RU2282925C1 - Method and device for suppressing magnetic field of excitation winding of synchronous machine (variants) - Google Patents
Method and device for suppressing magnetic field of excitation winding of synchronous machine (variants) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282925C1 RU2282925C1 RU2005111665/09A RU2005111665A RU2282925C1 RU 2282925 C1 RU2282925 C1 RU 2282925C1 RU 2005111665/09 A RU2005111665/09 A RU 2005111665/09A RU 2005111665 A RU2005111665 A RU 2005111665A RU 2282925 C1 RU2282925 C1 RU 2282925C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- excitation
- thyristor
- parallel
- resistor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам возбуждения синхронных машин, а именно к устройствам гашения магнитного поля обмотки возбуждения синхронных машин.The invention relates to excitation systems of synchronous machines, namely, devices for damping the magnetic field of the excitation winding of synchronous machines.
Известны способы, в которых для гашения магнитного поля обмотки возбуждения (ОВ) применяется рассеивание энергии ОВ на активном постоянном сопротивлении, рассеивание энергии ОВ на дугогасительной решетке выключателя в цепи возбуждения, перевод преобразователя системы возбуждения синхронной машины в режим инвертирования [1, стр.13, 33, 37].Known methods in which to suppress the magnetic field of the field winding (RH) are used to dissipate the RH energy at the active constant resistance, to dissipate the RH energy on the arcing grid of the switch in the excitation circuit, transfer the converter of the excitation system of a synchronous machine to invert mode [1, p. 13, 33, 37].
Недостатком способа гашения поля рассеиванием энергии ОВ на активном постоянном сопротивлении является большое время гашения поля, что приводит к увеличению объема разрушений при коротком замыкании (КЗ) в цепи, на которую работала машина, особенно при КЗ в зоне действия дифференциальной защиты машины.The disadvantage of the method of damping the field by dissipating the energy of the active medium at the active constant resistance is the long damping time of the field, which leads to an increase in the amount of destruction during a short circuit (short circuit) in the circuit the machine was working on, especially when a short circuit is in the differential protection zone of the machine.
Недостатками способа гашения поля рассеиванием энергии ОВ на дугогасительной решетке является сложность конструкции и большая стоимость устройства, реализующего этот способ гашения поля.The disadvantages of the method of damping the field by dissipating the energy of the OM on the arcing lattice are the design complexity and the high cost of the device that implements this method of damping the field.
Недостатком способа гашения поля переводом преобразователя в режим инвертирования является его неэффективность при низком напряжении на преобразователе, что имеет место в системах тиристорного самовозбуждения синхронных генераторов при близких к генератору КЗ.The disadvantage of the method of damping the field by converting the converter to inverting mode is its inefficiency at low voltage on the converter, which occurs in systems of thyristor self-excitation of synchronous generators at close to the short-circuit generator.
Наиболее близким по техническим средствам к изобретению является способ гашения магнитного поля обмотки возбуждения синхронной машины, заключающийся в рассеивании энергии ОВ на активном постоянном сопротивлении, позволяющий реализовать наиболее простое устройство [1, стр.13].The closest technical means to the invention is a method of damping the magnetic field of the excitation winding of a synchronous machine, which consists in dissipating the energy of the active current at the active constant resistance, which allows to implement the simplest device [1, p.13].
Техническая задача - получить малое время гашения поля синхронной машины при сохранении простоты устройства, реализующего способ.The technical problem is to obtain a short damping time field synchronous machine while maintaining the simplicity of the device that implements the method.
Указанная техническая задача решается тем, что в известном способе гашения магнитного поля обмотки возбуждения синхронной машины, заключающемся в рассеивании энергии магнитного поля обмотки возбуждения на активном линейном сопротивлении, согласно изобретению дополнительно измеряют напряжение на выводах обмотки возбуждения и сравнивают его с уставкой, при снижении измеренного напряжения до напряжения уставки активное сопротивление увеличивают на одну ступень до значения, равного отношению напряжения, максимально допустимого по условиям работы изоляции обмотки возбуждения, к величине тока, при которой напряжение достигло уставки.The specified technical problem is solved by the fact that in the known method of quenching the magnetic field of the field winding of a synchronous machine, which consists in dissipating the energy of the magnetic field of the field winding on an active linear resistance, according to the invention, the voltage at the terminals of the field winding is additionally measured and compared with the setpoint, while decreasing the measured voltage up to the set voltage, the active resistance is increased by one step to a value equal to the ratio of the voltage maximum permissible oviyam excitation winding insulation work, to a current value at which the voltage reaches the setpoint.
Измерение напряжения на выводах обмотки возбуждения и ступенчатое увеличение активного разрядного сопротивления по мере снижения тока обмотки возбуждения позволяет поддерживать среднее значение напряжения на выводах ОВ в процессе гашения поля высоким - близким к допустимому по условиям работы изоляции ОВ. Это позволяет снизить время гашения поля до нормируемого.Measurement of the voltage at the terminals of the field winding and a stepwise increase in the active discharge resistance as the field current decreases, the average value of the voltage at the terminals of the extractors during the field blanking is high - close to that acceptable under the operating conditions of the isolation of the extractors. This allows you to reduce the field blanking time to normalized.
