УСТРОЙСТВО ФОРСИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ АВТОНОМНОГО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
DEVICE TO FORCE EXCITATION OF FREE-RUNNING SYNCHRONOUS GENERATOR

Изобретение относится к области электротехники, в частности систем автоматического регулирования возбуждения синхронных машин.
Известен автоматический регулятор напряжения синхронного генератора [RU 2465717 С1, 29.07.2011], состоящий из измерителя напряжения, первого сумматора, ПИД-регулятора, второго сумматора, усилителя, генератора инициирующих импульсов, формирователя уставки, аналого-цифрового преобразователя, вычислителя энергии сигнала, блока задержки, вычислителя параметров регулирования, блока усреднения. Вычислитель параметров регулирования выполнен в виде процессорного устройства, работающего по алгоритму сверхбыстрого отжига.
Известно устройство для форсировки возбуждения синхронных машин [SU 1107245, 07.08.1984], содержащее первый пороговый элемент, первый вход которого соединен с выходом датчика текущего значения напряжения на шинах синхронной машины, второй вход - с источником уставки включения форсировки, а выход - с первым входом первого логического элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход второго порогового элемента, первый вход которого соединен с источником уставки по положительному ускорению, а второй вход - с первым входом сумматора и через дифференциатор с выходом датчика скольжения, который подключен также к второму входу сумматора, выход которого связан с усилителем-ограничителем положительного сигнала, и ключ, управляющий вход которого связан с выходом первого логического элемента ИЛИ.
Наиболее близким по сути является устройство, реализующее способ автоматического регулирования возбуждения автономных синхронных генераторов в режимах внезапного изменения нагрузки с использованием предварительного воздействия на их возбуждение для улучшения качества регулирования напряжения, в соответствии с которым указанное опережение выбирают меньшим интервала времени, определяемого отношением величины начального мгновенного изменения напряжения генератора при коммутации нагрузки к величине максимальной скорости его восстановления по огибающей амплитуд, например, в два раза (см. SU 511663, 22.09.76).
Недостатками известных устройств и устройства-прототипа являются невозможность их применения в условиях отсутствия доступа к электрическим цепям коммутируемой нагрузки при питании удаленных потребителей (например, при питании электропотребителей воздушного судна от наземного электроагрегата в ходе наземного обслуживания).
Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы удаленных потребителей, чувствительных к качеству выходного напряжения в моменты их коммутации с электроагрегатом в условиях отсутствия доступа к электрическим цепям коммутируемой нагрузки.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройство форсирования возбуждения автономного синхронного генератора, содержащее последовательно соединенные синхронный генератор и коммутационную аппаратуру генератора, а также блок регулирования возбуждения генератора, вход которого объединен с входом коммутационной аппаратуры генератора, а выход соединен с обмоткой возбуждения синхронного генератора, n потребителей в составе последовательно соединенных ручного коммутационного аппарата, коммутационной аппаратуры нагрузки и коммутируемой нагрузки, а входы потребителей объединены и соединены с выходом коммутационной аппаратуры генератора, дополнительно введены η автономных устройств подачи сигнала о включении нагрузок в составе последовательно соединенных устройства формирования сигнала и радиопередающего устройства, установленных на рукоятках ручных коммутационных аппаратов, а также последовательно соединенные радиоприемное устройство и блок управления форсированием возбуждения, выход которого соединен со вторым входом блока регулирования возбуждения генератора.
Автономное устройство подачи сигнала о включении нагрузки установлено на рукоятке ручного коммутационного аппарата и предназначено для фиксации момента прикосновения оператора к рукоятке ручного коммутационного аппарата и передачи сигнала по радиоинтерфейсу в блок управления форсированием возбуждения. Оно в свою очередь состоит из последовательно соединенных устройства формирования сигнала прикосновения оператора и радиопередающего устройства.
В качестве устройства формирования сигнала прикосновения оператора может быть применен сенсорный датчик емкостного типа (см., например, «Электронные компоненты» №2, 2009, с. 65-67).
