УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРИ ОТКЛЮЧЕНИИ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ ОТ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ
DEVICE FOR MAGNETIC FIELD KILLING WHEN SYNCHRONOUS MACHINE EXCITATION WINDING IS DISCONNECTED FROM POWER SUPPLY

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.
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).
Недостатком известного устройства является его сложность и высокая стоимость.
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).
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.
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.
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.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
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.
Подключение параллельно емкостному элементу разрядного резистора позволяет рассеивать накопленную в конденсаторе энергию.
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.
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.
Параллельно конденсатору 9 подключен разрядный резистор 10.
Устройство для гашения магнитного поля работает следующим образом.
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.
Таким образом достигается возможность применения обычного коммутационного аппарата без повышенных коммутационных свойств при эффективном гашении магнитного поля.
В данном варианте схемы гашение поля происходит автоматически при любом разрыве цепи между данной схемой и источником питания 2.