RU2015615C1

RU2015615C1 - Device for initially exciting ac generator

Info

Publication number: RU2015615C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Радченко; Л.Л. Хруслов; В.М. Пузиков
Original assignee: Радченко Виталий Васильевич; Хруслов Лев Леонтьевич; Пузиков Валерий Митрофанович
Priority date: 1991-02-25
Filing date: 1991-02-25
Publication date: 1994-06-30

Abstract

FIELD: electric technique. SUBSTANCE: device has a saturation choke, three resistors, four diodes, main and auxiliary thyristors, two terminals for connecting to phase terminals of AC generator and two terminals for connecting to a generator excitation winding in parallel with a controllable rectifier of a voltage regulator. The saturation choke is used for control of the auxiliary thyristor. EFFECT: enhanced sensitivity to small voltages of AC generator and provided disconnection of the device after initial excitation. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам начального возбуждения электрических машин, и может быть преимущественно использовано для стартового возбуждения генератора переменного тока, в том числе и в автономной энергетике, на основе использования остаточной намагниченности. The invention relates to electrical engineering, in particular to devices for the initial excitation of electrical machines, and can be mainly used for starting excitation of an alternating current generator, including in stand-alone energy, based on the use of residual magnetization.

Известно устройство, содержащее основной и вспомогательный тиристоры и схему управления на транзисторе, динисторе с цепочкой управления, однофазном выпрямителе с фильтром, подключенным к фазным выводам электрической машины, выход которой подключен к цепям управления вспомогательного тиристора [1] кроме того включающее полууправляемый мостовой выпрямитель в цепи дополнительной обмотки машины переменного тока и схему управления основными тиристорами. A device is known that contains the main and auxiliary thyristors and a control circuit on a transistor, a dynistor with a control circuit, a single-phase rectifier with a filter connected to the phase terminals of an electric machine, the output of which is connected to the control circuits of the auxiliary thyristor [1] in addition to which includes a semi-controlled bridge rectifier in the circuit additional winding of the AC machine and the control circuit of the main thyristors.

Рассмотренное техническое решение не обеспечивает необходимой чувствительности к малым напряжениям генератора переменного тока, а так же заданный уровень отключения ввиду потерь на выпрямителе, транзисторе и добавочном резисторе и нестабильности характеристик динистора в сочетании с повышенной инерционностью. The considered technical solution does not provide the necessary sensitivity to low voltage of the alternator, as well as the specified level of shutdown due to losses on the rectifier, transistor and additional resistor and instability of the characteristics of the dinistor in combination with increased inertia.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее дроссель насыщения, первый вывод которого подключен к катоду стабилитрона, соединенного анодом с анодом вентильного элемента, а второй вывод - к аноду второго диода, третий диод, подсоединенный анодом к катоду вентильного элемента, основной тиристор, четвертый диод, первый и второй выводы устройства для подключения к фазным выводам генератора переменного тока, третий и четвертый выводы устройства для подключения соответственно к отрицательному и положительному выводам обмотки возбуждения генератора переменного тока. Первый резистор, первый вывод которого соединен с третьим выводом устройства [2], кроме того включающее ячейки управления по числу тиристоров выпрямителя, каждая из которых дополнительно содержит диод, включенный последовательно с балластным резистором, катодную и анодную группу диодов, подключенные к ячейкам управления и стабилитрону, соединенному последовательно с регулировочным резистором. The closest in technical essence to the invention is a device containing a saturation reactor, the first output of which is connected to the cathode of a zener diode connected by the anode to the anode of the valve element, and the second output to the anode of the second diode, the third diode connected by the anode to the cathode of the valve element, the main thyristor , the fourth diode, the first and second conclusions of the device for connecting to the phase terminals of the alternator, the third and fourth conclusions of the device for connecting respectively to the negative and gender to the positive outputs of the excitation winding of the alternator. The first resistor, the first terminal of which is connected to the third terminal of the device [2], in addition, including control cells according to the number of rectifier thyristors, each of which additionally contains a diode connected in series with a ballast resistor, a cathode and anode group of diodes connected to control cells and a zener diode connected in series with an adjustment resistor.