Для осуществления указанного способа предлагается устройство гашения магнитного поля обмотки возбуждения синхронной машины, содержащее автоматический выключатель, включенный последовательно с обмоткой возбуждения, а также подключенные параллельно обмотке возбуждения датчик напряжения и цепь, состоящую из последовательно включенных активного сопротивления и коммутатора, содержащего два параллельных встречно включенных тиристора и включенный параллельно им контактор, в котором согласно изобретению указанное активное сопротивление разделено на две одинаковые части, и коммутатор включен между ними, а параллельно части этой цепи, состоящей из последовательно соединенных коммутатора и активного сопротивления, подключенного к выводу обмотки возбуждения, соединенному с положительным полюсом возбудителя, подключена ветвь, содержащая последовательно соединенные активное сопротивление, подключенное к выводу обмотки возбуждения, соединенному с положительным полюсом возбудителя, и тиристор, катод которого подключен к этому сопротивлению; параллельно цепи, содержащей последовательно соединенные коммутатор и активное сопротивление, подключенное к выводу обмотки возбуждения, соединенному с отрицательным полюсом возбудителя, подключена ветвь, содержащая последовательно соединенные тиристор, анод которого подключен к выводу обмотки возбуждения, соединенному с отрицательным полюсом возбудителя, и другое активное сопротивление, параллельно которому подключен конденсатор; выход датчика напряжения возбуждения соединен с входами двух компараторов максимального действия и компаратора минимального действия; цепи управления тиристорами, аноды которых подключены к активному сопротивлению, соединенному с выводом обмотки возбуждения, подключенному к отрицательному полюсу возбудителя, объединены и подключены к выходу компаратора минимального действия; цепь управления тиристором устройства гашения поля, подключенного катодом к активному сопротивлению, соединенному с выводом обмотки возбуждения, подключенным к отрицательному полюсу возбудителя, соединена с выходом первого компаратора максимального действия; блок-контакты автоматического выключателя соединены с входом первого логического элемента типа «НЕ» и входом сброса двоичного четырехразрядного счетчика; выход первого логического элемента типа «НЕ», выход второго логического элемента типа «НЕ» и выход второго компаратора максимального действия подключены к разным входам логического элемента типа «И», выход которого соединен с неинвертирующим входом двоичного четырехразрядного счетчика; выход нулевого разряда двоичного четырехразрядного счетчика соединен с цепью управления тиристором устройства гашения поля, подключенного анодом к выводу обмотки возбуждения, соединенному с отрицательным полюсом возбудителя; вход второго логического элемента типа «НЕ» соединен с выходом первого разряда двоичного четырехразрядного счетчика.To implement this method, a magnetic field damping device for a field winding of a synchronous machine is provided, comprising a circuit breaker connected in series with the field winding, as well as a voltage sensor connected in parallel with the field winding and a circuit consisting of series-connected active resistance and a switch containing two parallel opposite connected thyristors and a contactor connected in parallel with it, in which according to the invention said active resistance This is divided into two identical parts, and the switch is connected between them, and parallel to the part of this circuit, consisting of a series-connected switch and active resistance connected to the output of the field winding connected to the positive pole of the exciter, a branch is connected containing series-connected active resistance, connected to the output of the field winding connected to the positive pole of the pathogen, and a thyristor, the cathode of which is connected to this resistance; parallel to the circuit containing the switch connected in series and the active resistance connected to the output of the field winding connected to the negative pole of the exciter, a branch is connected containing the series-connected thyristor, the anode of which is connected to the output of the field winding connected to the negative pole of the exciter, and other active resistance, parallel to which a capacitor is connected; the output of the excitation voltage sensor is connected to the inputs of two comparators of maximum action and a comparator of minimum action; thyristor control circuits, the anodes of which are connected to the active resistance connected to the output of the field winding, connected to the negative pole of the exciter, are combined and connected to the output of the minimum comparator; the thyristor control circuit of the field suppression device connected by the cathode to the active resistance connected to the excitation winding terminal connected to the negative pole of the exciter is connected to the output of the first maximum action comparator; block contacts of the circuit breaker are connected to the input of the first logic element of the type "NOT" and the input reset four binary digit counter; the output of the first logic element of the type “NOT”, the output of the second logic element of the type “NOT” and the output of the second maximum comparator are connected to different inputs of the logic element of the type “AND”, the output of which is connected to the non-inverting input of the binary four-digit counter; the zero-bit output of the binary four-digit counter is connected to the thyristor control circuit of the field suppression device connected by the anode to the output of the field winding connected to the negative pole of the pathogen; the input of the second logic element of the type "NOT" is connected to the output of the first bit of the binary four-digit counter.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана принципиальная электрическая схема силовой части устройства, на фиг.2 схема его блока логики, а на фиг.3 - временная диаграмма напряжения обмотки возбуждения и состояния логических сигналов устройства гашения поля. На фиг.4 приведены временные диаграммы тока и напряжения обмотки возбуждения, полученные при моделировании работы устройства в среде Matlab для случая повреждения в зоне дифференциальной защиты машины. На фиг.5 показана принципиальная электрическая схема силовой части устройства (вариант 2), на фиг.6 - схема его блока логики при числе ступеней устройства гашения поля, равном четырем, а на фиг.7 - временная диаграмма напряжения на обмотке возбуждения и состояния логических сигналов устройства гашения поля. На фиг.8 приведены временные диаграммы тока и напряжения обмотки возбуждения, полученные при моделировании работы устройства в среде Matlab для случая повреждения в зоне дифференциальной защиты машины.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a schematic electrical diagram of the power part of the device, Fig.2 is a diagram of its logic unit, and Fig.3 is a timing diagram of the voltage of the field winding and the state of the logical signals of the field suppression device. Figure 4 shows the timing diagrams of the current and voltage of the field winding obtained by simulating the operation of the device in the Matlab environment for the case of damage in the differential protection zone of the machine. Figure 5 shows a circuit diagram of the power part of the device (option 2), figure 6 is a diagram of its logic block with the number of stages of the field blanking device equal to four, and figure 7 is a timing diagram of the voltage on the excitation winding and the state of the logic field blanking device signals. On Fig shows time diagrams of the current and voltage of the field winding obtained by simulating the operation of the device in a Matlab environment for the case of damage in the differential protection zone of the machine.