Радиопередающее устройство может быть выполнено на основе соответствующей интегральной микросхемы, реализующей на физическом уровне беспроводную передачу данных по интерфейсу Wi-Fi, Zig-Вее, Bluetooth, GSM или CDMA с возможностью задания адреса передатчика (см., например, «Новости электроники» №13, 2009, с. 25-28).
Радиоприемное устройство предназначено для беспроводного приема и идентификации сигнала от радиопередающего устройства по соответствующему ему адресу.
Радиоприемное устройство может быть выполнено на основе соответствующей интегральной микросхемы, реализующей на физическом уровне беспроводной прием данных по интерфейсу Wi-Fi, Zig-Bee, Bluetooth, GSM или CDMA с возможностью идентификации адреса передатчика (см., например, «Новости электроники» №13, 2009, с. 25-28).
Блок управления форсированием возбуждения предназначен для получения сигнала от радиоприемного устройства, его идентификации по адресу, выбора из массива, хранящегося в памяти блока импульса, соответствующего данному сигналу, причем величина тока возбуждения должна соответствовать амплитуде импульса, а длительность форсирования возбуждения - его продолжительности и выработке на своем выходе сигнала форсирования возбуждения, поступающего в обмотку возбуждения синхронного генератора через блок регулирования возбуждения.
Блок управления форсированием возбуждения может быть выполнен в виде микропроцессорного устройства с энергонезависимой памятью (см., например, «Компоненты и технологии» №7, 2012 с. 12-14).
Сущность изобретения заключается в опережении момента начала форсирования возбуждения по отношению к моменту включения нагрузки. Опережение достигается за счет формирования и передачи по радиоинтерфейсу упреждающего сигнала о форсировании возбуждения при прикосновении оператора к рукоятке ручного коммутационного элемента.
Структурная схема устройства форсирования возбуждения автономного синхронного генератора изображена начертеже.
Устройство содержит синхронный генератор 1, блок регулирования возбуждения генератора 2, коммутационную аппаратуру генератора 3, блок управления форсированием возбуждения 4, радиоприемное устройство 9, n потребителей в составе коммутационной аппаратуры нагрузки 5, коммутируемой нагрузки 6, ручного коммутационного аппарата 7 с закрепленным на нем автономным устройством подачи сигнала о включении нагрузки, установленным на рукоятке ручного коммутационного аппарата 8.
Устройство работает следующим образом. При включении нагрузки 6 путем воздействия оператора на рукоятку ручного коммутационного аппарата 7 до момента замыкания его контактов происходит срабатывание устройства формирования сигнала, установленного в автономном устройстве подачи сигнала о включении нагрузки 8, которое закреплено на рукоятке ручного коммутационного аппарата. На выходе устройства появляется сигнал, свидетельствующий о предстоящем включении нагрузки, соответствующий ее мощности и типу. Далее этот сигнал посредством радиопередающего устройства транслируется в эфир. После приема данного сигнала радиоприемным устройством 9 и идентификации его по адресу передающего устройства он передается в блок управления форсированием возбуждения 4. В блоке управления форсированием возбуждения происходит выбор импульса, соответствующего поступающему сигналу из массива, хранящегося в памяти блока, причем величина тока возбуждения соответствует амплитуде импульса, а длительность форсирования возбуждения - его продолжительности. Далее на выходе блока формируется сигнал форсирования возбуждения, поступающий в обмотку возбуждения синхронного генератора через блок регулирования возбуждения.
Таким образом, начало форсирования возбуждения генератора наступает с необходимым опережением по отношению к моменту включения нагрузки.
При сбросе нагрузки последовательность работы элементов в схеме сохраняется прежней, причем вместо форсирования возбуждения осуществляется развозбуждение.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как существующий на данный момент уровень техники позволяет его реализовать.
Использование предлагаемого устройства регулирования возбуждения позволит повысить качество регулирования напряжения, синхронных генераторов при коммутации мощных нагрузок, а именно снизить провалы и выбросы напряжения, время наступления установившегося режима и тем самым повысить надежность работы потребителей, чувствительных к качеству питающего напряжения.