Патентный анализ цифрового регулятора возбуждения синхронного двигателя

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 62-2                                           

Тиристорные возбудители предназначены для возбуждения гидро- и турбогенераторов малой мощности, синхронных двигателей и компенсаторов [1]. Цифровой регулятор возбуждения синхронного двигателя предназначен для питания обмотки возбуждения ротора и автоматического регулирования тока возбуждения при пуске, синхронной работе и аварийных режимах синхронных двигателей промышленного назначения, снабженных щеточной системой возбуждения в соответствии с установленными в нем программными алгоритмами [2].

Цифровой регулятор обеспечивает: а) включение в тестовом режиме (опробование), для проверки готовности цифрового регулятора к пуску; б) автоматическую подачу тока возбуждения в функции: ‒ тока статора; ‒ частоты скольжения обмотки возбуждения; в) совместную работу со всеми распространенными системами плавного пуска (опционально); г) работу под управлением систем частотного регулирования (опционально); д) внешнее управление током возбуждения по каналам проводного интерфейса токовая петля 4-20 мА, интерфейсу связи RS-485 с протоколом ModBus, ШИМ (опционально); е) самозапуск двигателя при провалах и восстановлении напряжения статора(опционально); ж) принудительную форсировку, при замыкании внешнего дискретного сигнала (опционально). Использование комплексной схемы выпрямления трехфазного тока (мост Ларионова–ноль) позволяет снизить потребление электроэнергии из сети 0,4 кВ в 1,7 раза по сравнению с регуляторами, работающими только по мостовой схеме выпрямления. Данная конфигурация выпрямителя позволяет использовать согласующие трансформаторы меньшей мощности [3].

Дополнительная экономия финансовых средств имеет место на согласующих трансформаторах (уменьшение потерь холостого хода трансформатора как следствие использования трансформатора меньшей мощности). По результатам исследования был проведен патентный поиск, глубина патентного поиска составила 28 лет. Результаты поиска занесены в Таблицу.

В сравнении с ТВУ, применение АНИКРОНОВ позволяет:

• -    уменьшить токи возбуждения до оптимальных значений, что обеспечивает сниженное потребление активной электроэнергии для питания двигателя;

• -    уменьшить токи возбуждения и токи статора, что увеличивает КПД двигателя;

• -    уменьшить рабочую температуру ротора и статора двигателя, что уменьшает скорость старения изоляции и повышает ресурс машины, надежность работы приводных агрегатов.

  
  
  
  

  • -    поддерживать требуемый реактивный ток статора;

  • -    снизить эксплуатационные расходы на обслуживание.

  
  

  ПАТЕНТНЫЙ АНАЛИЗ

  
  

  Суть изобретения

  
  

  Таблица

  
  

  чо 04

  04 ОО (N (N

  
  

  Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для создания автоматических регуляторов возбуждения мощных синхронных двигателей. Техническим результатом является повышение эффективности подавления качания ротора при изменении нагрузки и напряжения сети и статической устойчивости двигателя во всем диапазоне изменения нагрузки. Регулятор возбуждения для синхронного двигателя содержит измеритель напряжения статора синхронного двигателя, измеритель действующего значения тока статора синхронного двигателя, измеритель коэффициента мощности и измеритель тока ротора. В регулятор дополнительно введены блок вычисления активной и реактивной составляющих тока статора, блок преобразования координат, блок вычисления реактивной мощности, блок оценки электродвижущей силы двигателя, блок оценки внутреннего угла двигателя и его первой и второй производных и первый и второй формирующие блоки.

  
  
  
  
  
  
  
  

  Использование: в компрессорах, насосах и других установках в качестве электропривода. Сущность: в регуляторе возбуждения синхронного двигателя к обмотке возбуждения подключены две пусковые цепи

  
  

  из последовательно соединенных пусковых диодов и резистора и пусковых тиристоров и резистора

  
  

  соответственно.

  Указанные резисторы соединены общим зажимом через защитный тиристор с вторичной обмоткой трансформатора напряжения. К обмотке возбуждения подключены параллельно полупроводниковые блоки Параллельно выводам переменного тока блока подключен тиристорный коммутатор. Вторичная обмотка трансформатора напряжения подключена к зажимам переменного тока выпрямительного блока. Устройство содержит реле времени, подключенное к фазе. В обмотки статора двигателя и непосредственно к питающей сети через автоматический выключатель.

  
  

  s g s	^S      s S S ^ ^                      Суть изобретения ^§ й
  Ph Св P О О О О К X о So —   s 3 «о   ^ п £ ю со CQ Р О н р	о          Полезная модель относится к электротехнике и может е       а          быть использована для создания автоматических м S 3&     регуляторов возбуждения синхронных генераторов. S      ООО     Технический результат: расширение функциональных s s а     возможностей устройства. Сущность полезной модели: s     В   ®     регулятор возбуждения синхронного генератора, ® д    0^0     содержащий датчик напряжения, аналого-цифровой U £       М н     преобразователь, нечеткий контроллер, цифро- 4 5    один  аналоговый преобразователь, усилитель мощности, 0 4    ®     g   отличающийся тем, что снабжен дополнительным 2 2         5 а  каналом регулирования возбуждения синхронного я            S и   генератора, который включает в себя датчик >< г     mogs     n                                А Г А Г A >> р     о   й щ   реактивного тока, блок осреднения, сумматор м         М       цифровых сигналов и нейросетевой контроллер, S й    о я В     обученный выдаче необходимых сигналов в 2 S     зависимости от входных значений для регулирования ^ m         §     возбуждением генератора при неравномерной загрузке и       И ,0ч 4     параллельно работающих генераторов, при этом к «                 выходным зажимам каждого синхронного генератора 4       g С С     подключены датчик напряжения и датчик реактивного >->          o’             тока.
  о о к а см х -к 2 ° СМ uc So , сч 4 о ю и со св О Р и о § а и О	2       Изобретение относится к области электротехники и m         S       может быть использовано в электрических машинах К         °       для регулирования возбуждения синхронных к       генераторов, применяемых в автономных источниках 2        электрической энергии. Технический результат - Ч,         4       расширение функциональных возможностей. Система U  .       И       возбуждения содержит синхронный генератор, i s     обмотки якоря и индуктора, первый выпрямитель, о         щ К     суммирующий трансформатор с первичной токовой 1 н       И м     обмоткой и первичной обмоткой напряжения, ч и       о а     вторичной и управления обмотками, корректор напряжения, внешний источник постоянного тока, электронный ключ, трансформатор тока с шунтом и CQ         °       вторым выпрямителем, аналого-цифровой 2         S       преобразователь, первый и второй регистры памяти, а         2       распределитель импульсов, генератор импульсов 4         4       стабильной частоты, вычитатель, задающий регистр, m         m       числовой компаратор.

В результате проведённого патентного анализа была определена ее активность (Рисунок).

Повышение технико-экономических показателей синхронного электропривода осуществляются благодаря ее модернизации, а также дополнительным возможностям тиристорно-возбудительного устройства, используя цифровизацию.

2,5

1,5

0,5

1993  1994  1995  1996 1997  1998  2000  2006  2007  2008  2010  2011 2012  2013  2017  2018

Рисунок 1. Патентная активность создания цифрового регулятора возбуждения синхронного двигателя