УСТРОЙСТВО ТОРМОЖЕНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ

Техническое решение относится к области электроэнергетики и используется в системах торможения гидроагрегатов ГЭС.
Известно, что торможение синхронной машины происходит в результате возникновения потерь в машине. Так как большинство потерь уменьшается с уменьшением скорости машины, естественное торможение становится менее эффективным с уменьшением скорости и при наличии протечек в турбине (насосе) может прекратиться.
Для повышения эффективности торможения агрегата используются механические тормоза (Аршеневский Н.И. Переходные процессы насосных станций. М. Энергия, 1980 г.).
Основным недостатком конструкции является засорение обмоток синхронной машины продуктами срабатывания тормозных колодок, приводящие к ухудшению изоляции обмоток этой синхронной машины.
Этого недостатка лишено устройство для электрического торможения ротора синхронной машины по А.С. №904161, сущность которого заключается в том, что в обмотку статора синхронной машины подается выпрямленный (постоянный) ток, в результате чего создаются дополнительные потери.
Недостатком этого устройства является значительная мощность необходимая для осуществления торможения (более 100 КВт для торможения гидроагрегата 250000 КВт).
Целью настоящего изобретения является повышение экономичности режима работы синхронной машины, сокращение времени торможения.
Технический результат заявляемого решения - снижение мощности потребляемой от сети, достигается в результате использования в установке торможения синхронной машины накопителя энергии вместо непосредственного выпрямительного устройства, используемого в аналоге.
Схема прототипа меняется таким образом, что в схему вводится накопитель энергии.
Осуществление изобретения
Устройство торможения включает в себя выпрямитель питания, накопитель энергии, коммутирующее устройство и представляет последовательное соединение выпрямителя питания, накопителя энергии и коммутирующего устройства. Вход установки торможения соединен с питающей сетью, а выход - с обмотками статора синхронной машины. Установка торможения выполняется с использованием накопителя энергии, т.е. устройства, способного длительное время накапливать энергию, а затем выдавать ее на объект в виде кратковременного импульса большой мощности.
Накопитель энергии может быть выполнен в разных вариантах в зависимости от мощности и конструкции гидроагрегата, т.е. требуемой энергии, необходимой для реализации торможения агрегата. Например, для машин мощностью 1,0÷10 МВт целесообразно использовать накопитель в виде индуктивной конструкции для машин мощностью 10,0÷100 МВт - накопитель в виде емкостной конструкции. Для машин большей мощности - накопитель в виде механической конструкции - ударного генератора. Выбор конкретной конструкции накопителя определяется на основании технико-экономического обоснования.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема предлагаемого устройства торможения.
На фиг.1 представлена схема устройства торможения, где
1 - Выпрямитель питания,
2 - накопитель,
3 - коммутирующее устройство,
4 - синхронная машина.
Ток из сети проходит через выпрямитель питания 1 и далее выпрямленный ток поступает в элемент 2, используемый для питания накопителя энергии. При готовности накопителя энергии к работе коммутирующее устройство (элемент 3) включает накопитель энергии на обмотку статора синхронной машины (элемент 4).
Выход коммутирующего устройства подключен соединительным проводником к выводу обмотки статора синхронной машины, другой вывод обмотки присоединен к общему проводнику устройства.
При замыкании коммутирующего устройства происходит выдача накопительной энергии в обмотку статора синхронной машины.
На фиг.2 представлен накопитель энергии, выполненный в виде емкостной конструкции.
Схема емкостной конструкции включает:
- зарядное сопротивление Rз,
- зарядную емкость Сз.
На фиг.3 представлен накопитель энергии, выполненный в виде индуктивной конструкции.
Схема индуктивной конструкции включает:
- зарядное сопротивление Rз,
- зарядную индуктивность Lз.
На фиг.4 представлен накопитель энергии, выполненный в виде механической конструкции - ударного генератора.
Где: Д - приводной двигатель,
М - маховик,
Г - генератор.
Пример реализации
Для торможения гидроагрегата 250000 КВт ГЭС необходима мощность 100 КВт в течении 200 секунд, т.е. 20 МДж.
Емкостный накопитель на 20 МДж при КПД зарядки 50% и времени зарядки 2000 секунд потребляет 20 КВт при массе 4000 кг.
Ударный генератор на аналогичные параметры включает генератор 100 КВт массой 1000 кг, маховик массой 1000 кг и приводной двигатель 10 КВт массой 100 кг. Таким образом, применение накопителя энергии позволяет сократить потребление мощности из сети в 10÷20 раз.