ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ БЕСЩЕТОЧНОЙ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ

Область техники
Полезная модель относится к области моделирования электрических систем и может быть использована для работы в модельной системе возбуждения, состоящей из контура возбуждения и автоматического регулятора возбуждения.
Уровень техники
В настоящее время для возбуждения синхронных генераторов широко применяются бесщеточные системы возбуждения (БСВ). Применение БСВ благодаря их главному достоинству - отсутствию скользящего контакта в цепи обмотки ротора турбогенератора, позволяет обеспечить возбуждение сверхмощных машин. Кроме того, использование БСВ приводит к существенному уменьшению массогабаритных показателей аппаратуры возбуждения. Бесщеточные системы возбуждения широко применяются также для генераторов малой мощности.
Бесщеточный возбудитель представляет собой синхронный генератор обращенного исполнения, якорь которого с обмоткой переменного тока и диодным выпрямителем жестко соединен с ротором возбужденного генератора. Обмотка возбуждения возбудителя расположена на его статоре.
Известна синхронная машина [1], принимаемая за прототип, в качестве возбудителя которой используется бесколлекторная многофазная машина переменного тока. Якорь возбудителя жестко связан с валом синхронной машины, а его обмотка соединяется с обмоткой синхронной машины через твердые выпрямители, смонтированные на валу агрегата и вращающиеся вместе с ним.
В связи с тем, что в конструкции модельных энергоблоков установка дополнительных элементов на общий вал не предусмотрена, создание точной физической модели бесщеточной системы возбуждения в варианте, когда синхронный генератор-возбудитель и основной синхронный генератор находятся на одном валу, затруднена.
Раскрытие полезной модели
Технический результат полезной модели - создание модельной бесщеточной системы возбуждения для испытаний натурных регуляторов возбуждения, обеспечивающей адекватное по динамическим характеристикам физическое представление бесщеточной системы возбуждения.
Модель бесщеточной системы возбуждения содержит: диодный синхронный генератор-возбудитель и основной синхронный генератор, соединенные посредством согласующего трансформатора и выпрямителя. Отличительной особенностью модельной бесщеточной системы возбуждения является то, что генератор-возбудитель и основной синхронный генератор не имеют общего вала, в качестве генератора-возбудителя используют синхронный генератор, обмотка переменного тока которого расположена на статоре, а обмотка возбуждения - на роторе возбудителя.
Осуществление полезной модели
Сущность полезной модели поясняет схема, изображенная на фигуре.
На фигуре показаны синхронный генератор-возбудитель 1, обмотка возбуждения 2 возбудителя, согласующий трансформатор 3, выпрямитель 4, основной синхронный генератор 5, обмотка возбуждения 6 синхронного генератора.
Регулирование возбуждения основного генератора осуществляется путем управления током обмотки возбуждения возбудителя.
В контуре обмотки возбуждения 2 возбудителя ток задается тиристорным (или полупроводниковым) возбудителем 7 или любым другим типом возбудителя.
Питание тиристорного возбудителя 7 осуществляется от сети (или генератора) через вентильный трансформатор 8.
вв
вв
Тиристорный возбудитель 7 формирует напряжение возбуждения генератора-возбудителя 1 U. Это напряжение создает такой ток возбуждения генератора-возбудителя I, который обеспечивает необходимый ток обмотки возбуждения 6 основного синхронного генератора 5 и, следовательно, необходимое напряжение основного синхронного генератора.
В качестве синхронного генератора-возбудителя 1 используются модельные синхронные генераторы, в номинальном режиме их линейное напряжение выбирается примерно равным 100 В, чтобы при больших кратностях форсировки, задаваемых регулятором для увеличения быстродействия, напряжение статора синхронного генератора-возбудителя ограничивалось областью насыщения на уровне 220-240 В. Это обеспечивает ограничение тока возбуждения генератора на уровне двух номинальных токов.
Для получения номинального тока обмотки возбуждения 6 синхронного генератора 5 при напряжении статора синхронного генератора-возбудителя 1, равном 100 В, служит согласующий трансформатор 3 с переменным коэффициентом трансформации, обеспечивающим номинальный ток возбуждения генератора 5 для генераторов с разными параметрами цепи обмотки возбуждения.
Пониженное напряжение с согласующего трансформатора 3 выпрямляется диодным мостом 4, выполненным в виде трехфазной мостовой схемы.
В модели БСВ предусмотрена возможность заведения сигнала обратной связи по скорости основного генератора для коррекции вращения ротора возбудителя.
Источники информации
1. Пат. SU 72177 Классы МПК7: H02K 19/12 H02K 13/14. Синхронная машина. Опубл. 03.08.1959.