Генераторне джерело змінного струму

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в энергосистемах, содержащих асинхронные машины, в частности, асинхронизированные турбогенераторы. Известно устройство управления генераторами переменного тока [1], содержащее синхронный и асинхронизированный генератор. Асинхронизированный генератор при этом работает в управляемом синхронном режиме и в неуправляемом асинхронном режиме. Недостатком устройства является значительное снижение напряжения на выводах асинхронизированного генератора в неуправляемом асинхронном режиме при увеличении скольжения и отсутствии средств, обеспечивающих поддержание оптимального коэффициента мощности. Известно устройство автоматического комплексного управления напряжением и реактивной мощностью [2], которое обеспечивает поддержание требуемых уровней напряжения на шинах подстанции и потока реактивной мощности через трансформаторы. Уровень напряжения на шинах подстанции регулируется изменением тока возбуждения синхронных компенсаторов, а изменение потоков реактивной мощности через трансформаторы обеспечивается автоматическими регуляторами коэффициентов трансформации. Это устройство принято в качестве прототипа. Недостатком его является невозможность автоматического оптимального комплексного управления напряжением и реактивной мощностью на шинах электростанции, снабженной асинхронизированными генераторами, работающими в неуправляемом асинхронном режиме при изменяющемся скольжении. В основу изобретения поставлена задача создания генераторного источника переменного тока, в котором путем оптимизации системы автоматического регулирования коэффициента трансформации трансформатора обеспечивается стабилизация напряжения и оптимизация коэффициента мощности генератора и вследствие этого повышается качество генерируемой электроэнергии. Сущность изобретения заключается в том, что в генераторный источник переменного тока, содержащий асинхронизированный генератор, подключенный к энергосистеме через трансформатор с регулируемым коэффициентом трансформации, первый автоматический регулятор коэффициента трансформации, первым и вторым входами подключенный ко входам датчиков напряжения генератора и выходного напряжения источника соответственно, приводной механизм устройства переключения ответвлений обмоток трансформатора, первый и второй входы которого подключены к первому и второму выходам первого автоматического регулятора коэффициента трансформации соответственно, согласно изобретению, дополнительно введены второй автоматический регулятор коэффициента трансформации, датчики частоты вращения ротора и напряжения генератора, датчик скольжения, управляемый ключ. логические элементы "ИЛИ" и "НЕ", при этом первый и второй выходы второго автоматического регулятора коэффициента трансформации подключены к первому и второму входам приводного механизма, первому и второму входам элемента "ИЛИ", выход которого подключен ко входу элемента "НЕ", выход элемента "НЕ" подключен к управляющему входу управляемого ключа, выход которого включен между выходом первого автоматического регулятора коэффициента трансформации и входами приводного механизма, выход датчика скольжения подключен ко входу второго автоматического регулятора коэффициента трансформации, выходы датчиков частоты вращения ротора и напряжения генератора подключены к первому и второму входам датчика скольжения соответственно. Введение второго автоматического регулятора, изменяющего коэффициент трансформации трансформатора в зависимости от скольжения, и элементов управления первым регулятором, осуществляющи х ввод последнего в работу в зависимости от состояния первого автоматического регулятора, позволяет оптимизировать коэффициент мощности и напряжение источника. На фиг. 1 приведена принципиальная схема источника электроэнергии переменного тока; на фиг. 2 изображена возможная структурная схема автоматического регулятора коэффициента трансформации; на фиг. 3 - естественные характеристики асинхронизированного турбогенератора мощностью 200 МВт в асинхронном режиме с закороченными обмотками возбуждения. Генераторный источник переменного тока (фиг. 1) содержит асинхронизированный генератор 1, подключенный к энергосистеме через трансформатор 2 с регулируемым коэффициентом трансформации. Автоматический регулятор коэффициента трансформации 3 первым и вторым входами подключен ко входам датчиков напряжения генератора 4 и источника 5 соответственно. Первый и второй входы приводного механизма 6 устройства переключения ответвлений обмоток трансформатора 2 подключены к первому "Больше" и