Устройство для включения синхронного генератора на параллельную работу

ОП ИСАИИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о >738О47.

Союз Советских

Социалистических

Республнк

1 Г Ь À ВЖ Г,Р, (61) Дополнительное к авт, свил-ву— (22).1аквле о11.03.77 (21) 2 463693/24-07 (5! )М. Кл . с присоединением заявки J%

Н 02 3 3/42

Государственный камнтет (2 1)П риоритс т

Опубликовано 30.05.80. Ьк1ллетень Ме 20 до делам нзабретеннй н открытий (53) УДК621 316 .729(088.8) Дата опубликования описания 02.0С1,80

Н. A. Лазаревский, А. E. Драпкин, Л. Н. Карпиловский, С. И. Раскин, И. Н. 11льинский ц Б. Д. Ганднй (72) Авторы изобретения

1 (71) Зая витель

{" 1) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ СИНХРОННОГО

ГЕНЕРАТОРА НА ПАРАЛЛЕЛЬНУК1 РАБОТУ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области автоматической синхронизации судовых синхронных генераторов при их включении на параллельную ра»-боту.

Известно устройство для включения на параллельную работу методом грубой синхронизации синхронных генераторов, Осно» ванное на выделении напряжения биений, контроля разности частот и синхрониза,0 ции с последующей подгонкой частоты для .уравнивания частот синхронизируемых генераторов, содержащее блок выходных сиг налов и напряжения питания, блок контроля разности частот, блок контроля синх15 рони.1ации и блок подгонки частоты 11) .

Недостатком этого устройства являет» ся черезмерная сложность и большое количество активных элементов, снижающие его надежность, особенно при эксплуатации и в судовых условиях.

Известно также устройство для включения на параллельнук> работу методом грубой синхронизации синхронных генераторов, 2 основанное на сравнении частоты дизельгенератора с частотой судовой сети н включении генератора в судовую сеть через реактор при достижении разности частот определенного значения, содержащее исполнительпый элемент в виде реле разности частот (РРЧ) и систему вспомогательных реле (2 .

Недос.татком этого устройства является возможность и (дачи ложного сигнала при превышении текущим значением на1тряжения огибающей. биений заданного порога срабатывания при первом включении, а также низкая надежность и сложность конст рукции благодаря значительному количест ! ву вспомогательных реле.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для включения синхронного генератора на параллельную работу, содержащее выпрямители с axona ìè для включения на разность напряжений подключаемого и рабоФ тающего генераторов и исполнительный элемент выполненный в виде блока cpG

738047 з Мгновенное значение суммарного напряд- жения (напряжения биений) определяется как ь г 1 г а

0 -U +0 -О sIncu <+ 0 мсо +, (2.)

Если напряжения сравниваемых частот ! равны, то есть нения, к одному из входов которого чере фильтр нижних частот подключен выход о ного иа выпрямителей Pj-. В этом устройстве для получения постоянного времеHN опереженич использованы сложные каналы получения производных „кроме того имеется16лок запрета по разности частот, что так же усложняет устройство в целом.

Цель изобретения - упрощение устройства - достигнута в результате того; -1 го устройство для включения синхронного генератора на параллельную работу, содержащее выпрямители с входами для включения на разность напряжений подключаемого п работающего генераторов и испол- 15 . нительный элемент, выполненный в виде блока сравнения, к одному из входов которого через фильтр нижних частот подключен выход одного из выпрямителей, снабжено интегратором, включенным между вы- 20 ходом второго выпрямителя и вторым входом блока сравнения.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства грубой синхронизации; на Фиг. 2 - функциональные зависимости 25

О () на выходе фильтра нижних частот и интегратора.

Устройство содержит выпрямители 1 и

2, фильтры нижних частот 3, интегратор 4, исполнительный элемент 5, выполненный 50 в виде блока сравнения и управляющий элементом, осуществляющим непосредственно включение генератора на параллельную р боту.

