RU2488940C1

RU2488940C1 - Device for magnetic field killing when synchronous machine excitation winding is disconnected from power supply

Info

Publication number: RU2488940C1
Application number: RU2012113013/07A
Authority: RU
Inventors: Валерий Павлович Гвоздев
Original assignee: Валерий Павлович Гвоздев
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2012-04-03
Publication date: 2013-07-27
Also published as: UA99548C2

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: device for magnetic field killing when the synchronous machine excitation winding is disconnected from the power supply contains a switching apparatus (1), placed in parallel to the power supply (2) and the excitation winding (3); connected parallel to the said winding is a circuit consisting of an active resistance (4) and a circuit, placed in parallel; the latter circuit contains two thyristors (5, 6) or a thyristor and a diode, parallel and back-to-back. The device also contains a circuit with low resistance represented by or placed parallel to the circuit excitation winding containing a control key (7) or connected parallel to the active resistance (4) of the circuit containing a diode or thyristor (8) and a capacitor (9), serially placed; connected parallel to the capacitor is a discharge resistor (10).

EFFECT: ensuring the possibility of the switching apparatus application without increase of switching properties with magnetic field efficiently killed.

5 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к системам возбуждения синхронных машин, и может быть использовано для гашения магнитного поля обмотки возбуждения синхронной машины при ее отключении от источника питания.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to excitation systems of synchronous machines, and can be used to dampen the magnetic field of the excitation winding of a synchronous machine when it is disconnected from the power source.

Известно устройство для гашения магнитного поля обмотки возбуждения синхронной машины при ее отключении от источника питания - автомат гашения поля, содержащий автоматический выключатель с дугогасительной решеткой, включенный последовательно с обмоткой возбуждения (Брон О.Б. Автоматы гашения магнитного поля. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961, - (Библиотека по автоматике, Вып.34), - с.33).A device for damping the magnetic field of the excitation winding of a synchronous machine when it is disconnected from the power source is a field damping machine containing a circuit breaker with an arcing grid, connected in series with the field winding (Bron O. B. Magnetic field damping machines. - M.-L. : Gosenergoizdat, 1961, - (Library for Automation, Issue 34), - p. 33).

Недостатком известного устройства является его сложность и высокая стоимость.A disadvantage of the known device is its complexity and high cost.

Наиболее близким аналогом заявляемого устройства, выбранным в качестве прототипа, является устройство для гашения магнитного поля, содержащее автоматический выключатель, включенный последовательно с обмоткой возбуждения, а также подключенная параллельно обмотке возбуждения цепь, состоящая из последовательно включенных активного линейного сопротивления и коммутатора, который содержит параллельные встречно включенные два тиристора (RU 2282925 С1, МПК (2006.01) Н02Н 7/09, Н02Р 9/14, оп.27.08.2006).The closest analogue of the claimed device, selected as a prototype, is a device for damping a magnetic field, containing a circuit breaker connected in series with the field winding, and also connected in parallel to the field winding, consisting of series-connected active linear resistance and a switch that contains parallel counter two thyristors included (RU 2282925 C1, IPC (2006.01) Н02Н 7/09, НРР 9/14, op.27.08.2006).

Известное устройство обеспечивает эффективное гашение магнитного поля при отключении обмотки возбуждения от источника питания, однако, недостатком известного устройства является то, что при рассеивании энергии обмотки возбуждения на активном линейном сопротивлении значительная ее часть рассеивается на автоматическом выключателе, что приводит к образованию дуги на его контактах, а это обусловливает его быстрый износ и требует применения специализированного дорогостоящего коммутационного аппарата со сложными устройствами дугогашения.The known device provides effective damping of the magnetic field when the field winding is disconnected from the power source, however, a disadvantage of the known device is that when the energy of the field winding is dissipated by an active linear resistance, a significant part of it is dissipated by the circuit breaker, which leads to the formation of an arc at its contacts, and this leads to its rapid wear and tear and requires the use of a specialized expensive switching device with complex arc devices Niya.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для гашения магнитного поля при отключении обмотки возбуждения синхронной машины от источника питания, в котором путем введения дополнительных элементов обеспечивается исключение образования дуги на контактах коммутационного аппарата при их размыкании, что приводит к возможности применения обычного коммутационного аппарата без повышенных коммутационных свойств при эффективном гашении магнитного поля.The basis of the invention is the task of improving the device for damping the magnetic field when the excitation winding of the synchronous machine is disconnected from the power source, in which by introducing additional elements, the formation of an arc at the contacts of the switching apparatus when they are opened is eliminated, which leads to the possibility of using a conventional switching apparatus without increased switching properties with effective quenching of the magnetic field.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для гашения магнитного поля при отключении обмотки возбуждения синхронной машины от источника питания, содержащем коммутационный аппарат, включенный последовательно с источником питания и обмоткой возбуждения, а также подключенную параллельно обмотке возбуждения цепь, состоящую из последовательно включенных активного гасящего линейного сопротивления и цепи, содержащей параллельные встречно включенные два тиристора или тиристор и диод, в соответствии с изобретением новым является то, что устройство содержит цепь с низким сопротивлением в виде или подключенной параллельно обмотке возбуждения цепи, содержащей управляемый ключ, или подключенной параллельно активному гасящему линейному сопротивлению цепи, содержащей последовательно включенные диод или тиристор и емкостный элемент, предпочтительно поляризованный конденсатор, при этом параллельно емкостному элементу подключен разрядный резистор.The problem is solved in that in the device for damping the magnetic field when the excitation winding of the synchronous machine is disconnected from the power source, containing a switching device connected in series with the power source and the excitation winding, as well as a circuit connected in parallel to the excitation winding, consisting of an active quenching linear resistance and circuit containing parallel counterclockwise two thyristors or a thyristor and a diode, in accordance with the invention new is that the device comprises a low-resistance circuit in the form of either a parallel-connected field winding containing a controlled key or connected in parallel with an active quenching line resistance of a circuit containing a diode or a thyristor and a capacitive element connected in series, preferably a polarized capacitor, while parallel to the capacitive element a bit resistor is connected.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.Between the set of essential features of the claimed device and the achieved technical result, there is the following causal relationship.