Устройство гашения магнитного поля обмотки возбуждения 1, подключенной к возбудителю 2 системы возбуждения (Фиг.1), содержит автоматический выключатель 3, включенный последовательно с обмоткой возбуждения, силовую часть 4, подключенную параллельно обмотке возбуждения. Устройство содержит датчик напряжения возбуждения 5, к выходу которого через входы блока логики 6 (Фиг.2) подключены компаратор 7 минимального действия и компараторы максимального действия 8 и 9; выход компаратора 7 подключен одновременно к цепям управления тиристоров 10 и 11. Выход компаратора 8 соединен с цепью управления тиристором 12, а выход компаратора 9, выход логического элемента 13 типа «НЕ» и выход логического элемента 14 типа «НЕ» подключены к разным входам логического элемента 15 типа «И», выход которого соединен с неинвертирующим входом двоичного четырехразрядного счетчика 16. Блок-контакты автоматического выключателя 3 соединены одновременно с входом логического элемента 13 типа «НЕ» и с входом сброса счетчика 16; выход нулевого разряда счетчика 16 подключен к цепи управления тиристором 17, выход первого разряда счетчика 16 соединен с входом логического элемента 14 типа «НЕ». Силовая часть 4 (Фиг.1) содержит два последовательно соединенных активных сопротивления 18 и 19, между которыми включены два встречно включенных параллельных тиристора 10 и 12, параллельно этим тиристорам включен контактор 20. Параллельно части схемы, содержащей последовательно соединенные тиристор 10, к катоду которого подключено активное сопротивление 19, соединенное с выводом обмотки возбуждения, подключенным к положительному полюсу возбудителя 2, включена цепь, содержащая последовательно включенные тиристор 11, к катоду которого подключено активное сопротивление 21, соединенное с выводом обмотки возбуждения 1, подключенным к положительному полюсу возбудителя 2. Параллельно части схемы, содержащей последовательно соединенные тиристор 10, к аноду которого подключено активное сопротивление 18, соединенное с выводом обмотки возбуждения 1, подключенным к отрицательному полюсу возбудителя 2, включена цепь, содержащая последовательно включенные тиристор 17, к катоду которого подключено активное сопротивление 22, параллельно которому подключен конденсатор 23.The magnetic field damping device of the field winding 1 connected to the
Способ гашения магнитного поля обмотки возбуждения осуществляют следующим образом.The method of damping the magnetic field of the field winding is as follows.
В нормальном режиме работы системы возбуждения сигнал от цепей релейной защиты РЗ (Фиг.1) отсутствует. Это обеспечивает на выходах блока логики 6 отсутствие сигналов управления силовой частью 4. Автоматический выключатель 3 находится во включенном состоянии. Ток возбуждения протекает по возбудителю 2, обмотке возбуждения 1 и контактам выключателя 3.In normal operation of the excitation system, there is no signal from the relay protection circuits of the RE (Figure 1). This ensures that the outputs of the
При появлении сигнала на включение устройства гашения поля от цепей релейной защиты РЗ машины выключатель 3 разрывает цепь возбуждения. Напряжение на обмотке возбуждения 1 меняет знак (Фиг.3, 4а) и когда достигнет величины уставки, блок логики 6 выдает сигнал на ввод в работу силовой части 4, которая подключает активное сопротивление параллельно обмотке возбуждения. Сопротивление этой цепи намного меньше сопротивления дуги выключателя 3, поэтому ток обмотки возбуждения 1 начинает протекать по этой цепи и при этом уменьшается (Фиг.4б) с постоянной времени контура, образованного обмоткой возбуждения 1 и сопротивлением силовой части 4. Одновременно снижается и напряжение на обмотке возбуждения 1 (Фиг.3, 4а). Когда напряжение на обмотке возбуждения достигает величины уставки, блок логики 6 выдает сигнал управления силовой частью 4, что приводит к изменению схемы и увеличению сопротивления силовой части 4 и, как следствие, увеличению напряжения на обмотке возбуждения 1 до допустимого уровня и более быстрому выводу энергии из нее. Каждый раз при снижении напряжения на обмотке возбуждения 1 до уровня уставки вновь срабатывает блок логики 6, увеличивая сопротивление силовой части 4. Гашение магнитного поля завершается на последней ступени активного сопротивления силовой части 4.When a signal appears to turn on the field damping device from the relay protection circuits of the RE of the machine,
Устройство гашения магнитного поля обмотки возбуждения, реализующее предложенный способ, работает следующим образом.A device for damping the magnetic field of the field coil that implements the proposed method works as follows.