второму "Меньше" вы ходам первого автоматического регулятора коэффициента трансформации 3. В устройстве имеются второй автоматический регулятор коэффициента трансформации 7, датчики частоты вращения ротора 8 и напряжения генератора 9, датчик скольжения 10, управляемый ключ 11, логические элементы "ИЛИ" 12 и "НЕ" 13. Управляемый ключ 11 содержит переключающий орган 14 и командный орган 15. Первый и второй выходы второго автоматического регулятора коэффициента трансформации 7 подключены к первому и второму входам приводного механизма 6 и первому и второму входам элемента "ИЛИ" 12. Выход элемента "ИЛИ" 12 подключен к входу элемента "НЕ" 13, выход которого подключен к управляющему входу управляемого ключа 11, переключающий орган 14 которого включен между выходами первого автоматического регулятора 3 и входами приводного механизма 6. Выход датчика скольжения 10 подключен ко входу второго автоматического регулятора коэффициента трансформации 7, а выходы датчиков частоты вращения ротора 8 и напряжения генератора 9 подключены к первому и второму входам датчика скольжения 10 соответственно. Второй автоматический регулятор коэффициента трансформации 7 может содержать измерительный элемент 16, подключенный входом к выходу да тчика скольжения 10, а выходом ко входам первого 17 и второго 18 компараторов, формирующих зону нечувстви тельности. Выходы компараторов 17, 18 подключены, соответственно, к первому и второму входам логического устройства 19, первый и второй выходы которого соединены, соответственно, с управляющими входами выходных первого "Больше" 20 и второго "Меньше" 21 реле, выходы которых подключены к первому и второму входам приводного механизма 6. Устройство работает следующим образом. Если асинхронизированный генератор 1 подключен к сети неограниченной мощности и работает в неуправляемом асинхронном режиме, т.е. без возбуждения, то в этом случае электромагнитное поле в зазоре создается за счет потребления реактивной мощности из сети, и в проводящих контурах ротора наводятся вихревые токи частоты скольжения. Взаимодействие токов, наведенных в роторе, с полем в воздушном зазоре обуславливает появление тормозящего асинхронного момента. При некотором скольжении устанавливается равновесие между моментом турбины и асинхронным моментом генератора. Если скольжение генератора So таково, что обеспечивается максимальный коэффициент мощности j max (фиг. 3), то в этом случае сигнал рассогласования на выходе измерительного элемента 16 DS находится в пределах зоны нечувствительности DS D Smax ), то на втором выходе логического устройства 19 появится сигнал, который через выходное реле "Меньше" 21 будет воздействовать на приводной механизм 6 таким образом, чтобы уменьшить коэффициент трансформации трансформатора 2 и увеличить напряжение на шинах генератора 1. Одновременно с вступлением в работу второго автоматического регулятора коэффициента трансформации 7 на одном из входов элемента "ИЛИ" 12 появится сигнал логической "1", который приведет к появлению сигнала "1" на входе логического элемента "НЕ" 13. На выходе элемента "НЕ" 13 появится сигнал логический "0", который приведет к отключению управляемого ключа 11 и в конечном итоге к выходу из работы первого регулятора коэффициента трансформации 3. Увеличение напряжения на шинах генератора 1 приведет к уменьшению скольжения и увеличению cos j. При вхождении сигнала рассогласования DS в зону нечувстви тельности, сигнал на втором выходе второго автоматического регулятора коэффициента трансформации 7 исчезнет, что приведет к появлению на выходе логического элемента "ИЛИ" 12 логического "0", а на выходе логического элемента "НЕ" 13 появление логической "1". Управляемый ключ 11 включится и снова введет в работу первый автоматический регулятор коэффициента трансформации 3. Приводной механизм 6 при этом не будет приведен в действие только в случае, если напряжение на шинах генератора находится в зоне нечувстви тельности первого автоматического регулятора коэффициента трансформации 3. В противном случае изменение коэффициента трансформации будет осуществляться уже под воздействием первого автоматического регулятора коэффициента трансформации 3, аналогично описанному выше. Подобным образом происходит процесс регулирования при уменьшении скольжения ниже допустимого (по условию оптимальности cos j). Только в этом случае работает первый выход логического устройства 19 второго автоматического регулятора коэффициента трансформации 7 и выходное реле "Больше" 20. При этом приводной механизм 6 увеличивает коэффициент трансформации трансформатора 2.