Введение дополнительных элементов, а именно, цепи с низким сопротивлением в виде или подключенной параллельно обмотке возбуждения цепи, содержащей управляемый ключ, или подключенной параллельно активному гасящему линейному сопротивлению цепи, содержащей последовательно включенные диод или тиристор и емкостный элемент, предпочтительно поляризованный конденсатор, в совокупности с известными признаками заявляемого устройства обеспечивает в начальный момент отключения протекание тока обмотки возбуждения через ключ или конденсатор, вследствие чего напряжение на контактах коммутационного аппарата на некоторое время остается низким и дуга не успевает образоваться. В результате достигается возможность применения обычного коммутационного аппарата без повышенных коммутационных свойств и при эффективном гашении магнитного поля.The introduction of additional elements, namely, a low-resistance circuit in the form of either a parallel-connected excitation winding of a circuit containing a controlled key, or connected in parallel with an active quenching linear resistance of a circuit containing a diode or thyristor and a capacitive element connected in series, preferably a polarized capacitor, in combination with known signs of the claimed device provides at the initial moment of shutdown the flow of current of the field winding through the key or capacitor, in As a result, the voltage at the contacts of the switching apparatus remains low for a while and the arc does not have time to form. As a result, it is possible to use a conventional switching apparatus without enhanced switching properties and with effective damping of the magnetic field.

Подключение параллельно емкостному элементу разрядного резистора позволяет рассеивать накопленную в конденсаторе энергию.Connection parallel to the capacitive element of the discharge resistor allows you to dissipate the energy stored in the capacitor.

Суть предложенного изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена функциональная схема устройства для гашения магнитного поля при отключении обмотки возбуждения синхронной машины от источника питания в случае использования цепи с управляемым ключом; на фиг.2 - схема в случае использования цепи с емкостным элементом; на фиг.3 - график роста напряжения на коммутационном аппарате при размыкании его контактов в схеме с цепью, содержащей управляемый ключ; на фиг.4 - график роста напряжения на коммутационном аппарате при размыкании его контактов в схеме с цепью, содержащей емкостный элемент; на фиг.5 - график роста напряжения на коммутационном аппарате при размыкании его контактов при отсутствии заявляемого устройства.The essence of the proposed invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a functional diagram of a device for damping a magnetic field when disconnecting the excitation winding of the synchronous machine from the power source in the case of using a circuit with a controlled key; figure 2 is a diagram in the case of using a circuit with a capacitive element; figure 3 is a graph of the voltage increase on the switching device when opening its contacts in the circuit with a circuit containing a controlled key; figure 4 is a graph of the voltage increase on the switching device when opening its contacts in the circuit with a circuit containing a capacitive element; figure 5 is a graph of the voltage increase on the switching device when opening its contacts in the absence of the claimed device.

Устройство для гашения магнитного поля при отключении обмотки возбуждения синхронной машины от источника питания (фиг.1) содержит коммутационный аппарат 1, включенный последовательно с источником питания 2 и обмоткой возбуждения 3, а также подключенную параллельно обмотке возбуждения 3 цепь, состоящую из последовательно включенных активного гасящего линейного сопротивления 4 и цепи, содержащей параллельные встречно включенные два тиристора 5, 6 или тиристор 5 и диод 6. Устройство также содержит цепь с низким сопротивлением в виде или подключенной параллельно обмотке возбуждения 3 цепи, содержащей управляемый ключ 7 (фиг.1), или подключенной параллельно активному сопротивлению 4 цепи, содержащей последовательно включенные диод или тиристор 8 и емкостный элемент, предпочтительно поляризованный конденсатор 9 (фиг.2). Тиристор 5 и тиристор или диод 6 и сопротивление 4 являются типичным схемотехническим решением для обмоток возбуждения синхронных машин и используются при их пуске. Управляемые блоком управления (на схеме не показан) ключ - тиристор 8 применяют в случае необходимости зашиты конденсатора 9 при большом пусковом напряжении на обмотке возбуждения.A device for damping a magnetic field when disconnecting the excitation winding of the synchronous machine from the power source (Fig. 1) contains a switching device 1 connected in series with the power supply 2 and the excitation winding 3, as well as a circuit connected in parallel to the excitation winding 3, consisting of an active quenching series line resistance 4 and a circuit containing parallel counterclockwise two thyristors 5, 6 or thyristor 5 and diode 6. The device also contains a low resistance circuit in the form or connection chennoy parallel excitation winding 3 circuit comprising controllable switch 7 (Figure 1), or parallel connected ohmic resistor 4 circuit comprising a series connection of a diode or thyristor 8 and the capacitive element, preferably polarized capacitor 9 (Figure 2). Thyristor 5 and thyristor or diode 6 and resistance 4 are a typical circuit solution for the excitation windings of synchronous machines and are used when starting them. Managed by the control unit (not shown in the diagram), the key - thyristor 8 is used, if necessary, the capacitor 9 is sewn up with a large starting voltage on the field winding.