Входные зажимы выпрямителей 1 и 2 подключены к шинам генераторов, а выход 55 выпрямителя 1 через фильтр нижних частот 3 соединен с одним входом блока срав нения (исполнительного элемента) 5, а выход выпрямителя 2 через интегратор 4 под

;соединен ко второму входу блока сравне- 40 ния (исполнительного элемента) 5.

Выход же блока сравнения (исполнител ного элемента) 5 соединен со входом вклю; чателя (на фиг. 1 не показан).

При параллельной работе синхронных 45 генераторов угол между векторами напряжений генераторов изменяется во времени со скоростью, определяемой скольжением..Мгновенные значения напряжения при этом изменяются по закону 50

;0 =0 S и И t, 0 = 0 Sin uI g (Ц

rae 0 и Ог — амплитудные значения напряжений первого и второго генераторов;

СО и М> — угловые скорости

1 вращения первого и второго генераторов.

U--u =U .

Л 2

vnax i Ani и 0 — соответственно макси» мальное и минимальное значение напряжения огибающей амплитудных значений биений.

Выражение для мгновенных значений напряжения биений в этом случае можно представить как

Cui СОФ CVI Щг

U =2Осоь < t ье — < (3)

Ь а

При этом текущее напряжение огибающей амплитудных значений биений запишется как

Ui=2Ucos . = 20 cs t, (I)

Период напряжейия огибающей биений равен

2Я 2ÿ Т - —

Ш-Ш Ш г ь ь

Характер изменения напряжения на выходе фильтра нижних частот 3 и интегратора 4 показан на фиг. 2, причем кривая I характеризует изменение огибающей напряжения биений на выходе фильтра нижних частот 3, а кривая Ц - на выходе интегратора 4.

На участке . -1г происходит разряд накопительных элементов (емкостей), а на участке . С - . их заряд.

Рассмотрим вначале изменение напряжения на выходе интегратора 4.

На участке, -t разряд емкости происходит по закону

-t с may < И) р где A„, — амплитуда напряжения огибагио ющей биений.

Постоянная времени разряда интегратора 4 („) выбирается из условия значительного превышения постоянной времени разряда фильтра нижних частот 3 Щ

ГЪ рА рч>

Разложим показательную функцию в ряд. Так как постоянная времени разряда

1 выбирается периода напряжений биений, то можно ограничиться двумя первыми членами ряда.

Тогда зависимость напряжения на выxone интегратора 4 можно считать примерно линейной, 738047 б

Она запишется так Если частота биений напряжений гено11 (С) =А (g — 1 (g) раторов больше допустимой; то напряжение

t с м = ) () а

Р14 на выходе фильтра нижних частот 3 во вреНа частке -1 а участке - емкость интегратора 4 мя разряда накопительного элемента (назаряжается. пример, емкости) из за априорно установПостоянная времени заряда С „мала ленных (заданных) постоянных времени по сравнению с периодом напряжения бие- разряда будет отставать от огибающей биний. Поэтому можно считать, что О (< ) ений, соответствующей более низкой часв это время растет по тому же закону, тоте, причем это отставание (и увеличто и напряжение на входе интегратора 4, чение напряжения на выходе фильтра ниж1О

Поэтому напряжение на участке tz-С них частот 3) будет более резким, чем будет выглядеть следующим образом увеличение напряжения на выходе интегра(3 Ц) =g, < 4- тора 4 из-за меньшей постоянной времени всю фильтра 3 по сравненшо с интегратором 4

15 образом, для интегратора 4 в течение времени Разряда. Это приводит пряжение на выходе можно записать как: к тому, что при недопустимом увелйчени11 с

A P — (t,.e, )) нрна аа <а рааностн частот генераторов равность на

Е аХ т «1 1 а

О ®= PH g) пряжений на выходе фильтра 3 и интеграА ®1т1 о С теч t<< тора 4 будет меньше порога срабатывания