Рассмотренное техническое решение сложно, имеет низкую чувствительность к малым входным напряжениям и высокий уровень от отключения, что препятствует практическому использованию его для начального возбуждения генератора переменного тока. The considered technical solution is complex, has a low sensitivity to low input voltages and a high level of shutdown, which prevents its practical use for the initial excitation of an alternator.

Целью изобретения является повышение чувствительности устройства к малым напряжениям генератора переменного тока и обеспечение отключения устройства после начального возбуждения, что позволит автоматизировать процесс возбуждения генератора переменного тока. The aim of the invention is to increase the sensitivity of the device to low voltage of the alternator and ensure that the device is turned off after the initial excitation, which will automate the process of excitation of the alternator.

Это достигается тем, что в известном устройстве, содержащем дроссель насыщения, первый вывод которого подключен к катоду стабилитрона, соединенного анодом с анодом вентильного элемента, второй вывод - к аноду второго диода, третий диод, подсоединенный анодом к катоду вентильного элемента, основной тиристор, четвертый диод, первый и второй выводы устройства для подключения к фазным выводам генератора переменного тока, третий и четвертый выводы устройства для подключения соответственно к положительному и отрицательному выводам обмотки возбуждения генератора переменного тока, первый резистор, первый вывод которого соединен с первым выводом устройства, введены второй, третий резисторы и дополнительный резистор, причем отрицательный вывод обмотки возбуждения через второй резистор подключен к анодам основного и дополнительного тиристоров, катод основного тиристора соединен с вторым выводом устройства и анодом четвертого диода, подсоединенного катодом к четвертому выводу устройства, а управляющий электрод - с катодом дополнительного тиристора, второй вывод первого резистора непосредственно подключен к первому выводу дросселя насыщения, второй вывод которого через третий резистор подключен к катоду третьего диода, катод второго диода подключен к управляющему электроду дополнительного тиристора. This is achieved by the fact that in the known device containing a saturation inductor, the first output of which is connected to the cathode of a zener diode connected by the anode to the anode of the valve element, the second output to the anode of the second diode, the third diode connected by the anode to the cathode of the valve element, the main thyristor, fourth diode, the first and second conclusions of the device for connecting to the phase terminals of the alternator, the third and fourth conclusions of the device for connecting to the positive and negative terminals of the winding in excitation of the alternator, the first resistor, the first output of which is connected to the first output of the device, the second, third resistors and an additional resistor are introduced, the negative output of the field winding through the second resistor connected to the anodes of the main and additional thyristors, the cathode of the main thyristor connected to the second output of the device and the anode of the fourth diode connected by the cathode to the fourth terminal of the device, and the control electrode with the cathode of the additional thyristor, the second terminal of the first rubber the stator is directly connected to the first output of the saturation inductor, the second output of which through the third resistor is connected to the cathode of the third diode, the cathode of the second diode is connected to the control electrode of the additional thyristor.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства начального возбуждения генератора переменного тока; на фиг. 2 - диаграммы изменения магнитного состояния дросселя насыщения; на фиг. 3 - согласование характеристик устройства и регулятора напряжения. In FIG. 1 shows a functional diagram of a device for the initial excitation of an alternator; in FIG. 2 is a diagram of a change in the magnetic state of a saturation inductor; in FIG. 3 - coordination of the characteristics of the device and the voltage regulator.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 фазные выводы генератора переменного тока, отрицательный 3 и положительный 4 выводы обмотки возбуждения, основной тиристор 5, четвертый диод 6, дополнительный тиристор 7, дроссель 8 насыщения, второй диод 9, стабилитрон 10, вентильный элемент 11, первый резистор 12, третий диод 13, третий резистор 14, второй резистор 15. The device contains the first 1 and second 2 phase leads of the alternator, negative 3 and positive 4 leads of the field winding, the main thyristor 5, the fourth diode 6, the additional thyristor 7, the inductor 8 saturation, the second diode 9, the zener diode 10, the valve element 11, the first resistor 12, third diode 13, third resistor 14, second resistor 15.

