Бесщеточное возбудительное устройство
Полезная модель относится к области преобразовательной техники и может быть использована для питания обмотки возбуждения синхронных двигателей. Устройство содержит обмотку возбуждения, один конец которой подключен к положительному выходу трехфазного выпрямителя, питаемого напряжением с обмоток ротора, а второй конец к отрицательному выходу трехфазного выпрямителя. Параллельно выходу трехфазного выпрямителя подключены защитная цепь, содержащая коммутирующий тиристор, анод которого соединен с положительным выходом трехфазного выпрямителя, а катод с его отрицательным выходом, система управления, включенная параллельно коммутирующему тиристору и состоящая из стабилитрона, катод которого через зарядный резистор соединен с анодом коммутирующего тиристора, а анод с одной из обкладок первого конденсатора, другая обкладка которого соединена с катодом коммутирующего тиристора. 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 динистора, катод которого через второй разрядный резистор соединен с управляющим электродом коммутирующего тиристора. Параллельно аноду и катоду коммутирующего тиристора подключена демпфирующая цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора и резистора. Резистор в демпфирующей сети может быть выполнен в виде однослойной катушки индуктивности или катушки индуктивности с магнитным сердечником. Демпфирующая цепь дополнительно может содержать индуктивность, последовательно включенную в демпфирующую цепь. 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.
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.
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 GT, 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.
1. Бесщеточное возбудительное устройство, 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, анод которого соединен с одной из обкладок конденсатора и электрически связан с управляющим электродом коммутирующего тиристора, вторая обкладка конденсатора соединена с катодом коммутирующего тиристора, отличающееся тем, что 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 динистора, катод которого через второй разрядный резистор соединен с управляющим электродом коммутирующего тиристора, при этом вторая обкладка второго конденсатора подключена к катоду коммутирующего тиристора.
2. Бесщеточное возбудительное устройство по п.1, отличающееся тем, что резистор в демпфирующей цепи выполнен в виде однослойной катушки индуктивности.
3. Бесщеточное возбудительное устройство по п.1, отличающееся тем, что резистор в демпфирующей цепи выполнен в виде катушки индуктивности с магнитным сердечником.
4. Бесщеточное возбудительное устройство по п.1, отличающееся тем, что демпфирующая цепь дополнительно содержит последовательно включенную индуктивность.
