Пристрій реверсивного безщіткового збудження синхронного компенсатора

Корисна модель відноситься до електротехніки і може бути використана для безщіткового реверсивного збудження синхронних компенсаторів. Відомі пристрої для збудження синхронних компенсаторів, що містять тиристорний реверсивний перетворювач і ковзаючий струмознімач на роторі [1]. До недоліків таких пристроїв варто віднести низьку надійність ковзаючого струмознімання, особливо в середовищі водню у великих синхронних компенсаторах з водневим охолодженням. Відомі інші пристрої для синхронних компенсаторів, що містять дві обмотки збудження, у яких до кожної обмотки збудження підключені два незалежних збудники для забезпечення позитивного і негативного струму збудження [2]. Ці пристрої забезпечують безконтактність, але мають велику вагу, габарити і низьку динаміку регулювання. Відомі пристрої реверсивного безщіткового збудження синхронної машини, що містять обертові тиристорні перетворювачі й керовані за допомогою додаткових генераторів керування [3]. Ці пристрої забезпечують високу динаміку регулювання, але мають низьку надійність через розташування на обертовій частині збудника безконтактних електронних перемикачів імпульсів керування обертовими тиристорами і низку чутливість безконтактних датчиків струму вентильних груп обертового реверсивного перетворювача при реалізації роздільного закону керування. Пристрій [3] прийнято за прототип. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити відомий пристрій реверсивного безщіткового збудження синхронної машини шляхом введення додаткових елементів: другого тиристорного перетворювача, двох н уль-органів та двох блоків заборони, що забезпечує спрощення конструкції і підвищення надійності роботи. Задача вирішується тим, що у відомий пристрій реверсивного безщіткового збудження синхронного компенсатора, який містить перший і другий обертові оптотиристорні перетворювачі, які входами змінного струму підключені до якірної обмотки допоміжного генератора змінного струму, а відповідними виходами постійного струму через перший і другий датчики струму збудження синхронного компенсатора підключені до першого виводу обмотки збудження синхронного компенсатора, другий вивід якої зв'язаний з нульовим виводом якірної обмотки допоміжного генератора, перший і другий додаткові генератори, які установлені на одному валу з синхронним компенсатором, якірні обмотки яких зв'язані з керуючими електродами першого і другого обертових оптотиристорних перетворювачів відповідно, а обмотки збудження підключені до регульованого джерела постійного струму, автоматичний регулятор збудження, який входом зв'язаний з виходами датчиків напруги і струму обмотки статора синхронного компенсатора, а виходом через систему керування тиристорами зв'язаний з керуючим входом тиристорного выпрямляча, виходом постійного струму підключеного до обмотки збудження допоміжного генератора, новим є те, що додатково введені другий тиристорний перетворювач, виходом підключений зустрічно-паралельно виходу першого тиристорного перетворювача і керуючим входом підключений до виходу автоматичного регулятора збудження через другу систему керування тиристорами, перший і другий нуль-органи, входи яких підключені до виходів першого і другого датчиків струму збудження синхронного компенсатора, а виходи відповідно підключені до входів другого і першого введених блоків заборони, перший і другий керовані ключі, які включені в місця зв'язку регульованого джерела постійного струму з обмотками збудження першого і другого додаткових генераторів відповідно, а керуючі входи першого і другого керованих ключів підключені до виходів першого і другого блоків заборони відповідно. На Фіг.1 приведена принципова схема пристрою. На Фіг.2 приведена принципова схема блоку заборони і керованого ключа. Для спрощення джерела живлення схеми для всіх статичних елементів не показані. Вони можуть бути вирішені будь-якими відомими способами, наприклад, за допомогою трансформаторів, підключених до силового виходу