На фиг. 2: а - исходное магнитное состояние сердечника дросселя насыщения, б - промежуточное магнитное состояние в течение цикла перемагничивания, в - момент начала формирования сигнала управления, г - граничное промежуточное магнитное состояние. In FIG. 2: a - the initial magnetic state of the core of the saturation inductor, b - the intermediate magnetic state during the magnetization reversal cycle, c - the moment the control signal is generated, d - the boundary intermediate magnetic state.

На фиг. 3 приняты обозначения: U_в - напряжение возбуждения, U - напряжение генератора, U₁ - остаточное напряжение, U₂ - напряжение включения регулятора напряжения, U₃ - напряжение отключения устройства; 1 - характеристика устройства начального возбуждения, II - фрагмент характеристики регулятора напряжения.In FIG. 3 designations are accepted: U _в - excitation voltage, U - generator voltage, U ₁ - residual voltage, U ₂ - voltage regulator on voltage, U ₃ - device off voltage; 1 - characteristic of the initial excitation device, II - fragment of the characteristics of the voltage regulator.

Устройство начального возбуждения генератора переменного тока содержит дроссель 8 насыщения, первый вывод которого подключен к катоду стабилитрона 10, соединенного анодом с анодом вентильного элемента 11, а второй вывод - к аноду второго диода 9, третий диод 13, подсоединенный анодом к катоду вентильного элемента 11, основной тиристор 5, четвертый диод 6, первый 1, и второй 2 выводы устройства для подключения к фазным выводам генератора переменного тока, третий 3 и четвертый 4 выводы устройства для подключения соответственно к отрицательному и положительному выводам обмотки возбуждения генератора переменного тока, первый резистор 12, первый вывод которого соединен с первым 1 выводом устройства, второй 15, третий 14 резисторы и дополнительный тиристор 7. The initial excitation device of the alternating current generator contains a saturation inductor 8, the first output of which is connected to the cathode of the zener diode 10 connected by the anode to the anode of the valve element 11, and the second output to the anode of the second diode 9, the third diode 13 connected by the anode to the cathode of the valve element 11, the main thyristor 5, the fourth diode 6, the first 1, and second 2 conclusions of the device for connecting to the phase terminals of the alternator, the third 3 and fourth 4 conclusions of the device for connecting respectively to negative and ozhitelnomu conclusions excitation winding of the alternator, a first resistor 12, a first terminal coupled to a first terminal device 1, the second 15, third 14 and additional resistors 7 thyristor.

Отрицательный вывод обмотки возбуждения через второй резистор 15 подключен к анодам основного 5 и дополнительного 7 тиристоров, катод основного тииристора 5 соединен с вторым выводом 2 устройства и анодом четвертого диода 6, подсоединенного катодом к четвертому выводу 4 устройства, а управляющий электрод - с катодом дополнительного тиристора 7. Второй вывод первого резистора 12 непосредственно подключен к первому выводу дросселя насыщения 8, второй вывод которого через третий резистор 14 подключен к катоду третьего диода 13, катод второго диода 9 подключен к управляющему электроду дополнительного тиристора 7. The negative terminal of the field winding through the second resistor 15 is connected to the anodes of the main 5 and additional 7 thyristors, the cathode of the main thyristor 5 is connected to the second terminal 2 of the device and the anode of the fourth diode 6 connected by the cathode to the fourth terminal 4 of the device, and the control electrode is connected to the cathode of the additional thyristor 7. The second output of the first resistor 12 is directly connected to the first output of the saturation inductor 8, the second output of which through the third resistor 14 is connected to the cathode of the third diode 13, the cathode of the second diode 9 is connected to the control electrode of the additional thyristor 7.