При работе синхронной машины напряжение на выводах обмотки возбуждения 1 всегда выше уставки ЭЗ-1 компаратора 7 минимального действия, ниже уставки ЭЗ-2 компаратора 8 максимального действия и выше уставки ЭЗ-3 компаратора 9 максимального действия (Фиг.2). Поэтому на выходе блока логики 6 отсутствуют сигналы управления тиристорами 10, 11 и 12, а на выходе компаратора 9 сигнал имеет уровень логической «1» (Фиг.3). Блок-контакты выключателя 3 замкнуты. Поэтому сигнал на выходе логического элемента 13 имеет уровень логического «0», а на входе сброса счетчика 16 - логической «1». Сигнал на выходе логического элемента 15 типа «И» имеет уровень логического «0», на всех выходах счетчика 16 сигналы отсутствуют, а на выходе логического элемента 14 типа «НЕ» сигнал имеет уровень логической «1». Все тиристоры в силовой части 4 находятся в закрытом состоянии, а контакты контактора 20 разомкнуты.When the synchronous machine is operating, the voltage at the terminals of the field winding 1 is always higher than the setting of EZ-1 of the
Сигнал с датчика напряжения 5 подается на компараторы 7 и 9. Когда приходит сигнал на гашение поля, релейная защита машины отключает выключатель 3, что приводит к изменению знака и резкому увеличению значения напряжения 5 на обмотке возбуждения 1 (Фиг.3, момент времени t1), a также к исчезновению сигнала на входе сброса счетчика 16 и появлению сигнала на выходе логического элемента 13 типа «НЕ». Когда это напряжение станет меньше уставки ЭЗ-1 компаратора 7 минимального действия, сигнал на его выходе будет иметь уровень логической «1», что приведет к включению тиристоров 10 и 11 и замыканию тока возбуждения по сопротивлениям 18, 19, 21 (Фиг.1). Напряжение на обмотке возбуждения 1 при этом равно произведению тока возбуждения на сопротивление силовой части 4. По мере снижения энергии магнитного поля обмотки возбуждения 1 вследствие ее рассеивания в активных сопротивлениях силовой части 4 снижается и напряжение на выводах обмотки возбуждения 1. Когда значение этого напряжения станет выше уровня уставки ЭЗ-3 компаратора 9, на его выходе появится сигнал, что приведет к появлению сигнала логической «1» на выходе элемента 15 типа «И» (Фиг.3, момент времени t2). Выходной сигнал элемента 15 поступает на счетный неинвертирующий вход счетчика 16, на выходе нулевого разряда которого устанавливается сигнал уровня логической «1» (Фиг.3, Q0). Это приведет к включению тиристора 17 в силовой части 4. При этом в первый момент после включения 17 конденсатор 23 представляет собой закоротку, а ток в тиристоре 10 изменяет свое направление на противоположное, что приводит к выключению 10 и, как следствие, увеличению сопротивления силовой части 4. В результате этого напряжение на выводах обмотки возбуждения 1 повторно повышается до допустимого по условиям работы изоляции значения. По мере снижения энергии магнитного поля обмотки возбуждения 1 снижается и напряжение на ее выводах, что приводит к срабатыванию компаратора 9 и появлению второго импульса на входе счетчика 16 (Фиг.3, момент времени t3). При этом исчезает сигнал на выходе нулевого разряда счетчика 16, появляется сигнал на его выходе первого разряда (Q1) и, как следствие, появление логической «1» на входе логического элемента 14 типа «НЕ». Это приводит к исчезновению сигнала на выходе логического элемента 15 типа «И», что блокирует дальнейшую работу устройства. Гашение поля завершается на второй ступени сопротивления силовой части 4. Возврат устройства в исходное состояние осуществляется подачей сигнала от блок-контактов выключателя 3 цепи возбуждения в момент его включения (Фиг.3, момент времени t4). При этом происходит сброс счетчика 16, а логический «0» с выхода 13 блокирует работу элемента 15. Схема находится в исходном состоянии.The signal from the
Появление перенапряжений разного знака в любых режимах работы машины приведет к срабатыванию либо компаратора 7 минимального действия и включению соответственно тиристоров 10 и 11, либо срабатыванию компаратора 8 максимального действия и включению тиристора 12. При этом ток обмотки возбуждения 1 замыкается либо по сопротивлениям 18, 19 и 21, либо по сопротивлениям 18 и 19 силовой части 4 (Фиг.1). Напряжение на обмотке возбуждения 1, таким образом, не превосходит допустимого по условиям прочности изоляции значения. Поэтому предлагаемое устройство выполняет и функцию защиты обмотки возбуждения 1 от перенапряжений.The appearance of overvoltages of a different sign in any operating conditions of the machine will cause either the
Поскольку параллельно обмотке возбуждения 1 подключается сопротивление силовой части 4, равное сопротивлению самосинхронизации, то в нормальных режимах работы машины предлагаемое устройство реализует и функции цепей самосинхронизации. В качестве резисторов, входящих в устройство, используются элементы резистора самосинхронизации, устанавливаемых в типовых системах возбуждения синхронных генераторов. В результате существенно снижаются габариты предлагаемого устройства и его стоимость.Since the resistance of the
Для осуществления указанного способа предлагается устройство гашения магнитного поля обмотки возбуждения синхронной машины (вариант 2), содержащее автоматический выключатель, включенный последовательно с обмоткой возбуждения, а также подключенные параллельно обмотке возбуждения датчик напряжения и цепь, состоящую из последовательно включенных активного сопротивления и коммутатора, содержащего два параллельных встречно включенных тиристора и включенный параллельно им контактор, в котором согласно изобретению указанное активное сопротивление выполнено из n равных частей, коммутатор подключен между первой и второй частями активного сопротивления, считая от вывода обмотки возбуждения, соединенного с положительным полюсом возбудителя, а параллельно части этой цепи, состоящей из последовательно соединенных коммутатора и активного сопротивления, подключенного к выводу обмотки возбуждения, соединенному с положительным полюсом возбудителя, подключена ветвь, содержащая последовательно соединенные активное сопротивление, подключенное к выводу обмотки возбуждения, соединенному с положительным полюсом возбудителя, и тиристор, катод которого подключен к этому сопротивлению; ветвь, содержащая последовательно соединенные тиристор и другое активное сопротивление, параллельно которому подключен конденсатор, анодом тиристора подключена к точке соединения второй и третьей частей указанного активного сопротивления, считая от вывода обмотки возбуждения соединенного с положительным полюсом возбудителя, а выводом другого активного сопротивления подключена к выводу первой части активного сопротивления, соединенного одновременно с коммутатором и с выводом обмотки возбуждения, подключенным к положительному полюсу возбудителя; последующие (другие) подобные ветви подключены параллельно каждой из частей цепи, содержащей активное сопротивление и тиристор предыдущей такой же ветви, который анодом подключен к точке соединения этого и предыдущего активного сопротивления