синхронного компенсатора. Пристрій реверсивного безщіткового збудження синхронного компенсатора 1 містить перший 2 і другий 3 обертові оптотиристорні перетворювачі, які входами змінного струму підключені до якірної обмотки 4 допоміжного генератора змінного струму 5. Об'єднаний вихід однойменної полярності першого 2 і другого 3 обертових оптотиристорних перетворювачів через перший 6 і другий 7 датчики струму збудження синхронного компенсатора відповіднопідключені до першого виводу обмотки збудження 8 синхронного компенсатора 1. Другий ви від обмотки збудження 8 підключений до нульового виводу якірної обмотки 4 допоміжного генератора 5, з'єднаної в зірку. В схемі є перший 9 і другий 10 додаткові генератори, які установлені на одному валу з синхронним компенсатором, якірні обмотки 11, 12 яких зв'язані з керуючими електродами першого 2 і другого 3 обертових оптотиристорних перетворювачів відповідно. Обмотка збудження 13 першого 9 і обмотка збудження 14 другого 10 додаткових генераторів підключені до регульованого джерела постійного струму 15. Автоматичний регулятор збудження 16 входом зв'язаний з виходами датчиків напруги 17 і струму 18 обмотки статора 19 синхронного компенсатора 1. Вихід автоматичного регулятора збудження 16 зв'язаний з керуючим входом тиристорного перетворювача 20 через систему керування тиристорами 21. Вихід тиристорного перетворювача 20 підключений до виводів обмотки збудження 22 допоміжного генератора 5. Другий тиристорний перетворювач 23 підключений зустрічно-паралельно до першого тиристорного перетворювача 20. Керуючий вхід другого тиристорного перетворювача 23 підключений до виходу автоматичного регулятора збудження 16 через другу систему керування тиристорами 24. В схемі є перший 25 і другий 26 нуль-органи, входи яких підключені до виходів першого 6 і другого 7 датчиків стр уму зб удження синхронного компенсатора 1, а виходи відповідно підключені до входів другого 27 і першого 28 блоків заборони. В схему введені перший 29 і другий 30 керовані ключі, які включені в місця зв'язку регульованого джерела постійного струму 15 з обмотками збудження 13, 14 першого 9 і другого 10 додаткових генераторів. Датчики струму збудження 6, 7 синхронного компенсатора 1 забезпечують електромагнітну передачу сигналу при протіканні струму по обмотці збудження 8. Додаткові генератори 9, 10 виконуються на число пар полюсів, яке рівне числу пар полюсів допоміжного генератора 5. ЕРС якірних обмоток 11, 12 додаткових генераторів 9, 10 може мати синусоїдальну або пилкоподібну форму. В останньому випадку на якорі додаткового генератора маємо зубці, число яких дорівнює чи кратно числу фаз допоміжного генератора змінного струму 5, причому кожен зуб має розвиту в тангенціальному напрямку голівку і технологічно чи механічно мінімально тонку ніжку, на яку одягнена фаза обмотки якоря додаткового генератора. За рахунок використання ефекту насичення тонкої ніжки зубця якоря ЕРС у фазі якоря має пилкоподібну форму імпульсу в часі при синусоїдальній формі магніторушійної сили обмоток збудження 13, 14 у просторі, тобто реалізується магнітне формування імпульсу керування в самому додатковому генераторі. При використанні додаткових генераторів 9, 10 із синусоїдальною формою ЕРС у фазі, магнітне формування імпульсів може бути виконане з використанням дроселів насичення. Статори додаткових генераторів 9, 10 мають можливість механічного повороту з метою суміщення електричних осей їхніх полюсів з електричними осями полюсів допоміжного генератора 5 і для установки кута керування оптотиристорами 2, 3 a у»0. Додаткове формування імпульсів напруг якірних обмоток 11, 12 може бути досягнуте за допомогою систем формування імпульсів (на Фіг.1 не показано). Кожна система формування імпульсів являє собою послідовно включений діод, який зрізує неробочу напівхвилю ЕРС, стабілітрон, який зрізує положисту частину робочої напівхвилі і виконує захист від завад і резистор, який обмежує величину струм у керуючого електрода оптотиристора. Допоміжний генератор змінного струму 5 