БЕСЩЕТОЧНОЕ ВОЗБУДИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области преобразовательной техники и может быть использована для питания обмотки возбуждения синхронных двигателей.
Известно бесщеточное возбудительное устройство (см. Техническое описание и инструкция по эксплуатации безщеточных возбудительных устройств серии БИУП IВЖ.579ю 048 Т.О.), содержащее обмотку возбуждения двигателя, первый вывод которой соединен с положительным выходом трехфазного выпрямителя, питаемого обмотками ротора, а второй вывод подключен к отрицательному выходу трехфазного выпрямителя, защитную цепь, состоящую из коммутирующего тиристора, анод, которого соединен с линией соединения первого вывода обмотки возбуждения двигателя и положительного выхода трехфазного выпрямителя, а катод соединен с линией соединения второго вывода обмотки возбуждения двигателя и отрицательного выхода трехфазного выпрямителя, демпфирующую цепь, состоящую из последовательно соединенных конденсатора и резистора, подключенную параллельно коммутирующему тиристору, систему управления коммутирующего тиристора, состоящую из стабилитрона, катод которого соединен с анодом коммутирующего тиристора, а анод соединен с одной из обкладкой конденсатора и электрически связан с управляющим электродом коммутирующего тиристора, причем вторая обкладка конденсатора соединена с катодом коммутирующего тиристора.
GT
Недостатком известного устройства является следующее: применение в системе управления коммутирующего тиристора стабилитрона и конденсатора, шунтирующего цепь управления коммутирующего тиристора обусловливает формирование тока управления, имеющего малую скорость нарастания тока управления, поэтому коммутирующий тиристор включается при токе управления сравнимым со значением отпирающего тока I, что определяет
сравнительно малые значения площади области первоначального включения, формируемой в области управляющего электрода тиристорной структуры, и, соответственно, выделение в этой области повышенной электрической коммутационной энергии потерь и повышение температуры перегрева этой области на этапе включения в результате повышенной локализации разрядного тока демпфирующей цепи, скорость нарастания которого ограничена лишь паразитной индуктивностью разрядного контура. Это снижает надежность работы коммутирующего тиристора и, соответственно, устройства в целом.
Технический результат заключается в повышении надежности работы бесщеточных возбудительных устройств за счет формирования импульсов тока управления тиристоров с оптимальными значениями амплитуды, скорости нарастания и длительности, а также за счет снижения скорости нарастания тока через коммутирующий тиристор открытом состоянии.
Технический результат достигается тем, что в бесщеточном возбудительном устройстве, содержащем обмотку возбуждения двигателя, первый вывод которой соединен с положительным выходом трехфазного выпрямителя, питаемого обмотками ротора, а второй вывод подключен к отрицательному выходу трехфазного выпрямителя, защитную цепь, состоящую из коммутирующего тиристора, анод, которого соединен с линией соединения первого вывода обмотки возбуждения двигателя и положительного выхода трехфазного выпрямителя, а катод соединен с линией соединения второго вывода обмотки возбуждения двигателя и отрицательного выхода трехфазного выпрямителя, демпфирующую цепь, состоящую из последовательно соединенных конденсатора и резистора, подключенную параллельно коммутирующему тиристору, в системе управления коммутирующего тиристора катод стабилитрона через зарядный резистор соединен с анодом коммутирующего тиристора, а точка соединения анода стабилитрона и одной обкладки первого конденсатора через первый разрядный резистор подключена к точке соединения одной из обкладок второго конденсатора, вторая обкладка которого соединена с катодом коммутирующего тиристора, и с анодом динистоpa,
катод которого через второй разрядный резистор соединен с управляющим электродом коммутирующего тиристора, при этом вторая обкладка второго конденсатора подключена к катоду коммутирующего тиристора. Резистор в демпфирующей цепи может быть выполнен в виде однослойной катушки индуктивности или в виде катушки индуктивности с магнитным сердечником. Демпфирующая цепь дополнительно содержит последовательно включенную индуктивность.