Я

0„исполнительного элемента, и включения генераторов на параллельную работу не ная времени заряда выбирается такой, что-. произойдет. Этим осуществляется верхняя бы напряжение на выходе фильтра нижних

-граница вклЮчения пб частоте биений. частот повторяло текущую огибающую на- Если частота биений меньше расчетной, пряжения биений. Аналогично выбирается и д то у1 ол опережения включения несколько величина постоянной времени разряда фильтувеличивается, однако это вполне допустира нижних частот 3, то есть напряжение мо, так как при этом разность напряжений на выходе фильтра нижних частот 3 запи- (.1п достигается при абсолютно меньших шется как значениях напряжения (U ) огибающей

30 токд

Ь)=А о С (g)

Ь ЮОЪ 5 биений и момент включения генератора бли1 зок к режиму холостого хода. вкругими словами фильтр нижних частот Работа устройства происходит следую3 слУжит длЯ очистки" огибающей напРЯ- щим обра ом жения биений от частот 1 н с и от частоты несущеи, а вы- Напряжение биений генераторов через прямитель 1 и фильтр 3 фактически игра- 55 выпрямители 1 и 2 поступает на входы ют при определенной частоте биений роль фильтра нижних частот 3 и интегратора 4 пикового детектора. соответственно имеющих разные постоянобходимо сРавнить напРЯжениЯ на выходе напряжение с выхода фильтра нижни." ф тР их ча тот 3 и интегратора 4 частот 3 и с выхода интегратора 4 пост,в процессе разряда их накопительных эле- пает на соответствующие входы блока сравментов; разность напряжений на выходе пения 5, где осуществляется нахождение фильтРа нижних частот 3 и интегРатоРа 4 их разности. Д тот момент, когда текущая в моменты заряда их накопительных эле-. Разность мгновенных значений указанных ментов на и е к тов, например 1 конденсаторов, равна 5 напряжений nocTHraeT величины, равной

45 нулю. 0„,, на выходе блока сравнения 5 появитИсходя из . то х дя з этого можно записать: ся сигнал, который вызовет срабатывание

Г (11 элемента включения, осуществляющего вклю.4 1 L- — (С-С 11- А щ д р- . „„О,„ 1 ® t =0 (l0) чение генераторов на параллельную работу.

Задавая порог срабатывания исполнительгде()„- напряжение порога срабаывання ного элемента (величины напряжения на исполнительного элемента. выходе блока сравнения 5, вызывающего

Решая это уравнение относительно 1 срабатывание элемента включения), полуможно получить время опережения вклю- чают необходимое время опережения (фиг.2) чения либо, если решать это уравнение при

Технико-экономический эффект предлозаданном времени опережения включения, женного устройства заключается в повышеможно определить необходимую величину нии надежности при эксплуатации, а также порога срабатывания. большом упрощении и удешевлении конструкции.

7, 738047 8

Формула изобретения ным между выходом второго выпрямителя и вторым входом блока сравнения.

Устройство для вклк)чения синхронного Источники информации, генератора на параллельную работу, содер- принятые во внимание при экспертизе жашее выпрямители с цхопами для включе- g 1. Мещанинов П. A. Автоматизация сунил на разность напряжений подключаемого довых электроэнергетических систем. Л., ! и работающего генераторов и исполнитель "Судостроение", 1970, с, 268-270. ный элемент, выполненный в ниле блока сравнения, к одному из входов которого 2. Мещанинов П. А. Автоматизация сучерез финьтр йижних частот подали>ччен вы- 10 новых электроэнергетических систем, Jl., ход одного из выпрямителей, о т л и ч а- "Судостроение", 1970, с. 267-268. ю щ е е с я тем, что, с целью упроше- 3. Авторское свидетельство СССР ния, оно снабжено интегратором, включен- " 488282, кл. Н 02 (3/42, 1972.