Файл: Брускин, Д. Э. Генераторы, возбуждаемые переменным током учеб. пособие.pdf

нофазная система стабилизации частоты состоит из следующих ос­ новных элементов (рис. 1.11): трехфазного генератора /Дд блока возбуждения В /2, которым является генератор постоянной часто­ ты ГПЧ; коммутатора К, состоящего из двенадцати управляемых кремниевых вентилей; блока управления БУ; вы­ ходного фильтра Ф; реле

напряжения PH; системы защиты преобразователя

игенератора РЗ; контакт­ ной группы защиты КГЗ

инагрузки Н.

ее действия.

На рис. 1.13 приведена структурная схема системы стабилиза­ ции частоты для трехфазной нагрузки. Генератор в этой системе практически состоит из трех отдельных генераторов, расположенных в одном корпусе, с раздельными цепями возбуждения и общим ро­ тором. На рис. 1.14 представлена структурная схема генераторного входа. Возбудителем генераторов является генератор постоянной частоты (ГПЧ) с трехфазным выходом.

Схема управления преобразователями состоит из трех отдель­ ных схем, схема защиты системы — также из трех отдельных схем, действующих на управление вентилей и на отключение отдельных генераторов.

Схема управления коммутатором должна:

формировать прямоугольные импульсы тока управления, часто­ та следования которых равна частоте модуляции;

иметь величину импульсов тока, достаточную для надежного открывания управляемых диодов;

обеспечивать поочередное открывание мостов коммутатора, сдвинутое по времени на половину периода низкой частоты;

давать возможность автоматически менять фазу управляющего сигнала в соответствии с фазой огибающей промодулированного напряжения генератора для получения минимальных искажений.

Структурная схема управления коммутатором приведена на рис. 1.15. Импульсы со вторичной обмотки трансформатора посту­ пают на диодный мост. На выходе моста получаются импульсы от­ рицательной полярности, которыми производится запуск ждущего мультивибратора. Длительность выходных импульсов ждущего мультивибратора регулируется изменением величины фазосдвига­ ющего напряжения, поступающего с блока формирования этого

19

Рис. 1.12. Принципиальная электрическая схема системы стабилизации час­ тоты однофазной нагрузки:

Г — генератор; ОВГ — обмотка возбуждения генератора; БС — блок синхронизации, Б У — блок управления; РЗ — реле защиты; PH — реле напряжения

Рис. 1.13. Структурная схема системы стабилизации частоты для трех­ фазной нагрузки:

Рис. 1.15. Структурная схема управления коммутатором:

трансформатор; ЖМ — ждущий мультивибратор; СМ —силовой мультивибратор; ВТ — выходной трансформатор

21

Г л а в а 2

АНАЛИЗ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ВОЗБУЖДЕНИЕМ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ

§ 2.1. УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАТОРА

Статор генератора имеет обычную трехфазную обмотку пере­ менного тока. Ротор генератора должен быть шихтованным. Обмот­ ка возбуждения, располагаемая на роторе, имеет одинаковое с об­ моткой статора число полюсов. Целесообразно обмотку ротора выполнять распределенной с целью получения синусоидального маг­ нитного поля в воздушном зазоре генератора.

Особенностью генератора является возбуждение переменным током постоянной частоты /0 и переменная скорость вращения ро­ тора Пвр-

§ 2.2. НАВЕДЕНИЕ Э. Д. С. В ОБМОТКЕ СТАТОРА ПРИ ХОЛОСТОМ ХОДЕ ГЕНЕРАТОРА

В последующем изложении будем полагать, что обмотка ротора возбуждается однофазным синусоидальным током постоянной час­ тоты f0. Переменный ток ротора создает в пространстве неподвиж­ ное (относительно ротора), синусоидально пульсирующее во време­ ни с частотой fo, магнитное поле с амплитудой магнитного потока Ф0. Будем полагать также, что, вследствие принятых мер по улуч­ шению формы кривой поля, магнитный поток распределен вдоль окружности машины синусоидально. Синусоидально пульсирующий поток Ф0 можно заменить двумя вращающимися в противополож­ ные стороны синусоидальными потоками Фопр (прямой) и Фообр (обратный), равными половине амплитуды пульсирующего потока ф 0. Оба потока движутся относительно ротора с угловой скоростью

±со0 = 2я/д. При этом для упрощения записей принимаем, что маши­ на двухполюсная. ''

Ротор вращается со скоростью (оВр. Следовательно, прямое поле вращается в пространстве с угловой скоростью

22

В выражениях (2.5) и (2.6) до и kw соответственно обозначают число витков фазы статора и ее обмоточный коэффициент.

Выражения (2.5) и (2.6) показывают, что эффективные значе­ ния э.д.с., наведенных прямым и обратным полями, можно рассмат­ ривать как алгебраическую сумму двух э.д.с., одна из которых обусловлена вращением ротора, а другая — вращением поля отно­ сительно ротора. Следовательно,

Результирующая э.д.с. фазы обмотки статора представляет со­ бой несинусоидальную э.д.с., получающуюся в результате сумми­ рования синусоидальных э.д.с. двух различных частот.

При таком суммировании возникают биения э.д.с. Как известно, частота биений /б равна разности частот:

Если частоты fnp и /обр соизмеримы, то результирующая кривая э.д.с. представляет собой периодическую кривую. Если частоты не­ соизмеримы, то результирующая кривая будет иметь непериодиче­ ский характер.

В случае соизмеримости частот можно говорить об эффективном значении несинусоидальной э.д.с. Под эффективным значением э.д.с. в этом случае подразумевается среднеквадратичное значение э.д.с. за период несинусоидальной э.д.с.

23

Период кривой в этом случае может быть определен следующим образом. Пусть периоды £ np и Е0бр записываются соответственно как

Согласно известной теореме эффективное значение несинусои­

§ 2.3. ТОКИ В СТАТОРЕ

Составим выражения для э.д.с. всех трех фаз. Выше было пока­ зано, что э.д.с. фазы представляет сумму э.д.с. двух частот. Обоз­ начая мгновенные значения результирующей э.д.с. для первой фа­ зы через е\, для прямой — через ещр и для обратной — через е\ 0бр, можно написать для первой фазы

Предполагается, что в рассматриваемой машине частота враще­ ния /вр значительно больше частоты возбуждения, в силу чего оба поля — прямое и обратное — вращаются с разными скоростями в одном направлении. Последнее приводит к тому, что прямые и об­ ратные э.д.с. во всех трех фазах образуют две симметричные трех­ фазные системы э.д.с. с одинаковым порядком следования фаз. Поэтому результирующие э.д.с. для второй и третьей фаз можно записать как

е2 — е2пр“Ье2обр—V~2E,nр sin(u)np^— 120°) ф-

24