виконується трифазним у явнополюсному чи неявнополюсному виконанні із синусоїдальною формою ЕРС у фазі. У якості першого 25 та другого 26 нуль-органів можуть бути використані аналогові компаратори [4] при опорній напрузі Uoп»0. У цьому випадку компаратори переключаються при вхідній напрузі Uвx»0 і є детектором нульового рівня. Блок заборони 27, (28) являє собою сукупність двох логічних елементів "І" 31, 32 і логічного елементу "НІ" (Фіг.2). Керований ключ 29 (30) за принципом дії є тригером на базі двохопераційного тиристора 34, керованого за допомогою різнополярних імпульсів, які генеруються двома окремими генераторами імпульсів протилежної полярності 35, 36, що підключаються до керуючого електроду тиристора 34 через оптотиристори 37, 38. Оптотиристорні перетворювачі 2, 3 можуть бути виконані за будь-якою відомою схемою випрямлення. Джерела живлення першого 20 і другого 23 тиристорних перетворювачів, автоматичного регулятора збудження 16 і інших статични х елементів пристрою на Фіг.1 не показані. Вони можуть бути вирішені будь-якими відомими засобами (за допомогою трансформаторів, що підключаються до обмотки статора 19 синхронного компенсатора, підзбуджувача і т.п.). Зустрічно включені тиристорні перетворювачі 20, 23, які утворюють двохгр уповий реверсивний перетворювач, мають однакову величину живлення і керуються, наприклад, за схемою погодженого керування. Пристрій працює в такий спосіб. Припустимо, що при роботі синхронного компенсатора 1 в режимі видачі реактивної потужності в провідному стані знаходиться перший оптотиристорный перетворювач 2. При цьому кут керування оптотиристорів a у»0. При цьому, припустимо також, що в роботі знаходиться перший тиристорний перетворювач 20, який забезпечує протікання струму по обмотці збудження 22 допоміжного генератора 5. Припустимо, що струм збудження синхронного компенсатора I8 перевищує заданий нижній рівень І6>І6mi n. При цьому на виході першого нуль-органа 25 буде мати місце сигнал логічної "1" а на виході другого нуль-органа 26 сигнал логічного "0" (струм через другий датчик струму збудження 7 не протікає). Логічний сигнал "1" з виходу першого нуль-органа 25 надходить на вхід другого блоку заборони 27, що викликає відключення другого керованого ключа 30. При цьому збудження другого додаткового генератора 10 знімається, що в остаточному підсумку приводить до знімання імпульсів керування з електродів керування другого оптотиристорного перетворювача 3. В роботі знаходиться перший додатковий генератор 9, який забезпечує формування імпульсів керування обертовими оптотиристорами 2. Регулювання струму зб удження синхронного компенсатора 1 здійснюється за допомогою автоматичного регулятора збудження 16 шляхом впливу останнього на керуючий вхід першого тиристорного перетворювача 20 через першу систему керування тиристорами 21 у залежності від сигналів з датчиків напруги 17 і струму 18 обмотки статора 19 синхронного компенсатора 1. При цьому відбувається зміна струму збудження і, відповідно, напруги якірної обмотки 4 допоміжного генератора 5, яка випрямляється першим оптотиристорним перетворювачем 2 і прикладається до обмотки збудження 8 синхронного компенсатора 1. При цьому кут керування оптотиристорами 2 постійний і приблизно дорівнює нулю. Припустимо, що син хронний компенсатор 1 в режимі споживання реактивної потужності вимагає зміни напрямку протікання струму збудження синхронного компенсатора 1 на протилежний. Відповідний вихідний сигнал автоматичного регулятора збудження 16 переводить перший тиристорний перетворювач 20 у інверторний режим, що приводить до спадання його вихідного стр уму до н уля й одночасно вводить в роботу другий тиристорний перетворювач 23. Введення останнього в роботу приводить до зміни напрямку стр уму зб удження допоміжного генератора 5. В процесі реверсування струму збудження допоміжного генератора 5 струм збудження синхронного компенсатора 1 (припустимо позитивного напрямку) від першого оптотиристорного перетворювача 2 спадає до нуля. При досягненні струмом І6 значення I6