цепи, причем выводом активного сопротивления такая ветвь подключена к катоду тиристора предыдущей такой же ветви; выход датчика напряжения возбуждения соединен с входами двух компараторов максимального действия и компаратора минимального действия; цепи управления тиристорами, катоды которых подключены к активным сопротивлениям, соединенным с выводом обмотки возбуждения, подключенным к положительному полюсу возбудителя, объединены и подключены к выходу компаратора минимального действия; цепь управления тиристором коммутатора, подключенного анодом к активному сопротивлению, соединенному с выводом обмотки возбуждения, подключенным к положительному полюсу возбудителя, соединена с выходом первого компаратора максимального действия; блок-контакты автоматического выключателя соединены с входом первого логического элемента типа «НЕ» и входом сброса двоичного m-разрядного счетчика; выход первого логического элемента типа «НЕ», выход второго логического элемента типа «НЕ» и выход второго компаратора максимального действия подключены к разным входам логического элемента типа «И», выход которого соединен с неинвертирующим входом двоичного m-разрядного счетчика; задействованные выходы двоичного m-разрядного счетчика соединены с соответствующими входами дешифратора двоичного кода, выходы которого подключены к цепям управления тиристоров устройства гашения поля в порядке, соответствующем очередности включения тиристоров ветвей, содержащих последовательно соединенные тиристор и активное сопротивление, параллельно которому подключен конденсатор; вход второго логического элемента типа «НЕ» соединен с выходом n-ного (последнего) разряда дешифратора двоичного кода.To implement this method, a magnetic field suppression device for a field winding of a synchronous machine (option 2) is proposed, comprising a circuit breaker connected in series with the field winding, as well as a voltage sensor and a circuit consisting of series-connected active resistance and a switch containing two parallel thyristor counterclockwise and a contactor connected in parallel in which, according to the invention, said active the resistance is made up of n equal parts, the switch is connected between the first and second parts of the active resistance, counting from the output of the field winding connected to the positive pole of the exciter, and parallel to the part of this circuit consisting of series-connected switch and active resistance connected to the output of the field winding, connected to the positive pole of the pathogen, connected to a branch containing a series-connected active resistance connected to the output of the field winding, Connections to the positive pole of the pathogen, and a thyristor, the cathode of which is connected to this resistance; a branch containing a thyristor and other active resistance connected in parallel, a capacitor connected in parallel, the thyristor anode is connected to the connection point of the second and third parts of the specified active resistance, counting from the excitation winding connected to the positive pole of the exciter, and the output of the other active resistance is connected to the output of the first parts of the active resistance connected simultaneously with the switch and with the output of the field winding connected to the positive floor Su pathogen; subsequent (other) similar branches are connected in parallel to each part of the circuit containing the active resistance and the thyristor of the previous same branch, which is connected by the anode to the connection point of this and the previous active resistance of the circuit, and such a branch is connected to the thyristor cathode of the previous same branch by the output of the active resistance ; the output of the excitation voltage sensor is connected to the inputs of two comparators of maximum action and a comparator of minimum action; thyristor control circuits, the cathodes of which are connected to the active resistances connected to the output of the field winding, connected to the positive pole of the exciter, are combined and connected to the output of the comparator of minimal action; the thyristor control circuit of the switch connected by the anode to the active resistance connected to the output of the field winding connected to the positive pole of the exciter is connected to the output of the first comparator of maximum action; block contacts of the circuit breaker are connected to the input of the first logic element of the type "NOT" and the input reset binary m-bit counter; the output of the first logic element of the type “NOT”, the output of the second logic element of the type “NOT” and the output of the second maximum comparator are connected to different inputs of the logic element of the type “AND”, the output of which is connected to the non-inverting input of the binary m-bit counter; the involved outputs of the binary m-bit counter are connected to the corresponding inputs of the binary code decoder, the outputs of which are connected to the control circuits of the thyristors of the field damping device in the order corresponding to the turn-on sequence of the thyristors of the branches containing the thyristor connected in series and the active resistance in parallel with which a capacitor is connected; the input of the second logical element of type "NOT" is connected to the output of the nth (last) bit of the binary code decoder.
Устройство гашения магнитного поля обмотки возбуждения 1, подключенной к возбудителю 2 системы возбуждения (Фиг.5), содержит автоматический выключатель 3, включенный последовательно с обмоткой возбуждения, силовую часть 4, подключенную параллельно обмотке возбуждения. Устройство содержит датчик напряжения возбуждения 5, к выходу которого через входы блока логики 6 подключены компаратор 7 минимального действия (Фиг.6) и компараторы максимального действия 8 и 9. Выход компаратора 7 подключен одновременно к цепям управления тиристоров 10 и 11, а выход компаратора 8 соединен с цепью управления тиристором 12. Выход компаратора 9, выход логического элемента 13 типа «НЕ» и выход логического элемента 14 типа «НЕ» подключены к разным входам логического элемента 15 типа «И», выход которого соединен с неинвертирующим входом двоичного m-разрядного счетчика 16 [2]. Блок-контакты автоматического выключателя 3 соединены одновременно с входом логического элемента 13 типа «НЕ» и с входом сброса счетчика 16. Задействованные выходы счетчика 16 подключены к разным входам дешифратора двоичных сигналов 24 [2]. Число выходов двоичного m-разрядного счетчика 16 связано с числом выходов дешифратора 24 соотношениемThe magnetic field damping device of the field winding 1 connected to the
m≥log2 n,m≥log 2 n,
где n - число ступеней устройства гашения поля (n≥2, целая величина);where n is the number of steps of the field suppression device (n≥2, integer value);
m - разрядность счетчика (целая величина).m is the bit capacity of the counter (integer value).