На фиг.1 изображено бесщеточное возбудительное устройство, содержащее обмотку возбуждения 1, один конец которой подключен к положительному выходу трехфазного выпрямителя 2, питаемого напряжением с обмоток ротора 3, а второй конец к отрицательному выходу трехфазного выпрямителя 2. Параллельно выходу трехфазного выпрямителя 2, подключены защитная цепь, содержащая коммутирующий тиристор 4, анод которого соединен с положительным выходом трехфазного выпрямителя 2, а катод с его отрицательным выходом, система управления, включенная параллельно коммутирующему тиристору 4 и состоящая из стабилитрона 5, катод которого через зарядный резистор 6 соединен с анодом коммутирующего тиристора 4, а анод - с одной из обкладок первого конденсатора 7, другая обкладка которого соединена с катодом коммутирующего тиристора 4. Точка соединения анода стабилитрона 5 и одной обкладки первого конденсатора 7 через первый разрядный резистор 8 подключена к точке соединения одной из обкладок второго конденсатора 9, вторая обкладка которого соединена с катодом коммутирующего тиристора 4, и с анодом динистора 10, катод которого через второй разрядный резистор 11 соединен с управляющим электродом коммутирующего тиристора 4. Параллельно аноду и катоду коммутирующего тиристора 4 подключена демпфирующая цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора 12 и резистора 13. Резистор 13 в демпфирующей сети может быть выполнен в виде однослойной катушки индуктивности или катушки индуктивности с магнитным сердечником. Демпфирующая
цепь дополнительно может содержать индуктивность 14, последовательно включенную в демпфирующую цепь.
Устройство работает следующим образом.
Возбуждение в обмотку 1 подается при синхронизации двигателя и его работе в синхронном режиме. Напряжение, возникающее в обмотках 3 якоря двигателя, выпрямляется трехфазным выпрямителем 2 и прикладывается в обмотке 1 возбуждения двигателя.
Защитная цепь предназначена для защиты диодов трехфазного выпрямителя 2 от перенапряжений, возникающих в обмотке 1 возбуждения двигателя при пуске, и обеспечения самого пуска двигателя в связи с односторонней проводимости трехфазного выпрямителя 2. Защитная цепь открывается анодным напряжением положительной полярности, наводимым в обмотке 1 возбуждения двигателя при пуске и других переходных режимах. Включение коммутирующего тиристора 2 осуществляется следующим образом. При нарастании напряжения на его аноде до величины напряжения пробоя стабилитрона 5, последний включается и через зарядный резистор 6 начинает заряжаться первый конденсатор 7, который через первый разрядный резистор 8 заряжает второй конденсатор 9. При достижении на втором конденсаторе 9 порогового напряжения динистора 10, последний переключается в открытое состояние и конденсаторы 7 и 9 разряжаются через цепь управления коммутирующего тиристора 2. Причем разряд второго конденсатора 9 осуществляется через второй разрядный резистор 11, динистор 10, разряд первого конденсатора 7 осуществляется через первый разрядный резистор 8, динистор 10 и второй разрядный резистор 11. В результате этого при соответствующем подборе величины порогового напряжения динистора 10 и параметров разрядных элементов достигается формирование импульса тока управления коммутирующего тиристора 4 с оптимальными параметрами для надежного включения: амплитуда тока управления не менее 1 А, скорость нарастания тока управления не менее 1 А/мкс и длительность не менее времени включения тиристора. При этих значениях параметров тока управления обеспечивается
более надежная работа коммутирующего тиристора за счет формирования в области управляющего электрода максимально возможной площади области первоначального включения. На этапе включения через коммутирующий тиристор 4 протекает также разрядный ток демпфирующей цепи. Введение в нее дополнительной последовательно включенной индуктивной составляющей снижает скорость нарастания разрядного тока, что обусловливает снижение электрических потерь в области первоначального включения.
По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет повысить надежность работы бесщеточных возбудительных устройств за счет формирования импульсов тока управления коммутирующего тиристора с оптимальным значением скорости нарастания и амплитуды, а также за счет снижения скорости нарастания разрядного тока демпфирующей цепи.