Параллельно конденсатору 9 подключен разрядный резистор 10.In parallel to the capacitor 9, a discharge resistor 10 is connected.

Устройство для гашения магнитного поля работает следующим образом.A device for damping a magnetic field operates as follows.

В установившемся режиме работы коммутационный аппарат 1 включен и на обмотку возбуждения 3 поступает постоянное напряжение от источника питания 2. В момент отключения коммутационного аппарата 1 полярность на обмотке возбуждения 3 меняется на противоположную за счет ЭДС самоиндукции. При этом обратное напряжение по абсолютному значению может в несколько раз превышать напряжение источника питания 2, а максимальное значение напряжение ЭДС самоиндукции достигается в начальный момент коммутации. В этот момент открываются диоды или управляемые блоком управления тиристоры 6 и 8 и открывается ключ 7 или начинает заряжаться конденсатор 9. В случае применения управляемых элементов 6 и 8 и ключа 7 критерием для начала их открытия может быть как напряжение, появляющееся на контактах коммутационного аппарата 1, так и изменение полярности напряжения на обмотке возбуждения 3. Вследствие того, что в начальный момент времени ток обмотки возбуждения 3 проходит через ключ 7 или конденсатор 9, напряжение на контактах коммутационного аппарата 1 в первом случае держится некоторое время на практически нулевом значении (фиг.3), а во втором случае - нарастает плавно, без скачков (фиг.4), и в обоих случаях на его размыкающихся контактах не успевает образовываться дуга. До полного размыкания контактов аппарата 1 ключ 7 открыт или конденсатор 9 заряжается, после чего энергия магнитного поля обмотки возбуждения 3 рассеивается на пусковом сопротивлении 4, а энергия, накопленная в конденсаторе, рассеивается на резисторе 10.In the steady state of operation, the switching device 1 is turned on and a constant voltage is supplied to the field winding 3 from the power source 2. At the time of switching off the switching device 1, the polarity on the field winding 3 is reversed due to the self-induction EMF. In this case, the reverse voltage in absolute value can several times exceed the voltage of the power source 2, and the maximum value of the voltage of the EMF of self-induction is achieved at the initial moment of switching. At this moment, the diodes or thyristors 6 and 8 controlled by the control unit open and the key 7 opens or the capacitor 9 starts charging. In the case of using the controlled elements 6 and 8 and the key 7, the criterion for starting their opening can be like the voltage appearing on the contacts of the switching device 1 , as well as a change in the polarity of the voltage on the field winding 3. Due to the fact that at the initial time, the current of the field coil 3 passes through a switch 7 or capacitor 9, the voltage at the contacts of the switching device 1 in m case some time kept at practically zero value (Figure 3), and in the second case - increases smoothly, without jumps (Figure 4), and in both cases at its NC contacts no time to form an arc. Prior to the complete opening of the contacts of the apparatus 1, the key 7 is open or the capacitor 9 is charged, after which the energy of the magnetic field of the field coil 3 is dissipated at the starting resistance 4, and the energy stored in the capacitor is dissipated at the resistor 10.

Таким образом достигается возможность применения обычного коммутационного аппарата без повышенных коммутационных свойств при эффективном гашении магнитного поля.Thus, the possibility of using a conventional switching apparatus without increased switching properties with effective magnetic field damping is achieved.

В данном варианте схемы гашение поля происходит автоматически при любом разрыве цепи между данной схемой и источником питания 2.In this version of the circuit, field blanking occurs automatically at any open circuit between this circuit and power supply 2.

Claims

A device for damping a magnetic field when the excitation winding of the synchronous machine is disconnected from the power source, comprising a switching device connected in series with the power source and the excitation winding, as well as a circuit connected in parallel to the excitation winding, consisting of series-connected active quenching linear resistance and a circuit containing parallel counter-current included two thyristors or a thyristor and a diode, characterized in that it contains a low resistance circuit in the form or connected th parallel comprising controllable switch excitation winding circuit connected in parallel or active resistance circuit comprising a series connection of a diode and a thyristor or capacitive element, preferably a polarized capacitor, wherein the capacitive element is connected parallel to a discharge resistor.