Предложенное устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Вход устройства 1, 2 подключен к фазным выводам генератора переменного тока, а выход 3, 4 соединен с обмоткой возбуждения генератора и включен параллельно управляемому выпрямителю регулятора напряжения. Параметры основных элементов схемы выбраны таким образом, что остаточное напряжение генератора переменного тока насыщает сердечник дросселя насыщения 8, благодаря чему отпираются тиристоры 7, 5 и указанное напряжение прикладывается к обмотке возбуждения. The input of the device 1, 2 is connected to the phase terminals of the alternating current generator, and the output 3, 4 is connected to the excitation winding of the generator and is connected in parallel to the controlled rectifier of the voltage regulator. The parameters of the main elements of the circuit are selected in such a way that the residual voltage of the alternating current generator saturates the core of the saturation inductor 8, so that the thyristors 7, 5 are unlocked and the indicated voltage is applied to the excitation winding.

Выбор параметров стабилитрона 10 и третьего резистора 14 определяют начало регулирования, основанного на перемагничивании дросселя насыщения 8 по полупериодам. В один полупериод ток размагничивания протекает по цепи 1, 12, 8; 14, 13, 2, что вызывает перемещение точки отражающей магнитное состояние на диаграмме фиг. 2, из положения I в положение II. The choice of parameters of the zener diode 10 and the third resistor 14 determine the beginning of regulation based on the magnetization reversal of the saturation inductor 8 over half-cycles. In one half-cycle, the demagnetization current flows along circuit 1, 12, 8; 14, 13, 2, which causes the displacement of the point reflecting the magnetic state in the diagram of FIG. 2, from position I to position II.

В следующий полупериод за счет действия цепочки 1, 12, 10, 11, 2 магнитное состояние дросселя насыщения 8 перемещается в точку в, где формируется сигнал управления тиристорами 7, 5. Угол управления тиристорами пропорционален положению точки б, которое в свою очередь зависит от приложенного напряжения. Точка г на диаграмме является граничной и соответствует напряжению U₃ на фиг. 3, что соответствует отключению устройства и передаче функции возбуждения штатному регулятору возбуждения. Параметры устройства должны обеспечивать его срабатывание при значениях ниже U₁, обеспечивать характеристику возбуждения генератора переменного тока, а напряжение отключения U₃ быть выше порога срабатывания U₂ регулятора напряжения.In the next half-cycle, due to the action of chain 1, 12, 10, 11, 2, the magnetic state of the saturation inductor 8 moves to point c, where the control signal of thyristors 7, 5 is generated. The angle of control of the thyristors is proportional to the position of point b, which in turn depends on the applied voltage. The point r in the diagram is boundary and corresponds to the voltage U ₃ in FIG. 3, which corresponds to turning off the device and transferring the excitation function to a regular excitation regulator. The parameters of the device must ensure its operation at values below U ₁ , provide the characteristic of the excitation of the alternator, and the disconnect voltage U ₃ be higher than the threshold U ₂ voltage regulator.

Claims

Initial excitation device of an alternating current generator, comprising a saturation inductor, the first terminal of which is connected to the cathode of a zener diode connected by the anode to the anode of the valve element, and the second terminal is connected to the anode of the second diode, the third diode is connected by the anode to the cathode of the valve element, main thyristor, fourth diode, , the first and second conclusions of the device for connecting to the phase terminals of the alternator, the third and fourth conclusions of the device for connecting, respectively, to the negative and put to the output terminals of the excitation winding of the alternator, the first resistor, the first output of which is connected to the first output of the device, characterized in that, in order to increase the sensitive device and low voltage of the alternator and to disable the device after the initial excitation, the second and third resistors are introduced and additional thyristor, and the negative terminal of the field winding through the second resistor is connected to the anodes of the main and additional thyristors, the cathode of the main thyristor and connected to the second terminal of the device and the anode of the fourth diode connected by the cathode to the fourth terminal of the device, and the control electrode to the cathode of the additional thyristor, the second terminal of the first resistor is directly connected to the first terminal of the saturation reactor, the second terminal of which is connected to the cathode of the third diode through the third resistor , the cathode of the second diode is connected to the control electrode of the additional thyristor.