехфазный источник напряжения (трансформатор), вторичные обмотки которого соединены через тиристорную мостовую схему выпрямления с анодной 2 и катодной 3 группами тиристоров и подсоединены к обмотке возбуждения (к первой полуобмотке) 6.1, которая снабжена независимой параллельной ветвью (полуобмоткой), 6.2, подключенной через вторую тиристорную схему выпрямления с анодной 4 и катодной 5 группами тиристоров к вторичным обмоткам m-фазного источника питания. Устройство содержит также встречно включенный первый вентиль 7.1, анод которого соединен с анодной группой первой из указанных схем выпрямления, а катод с нулевой точкой m-фазного источника питания, и второй встречно-включенный вентиль 7.2.

Катодная группа второй тиристорной мостовой схемы выпрямления через второй встречно включенный вентиль 7.2 соединена с катодом первого встречно-включенного вентиля 7.1.

Устройство возбуждения синхронной машины работает следующим образом. В рабочем режиме полуобмотки возбуждения 6.1 и 6.2 питаются от источника питания 1 по цепям: катодная группа 2, полуобмотка 6.1, вентиль 7.1, нулевая точка источника питания, вентиль 7.2, полуобмотка 6.2, анодная группа 5. Для обеспечения номинального напряжения возбуждения угол управления тиристорами a 0o. В этом случае катодная группа 2 и анодная группа 5 образуют мостовую схему выпрямления по отношению к вторичным обмоткам трансформатора (источника питания). Устройство позволяет также осуществлять раздельное регулирование тока возбуждения полуобмоток 6.1 и 6.2, например, для осуществления режима потребления реактивной мощности при сохранении устойчивости синхронной машины в рабочем режиме, что расширяет его функциональные возможности.

В форсировочном режиме импульсы управления подаются на все четыре тиристорные группы 2-5 с a 0o, и ток возбуждения в полуобмотках удваивается. Ввиду кратковременности режима форсировки в качестве расчетной принимается мощность источника питания (трансформатора) в рабочем режиме, т.е. Pтр Pов Ч Pов, где Pов суммарная мощность обмоток возбуждения 6.1 и 6.2 в рабочем режиме, Крм 1,05 коэффициент передачи по мощности мостовой схеме выпрямления. Коэффициент форсировки магнитного поля при расположении осей полуобмоток возбуждения под углом 90o составит величину не менее 1,4.

В устройстве, принятом за прототип, в рабочем режиме обмотка возбуждения синхронной машины питается от нулевой схемы выпрямления. Расчетная мощность источника питания в прототипе будет Pтр Pрн Ч Pов, где Крн 1,345 коэффициент передачи по мощности нулевой схемы выпрямления.

Таким образом, применение предлагаемого устройства системы возбуждения синхронных машин взамен устройства, которым является прототип, позволяет уменьшить масоогабаритные показатели источника питания (трансформатора) и уменьшить его установленную мощность

DP = 1,345ЧPов= 1,05ЧPов= 0,295ЧPов.

Кроме того, использование предлагаемого устройства возбуждения синхронных машин позволяет в два раза снизить потери в источнике питания по сравнению с прототипом.

При использовании двух отдельных мосто-нулевых схем (прототип) мощность потерь в источнике питания будет:



где

J2 ток во вторичных обмотках трансформатора, Jfn ток в обмотке возбуждения синхронной машины в номинальном режиме.

Ra активное сопротивление фазы вторичной обмотки трансформатора.

При использовании предлагаемого изобретения (каскадное соединение мосто-нудевых схем) мощность потерь в источнике питания:



Таким образом, изобретение обеспечит экономию электроэнергии и снижение массогабаритных показателей систем возбуждения синхронных машин.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство возбуждения синхронной машины, содержащее m-фазный источник питания, вторичные обмотки которого через тиристорную мостовую схему выпрямления подсоединены к обмотке возбуждения, встречно включенный вентиль, анод которого соединен с анодной группой указанной схемы выпрямления, а катод с нулевой точкой m-фазного источника питания, отличающееся тем, что обмотка возбуждения снабжена второй независимой параллельной ветвью, которая через вторую тиристорную мостовую схему выпрямления подсоединена к вторичным обмоткам m-фазного источника питания, причем катодная группа второй тиристорной мостовой схемы выпрямления через второй встречно включенный вентиль соединена с катодом первого встречно включенного вентиля.

Версия для печати


вверх