Для случая четырех ступеней устройства (n=4) разрядность счетчика 16 будет больше либо равна двум (m≥2). На сегодняшний день выпускаются двоичные счетчики с минимальной разрядностью равной четырем. Поэтому для случая четырех ступеней устройства гашения поля используется двоичный четырехразрядный счетчик.For the case of four stages of the device (n = 4), the bit width of the
Цепи управления тиристоров силовой части 4 подключаются к выходам дешифратора 24 в следующем порядке (Фиг.6):The control circuit of the thyristors of the
1-й выход - к цепи управления тиристором 17;1st output - to the
2-й выход - к цепи управления тиристором 25;2nd output - to the control circuit of the
3-й выход - к цепи управления тиристором 26.3rd output - to the
4-й выход дешифратора подключен к входу логического элемента 14 типа «НЕ».The 4th output of the decoder is connected to the input of the
В случае, когда число ступеней устройства гашения поля равно n, к первому выходу дешифратора 24 подключается цепь управления тиристором первой включаемой в работу ветви устройства гашения поля, которая содержит тиристор и активное сопротивление, параллельно которому подключен конденсатор. Цепи управления тиристоров других подобных ветвей подключаются к входам дешифратора двоичных сигналов 24 в порядке, соответствующем очередности их включения, n-1-й выход дешифратора 24 в этому случае подключается к цепи управления тиристора такой ветви, которая включается последней (n-й), а его n-й выход подключен к входу логического элемента 14 типа «НЕ».In the case where the number of stages of the field suppression device is n, the thyristor control circuit of the first branch of the field suppression device that is included in the operation, which contains the thyristor and active resistance, is connected in parallel with the capacitor to the first output of the
Силовая часть 4 (Фиг.5) содержит четыре последовательно соединенных активных сопротивления 19, 18, 27 и 28; между сопротивлениями 18 и 19 включены два встречно включенных параллельных тиристора 10 и 12, а параллельно этим тиристорам включен контактор 20. Параллельно части схемы, содержащей последовательно соединенные тиристор 10, к катоду которого подключено активное сопротивление 19, соединенное с выводом обмотки возбуждения 1, подключенным к положительному полюсу возбудителя 2, включена цепь, содержащая последовательно включенные тиристор 11, к катоду которого подключено активное сопротивление 21, соединенное с выводом обмотки возбуждения 1, подключенным к положительному полюсу возбудителя 2. Параллельно части схемы, содержащей последовательно соединенные тиристор 10, к аноду которого подключено активное сопротивление 18, включена цепь, содержащая последовательно включенные тиристор 17, к катоду которого подключено активное сопротивление 22, параллельно которому подключен конденсатор 23. Цепь, содержащая последовательно соединенные тиристор 25 и активное сопротивление 29 с параллельным конденсатором 30, анодом тиристора подключена в точку соединения сопротивлений 27 и 28, а выводом сопротивления 29 подключена к катоду тиристора 17. Цепь, содержащая последовательно соединенные тиристор 26 и активное сопротивление 31 с параллельным конденсатором 32, анодом тиристора подключена к выводу обмотки возбуждения 1, соединенному с отрицательным полюсом возбудителя 2, а выводом сопротивления 31 подключена к катоду тиристора 25.The power part 4 (Figure 5) contains four series-connected
Устройство гашения магнитного поля обмотки возбуждения, реализующее предложенный способ, работает следующим образом.A device for damping the magnetic field of the field coil that implements the proposed method works as follows.
При работе синхронной машины напряжение на выводах обмотки возбуждения 1 всегда выше уставки ЭЗ-1 компаратора 7 минимального действия, ниже уставки ЭЗ-2 компаратора 8 максимального действия и выше уставки ЭЗ-3 компаратора 9 максимального действия (Фиг.6). Поэтому на выходе блока логики 6 отсутствуют сигналы управления тиристорами 10, 11 и 12, а на выходе компаратора 9 сигнал имеет уровень логической «1» (Фиг.7). Блок-контакты выключателя 3 замкнуты. Поэтому сигнал на выходе логического элемента 13 типа «НЕ» имеет уровень логического «0», а на входе сброса счетчика 16 - уровень логической «1». Таким образом, сигнал на выходе логического элемента 15 типа «И» имеет уровень логического «0», на всех выходах счетчика 16 сигналы отсутствуют, а на выходе логического элемента 14 типа «НЕ» сигнал имеет уровень логической «1». На всех выходах дешифратора двоичных сигналов 24 сигналы имеют уровень логического «0». Все тиристоры в силовой части 4 находятся в закрытом состоянии, а контакты контактора 20 разомкнуты.When the synchronous machine is operating, the voltage at the terminals of the field winding 1 is always higher than the setting of EZ-1 of the
Сигнал с датчика напряжения 5 подается на компараторы 7 и 9. Когда приходит сигнал на гашение поля, релейная защита машины отключает выключатель 3, что приводит к изменению знака и резкому увеличению значения напряжения на обмотке возбуждения 1, а также к исчезновению сигнала на входе сброса счетчика 16 и появлению сигнала на выходе логического элемента 13 типа «НЕ». Когда это напряжение станет меньше уставки ЭЗ-1 компаратора 7 минимального действия, сигнал на его выходе будет иметь уровень логической «1» (Фиг.7, момент времени t1), что приведет к включению тиристоров 10 и 11 и замыканию тока возбуждения по сопротивлениям 28, 27, 18, 19 и 21. Напряжение на обмотке возбуждения 1 при этом равно произведению тока возбуждения на сопротивление силовой части 4. По мере снижения энергии магнитного поля обмотки возбуждения 1 вследствие ее рассеивания в активных сопротивлениях силовой части 4 снижается и напряжение на выводах обмотки возбуждения 1. Когда значение этого напряжения станет выше уровня уставки ЭЗ-3 компаратора 9, на его выходе появится сигнал, что приведет к появлению сигнала на выходе логического элемента 15 типа «И», вследствие чего на выходе нулевого разряда счетчика сигнал будет иметь уровень логической «1» (Фиг.7, Q0, момент времени t2). На первом выходе дешифратора двоичных сигналов 24 появится сигнал, что приведет к включению тиристора 17 в силовой части 4. В результате этого напряжение на выводах обмотки возбуждения 1 повторно повышается до допустимого по условиям работы изоляции значения. По мере снижения энергии магнитного поля обмотки возбуждения 1 снижается и напряжение на ее выводах, что приводит к срабатыванию компаратора 9 и появлению второго импульса на входе счетчика 16 (Фиг.7, момент времени t3). При этом исчезает сигнал на выходе нулевого разряда счетчика 16, появляется сигнал на его выходе первого разряда (Q1) и, как следствие, на втором выходе дешифратора двоичных сигналов 24. Это приводит к включению тиристора 25 в силовой части 4 и увеличению напряжения на обмотке возбуждения 1. При появлении третьего сигнала от компаратора 9 сработает 15 и выдаст сигнал на вход счетчика 16, на выходе нулевого и первого разрядов которого появятся сигналы (Фиг.7, момент времени t4). Это приведет к появлению сигнала на третьем выходе дешифратора двоичных сигналов 24, включению тиристора 26 в силовой части 4 и увеличению напряжения на обмотке возбуждения 1. При следующем увеличении напряжения до уровня уставки на выходе компаратора 9 появится сигнал, что приведет к исчезновению сигналов на выходах нулевого и первого разрядов счетчика 16 и появлению сигнала на выходе его второго разряда (Фиг.7, Q2, момент времени t5). Вследствие этого появится сигнал на четвертом выходе дешифратора двоичных сигналов 24 и исчезнет сигнал логического элемента 14 типа «НЕ», что приведет к завершению работы силовой части 4. Гашение поля завершается на четвертой ступени сопротивления силовой части 4. Возврат устройства в исходное состояние осуществляется подачей сигнала от блок-контактов выключателя 3 цепи возбуждения в момент его включения. При этом происходит сброс счетчика 16, а логический «0» с выхода 13 блокирует работу элемента 15 (Фиг.7, момент времени t6). Схема находится в исходном состоянии.The signal from the
Таким образом, предлагаемые способ и устройства гашения магнитного поля обмотки возбуждения синхронной машины позволяют снизить время гашения поля и приблизить его к тому, которое будет при применении АГП, при сохранении простоты устройства, а также реализовать на его основе функции тиристорного разрядника и резистора самосинхронизации синхронных генераторов. Это позволяет использовать существующие элементы систем возбуждения синхронных генераторов, что приводит к ее удешевлению по сравнению с применением других устройств гашения поля.Thus, the proposed method and device for damping the magnetic field of the excitation winding of a synchronous machine can reduce the time of damping the field and bring it closer to that which will be with the use of AGP, while maintaining the simplicity of the device, and also realize on its basis the functions of a thyristor spark gap and a self-synchronization resistor of synchronous generators . This allows you to use existing elements of the excitation systems of synchronous generators, which leads to its cost reduction compared to the use of other field suppression devices.
Источники информацииInformation sources
1. Брон О.Б. Автоматы гашения магнитного поля. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961. - 138 с. - (Библиотека по автоматике. Вып.34).1. Bron O.B. Magnetic field quenching machines. - M.-L .: Gosenergoizdat, 1961 .-- 138 p. - (Library on automation. Issue 34).
2. Горшков Б.И. Элементы радиоэлектронных устройств: справочник. - М.: Радио и связь, 1988. - 176 с.2. Gorshkov B.I. Elements of electronic devices: a directory. - M .: Radio and communications, 1988 .-- 176 p.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005111665/09A RU2282925C1 (en) | 2005-04-19 | 2005-04-19 | Method and device for suppressing magnetic field of excitation winding of synchronous machine (variants) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005111665/09A RU2282925C1 (en) | 2005-04-19 | 2005-04-19 | Method and device for suppressing magnetic field of excitation winding of synchronous machine (variants) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2282925C1 true RU2282925C1 (en) | 2006-08-27 |
Family
ID=37061389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005111665/09A RU2282925C1 (en) | 2005-04-19 | 2005-04-19 | Method and device for suppressing magnetic field of excitation winding of synchronous machine (variants) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2282925C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101860313A (en) * | 2010-05-27 | 2010-10-13 | 国电南瑞科技股份有限公司 | A self-excited synchronous generator AC excitation circuit |
| RU2488940C1 (en) * | 2011-04-07 | 2013-07-27 | Валерий Павлович Гвоздев | Device for magnetic field killing when synchronous machine excitation winding is disconnected from power supply |
| RU191501U1 (en) * | 2019-03-12 | 2019-08-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") | Magnetic field blanking device of a synchronous machine |
| RU2699044C1 (en) * | 2018-12-15 | 2019-09-03 | Глеб Германович Кравцов | Contactor of accelerated damping of rotor field of synchronous machine |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3509439A (en) * | 1967-10-03 | 1970-04-28 | Bbc Brown Boveri & Cie | Exciter arrangement for synchronous motors |
| SU900358A1 (en) * | 1978-09-27 | 1982-01-23 | Ленинградское Отделение Всесоюзного Ордена Ленина Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Method of extinguishing field of synchronous machine |
| SU1072233A1 (en) * | 1982-10-22 | 1984-02-07 | Днепродзержинский Ордена Трудового Красного Знамени Индустриальный Институт Им.М.И.Арсеничева | Device for controlling excitation of synchronous electric control |
| SU1128327A1 (en) * | 1983-01-26 | 1984-12-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Электромашиностроения | Device for protecting excitation winding of synchronous machine against overvoltage |
