Пристрій збудження синхронної машини

Пристрій збудження синхронної машини, що містить випрямляч, один з полюсів якого з'єднаний з одним з виводів обмотки збудження безпосеред 3 35275 и преобразователи энергии). Учебное пособие для ВУЗов. Под ред. А.И. Бертинова, М. «Энергоиздат», 1982, 552 с], випрямляч 5 включений, тиристори 3 та 4 почергово проводять напівволни змінного струму, що протікає в ланцюзі «обмотка збудження (х, у) - пусковий резистор 2 - пускові тиристори 3,4» під дією ЕРС, що індукується в обмотці збудження. На підсинхронній швидкості сигнал керування з тиристорів 3, 4 знімається і вони відключаються; в роботу включається випрямляч 5 та машина 1 втягується в синхронізм. У випадку аварії для розбудження машини 1 випрямляч 5 переводиться в інверторний режим і струм збудження спадає до нуля в кращому випадку через 12мс, що не забезпечує високої швидкодії захисту. Відомий пристрій, прийнятий як найближчий аналог, має таким чином наступні недоліки: низькі коефіцієнти потужності та корисної дії, невисоку швидкодію захисту. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення коефіцієнтів потужності та корисної дії пристрою збудження синхронної машини, а також забезпечення високої швидкодії захисту синхронної машини в аварійному режимі. Технічний результат досягається шляхом введення в схему пристрою збудження синхронної машини імпульсного перетворювача постійного струму на базі IGB-транзисторного чоппера [Бедфорд Б., Хофт Р. Теория автономных инверторов. Пер. с англ. под ред. И.В. Ан тика. М. «Энергия», 1969, 280 с., стр. 243-247)] та нульового тиристора, який включений послідовно з нульовим діодом чоппера, завдяки чому зі схеми можна виключити трансформатор та використовувати простіший діодний випрямляч, що гарантує високі значення коефіцієнтів потужності та корисної дії пристрою, а IGB-транзисторний чоппер та введений в схему допоміжний резистор для швидкого гасіння поля машини забезпечують високу швидкодію захисту. Суть корисної моделі, що заявляється, пояснює креслення на Фіг., де показана принципова схема запропонованого пристрою збудження синхронної машини. Пристрій збудження синхронної машини 1 має пускове коло з резистора 2 та тиристорів 3 та 4, який підключений до обмотки збудження - до виводів х, у син хронної машини 1, та діодний випрямляч 5, фази змінного струму а, в, с якого підключені до допоміжної живлячої мережі. На виході змінної напруги випрямляча 5 включені фільтрові дроселі 6 та конденсатор 7. Між випрямлячем та обмоткою збудження включений імпульсний перетворювач постійного струму на базі модуля IGBтранзисторного чоппера 8, який містить транзистор 9 та нульовий діод 10. Послідовно з нульовим діодом 10 включений нульовий тиристор 11, разом вони утворюють нульове коло для протікання індуктивного струму збудження. Між середніми точками кіл пускової та нульової включений допоміжний резистор 12. Другорядні елементи, які не мають прямого відношення до суті винаходу, як-то снаббери, на схемі не показані, за винятком фільтрових дроселя 6 та конденсатора 7, а також дроселя 13,який обмежує швидкість наростання струму в тиристорі 3 при його включенні в аварійній ситуа 4 ції. Робота пристрою протікає наступним чином. У вихідному стані всі тиристори 3, 4, 11 та транзистор 9 відключені. Для асинхронного пуску машини 1 на її виводи статора А, В, С подається трифазна напруга головної мережі і включаються тиристори 3, 4. При цьому в обмотках збудження наводиться знакозмінна ЕРС, під дією якої в ланцюзі «обмотка збудження (х, у) - резистор 2 - тиристори 3, 4» протікає струм ротора. При досягненні машиною 1 підсинхронної швидкості обертання знімаються сигнали керування з тиристорів 3, 4 і вони відключаються під дією ЕРС обмотки збудження. В режимі широтно-імпульсної модуляції напруги живлення включається в роботу транзистор 9, а на тиристор 11 постійно подається сигнал керування, завдяки чому він постійно включений, що гарантує практично миттєвий підхват ним індуктивного струму зб удження в перервах непровідності транзистора 9 на кожному періоді модуляції. Індуктивний струм протікає при цьому в ланцюзі «обмотка збудження (у) - тиристор 11 - діод 10 - дросель 13 обмотка збудження (х)». Коли знову включається транзистор 9, діод 10 запирається, тиристор 11 залишається включеним, а струм збудження протікає у ланцюзі «випрямляч 5 - дросель 6 - транзистор - дросель 13 - обмотка збудження (х-у) - випрямляч 5». При цьому виключити зі схеми діод 10 не можливо. По-перше, тому, що його час включення (менше 1мкс) узгоджений виробником модуля чоппера 8 з часом відключення транзистора 9 плавно переходить в діод 10. По-друге, без діода 10 тиристор 11 неможливо постійно тримати під керуванням увімкненим, бо при ввімкненому транзисторі 9 в тиристорі 11 будуть протікати більші струми витоку в зворотному напрямку, що може призвести до його пошкодження. Тому, по-третє, без діода 10 тиристор 11 потрібно кожний раз включати при відключенні транзистора 9 і кожний раз знімати сигнал керування при включенні транзистора 9, але час включення тиристора 11 значно більше часу відключення транзистора 9, із-за чого буде більше проходити розрив струму збудження, що є недопустимим. Для запобігання аварійних наслідків необхідна установка потужних снабберів та обмеження частоти модуляції. Для швидкого розбудження синхронної машини 1 знімається сигнал керування з тиристора 11 та включаються тиристор 3 та транзистор 9 на час порядку 25-40мкс, достатній для відключення тиристора 11 під дією напруги, яка прикладається до нього в зворотному напрямку. Після чого транзистор 9 відключається, з тиристора 3 знімається сигнал керування, індуктивний струм збудження замикається по ланцюгу «обмотка збудження (у) - резистор 2 - резистор 12 - діод 10 - дросель 13 - обмотка збудження (х)», тиристор 3 запирається. Час спадання струму збудження до нуля при цьому визначається постійною часу обраного ланцюга, тобто відношенням індуктивності обмотки збудження до оптичного опору резисторів 2 та 12, та практично на порядок нижче, ніж в схемі найближчого аналога. Таким чином, корисна модель, що заявляється, забезпечує: - найбільш високий коефіцієнт потужності еле 5 35275 ктроенергії, яка споживається пристроєм, завдяки діодному випрямлячу та відсутності трансформатора; - більш високий коефіцієнт корисної дії, ніж найближчий аналог, завдяки тому, що втрати електроенергії в діодному випрямлячі, фільтровому дроселі та IGB-транзисторному чоппері орієнтовно Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 6 на 20-25% менше втрат в трансформаторі та тиристорному випрямлячі; - більш швидке в порівнянні з прототипом розбудження синхронної машини в аварійному режимі; - менші габарити та вартість електрообладнання установки. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601