| SU1259466A1 (en) * | 1984-07-20 | 1986-09-23 | Производственное Объединение "Уралэлектротяжмаш" Им.В.И.Ленина | Excitation system of synchronous machine |
| SU1403198A1 (en) * | 1986-05-08 | 1988-06-15 | Ленинградское Электромашиностроительное Объединение "Электросила" Им.С.М.Кирова | Method of attenuating the field of synchronous machine with thyristor exciter |
| RU2011256C1 (en) * | 1991-05-24 | 1994-04-15 | Акционерное общество "Уралэлектротяжмаш" | Device for protection of field winding of synchronous machine powered from rectifier |
| RU2101827C1 (en) * | 1995-09-15 | 1998-01-10 | Леонид Григорьевич Кощеев | Traction motor protective device |
| RU98121750A (en) * | 1998-12-02 | 2000-12-27 | ОАО "Привод" | DEVICE FOR PROTECTION AGAINST VOLTAGE IN THE WINDING OF EXCITATION OF A SYNCHRONOUS MACHINE WITH A BRUSHLESS-FREE EXCITATION SYSTEM |
-
2005
- 2005-04-19 RU RU2005111665/09A patent/RU2282925C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3509439A (en) * | 1967-10-03 | 1970-04-28 | Bbc Brown Boveri & Cie | Exciter arrangement for synchronous motors |
| SU900358A1 (en) * | 1978-09-27 | 1982-01-23 | Ленинградское Отделение Всесоюзного Ордена Ленина Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Method of extinguishing field of synchronous machine |
| SU1072233A1 (en) * | 1982-10-22 | 1984-02-07 | Днепродзержинский Ордена Трудового Красного Знамени Индустриальный Институт Им.М.И.Арсеничева | Device for controlling excitation of synchronous electric control |
| SU1128327A1 (en) * | 1983-01-26 | 1984-12-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Электромашиностроения | Device for protecting excitation winding of synchronous machine against overvoltage |
| SU1259466A1 (en) * | 1984-07-20 | 1986-09-23 | Производственное Объединение "Уралэлектротяжмаш" Им.В.И.Ленина | Excitation system of synchronous machine |
| SU1403198A1 (en) * | 1986-05-08 | 1988-06-15 | Ленинградское Электромашиностроительное Объединение "Электросила" Им.С.М.Кирова | Method of attenuating the field of synchronous machine with thyristor exciter |
| RU2011256C1 (en) * | 1991-05-24 | 1994-04-15 | Акционерное общество "Уралэлектротяжмаш" | Device for protection of field winding of synchronous machine powered from rectifier |
| RU2101827C1 (en) * | 1995-09-15 | 1998-01-10 | Леонид Григорьевич Кощеев | Traction motor protective device |
| RU98121750A (en) * | 1998-12-02 | 2000-12-27 | ОАО "Привод" | DEVICE FOR PROTECTION AGAINST VOLTAGE IN THE WINDING OF EXCITATION OF A SYNCHRONOUS MACHINE WITH A BRUSHLESS-FREE EXCITATION SYSTEM |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БРОН О.Б. Автоматы гашения магнитного поля. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961, с.13, 33, 37. (Библиотека по автоматике, Выпуск 34). * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101860313A (en) * | 2010-05-27 | 2010-10-13 | 国电南瑞科技股份有限公司 | A self-excited synchronous generator AC excitation circuit |
| CN101860313B (en) * | 2010-05-27 | 2013-04-10 | 国电南瑞科技股份有限公司 | Self-excited synchronous generator alternating current excitation initiating circuit |
| RU2488940C1 (en) * | 2011-04-07 | 2013-07-27 | Валерий Павлович Гвоздев | Device for magnetic field killing when synchronous machine excitation winding is disconnected from power supply |
| RU2699044C1 (en) * | 2018-12-15 | 2019-09-03 | Глеб Германович Кравцов | Contactor of accelerated damping of rotor field of synchronous machine |
| EP3667895A1 (en) | 2018-12-15 | 2020-06-17 | Gleb Kravtsov | Contactor (switch) for accelerated attenuation of the rotor field of a synchronous machine |
| RU191501U1 (en) * | 2019-03-12 | 2019-08-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") | Magnetic field blanking device of a synchronous machine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US1966077A (en) | Surge absorbing apparatus | |
| CN205141637U (en) | Over -voltage protection circuit | |
| US11177644B2 (en) | Smart electronic switch | |
| CN107732875A (en) | Solid circuit breaker and motor driven systems | |
| JPS6022798Y2 (en) | Thyristor overvoltage protection circuit | |
| RU2282925C1 (en) | Method and device for suppressing magnetic field of excitation winding of synchronous machine (variants) | |
| CN101895108A (en) | Surge protection system | |
| US10840042B2 (en) | Method of performing a circuit-breaking and closing operation | |
| US2291036A (en) | Selecting system | |
| CN112134267A (en) | Surge protection circuit, electromagnetic heating circuit and household appliance | |
| US4084207A (en) | Adjustable overvoltage protected circuit for high power thyristors | |
| RU2340062C1 (en) | Method of formation and adjustment of transformer and autotransformer differential current protection | |
| RU191501U1 (en) | Magnetic field blanking device of a synchronous machine | |
| RU2333584C1 (en) | Current protection device with dependent time lag on hermetic contacts | |
| CN201007991Y (en) | Short circuit, overload safeguard for transistor output | |
| US3155847A (en) | Circuit for protecting a load circuit from initial power supply voltage transients | |
| EP4447244A1 (en) | Circuit breaker | |
| EP0525959A1 (en) | Switching circuit for over-voltage protection | |
| CN111786355A (en) | A protection device and protection method for suppressing short circuit of DC bus support capacitor | |
| RU54461U1 (en) | DEVICE FOR PROTECTING ELECTRICAL EQUIPMENT AND MEASURING THE TIME OF ACTION OF THE OVERROOM CURRENT | |
| RU2761987C1 (en) | Automatic re-activation device | |
| RU2300836C1 (en) | Three-phase motor unbalance protection device | |
| SU1679574A1 (en) | Device for thermal protection of electrical installation | |
| RU2000123958A (en) | DEVICE FOR CHECKING THE MAXIMUM AC PROTECTIONS | |
| JP7687799B2 (en) | power supply |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070604 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070420 |