Вопрос 25
Функції автоматичних синхронізаторів та принципи будови. Блок синхронізації БСГ
Современные автоматические синхронизаторы обеспечивают практически безударное включение генераторов на шины методом точной синхронизации.
В СЭЭС напряжение генераторов поддерживается постоянным при помощи АРН. Поэтому на долю аппаратуры, осуществляющей синхронизацию, остаются процессы подгонки частоты и определение момента выдачи сигнала на включение генераторного автомата.
Этот сигнал необходимо подавать с некоторым опережением по времени относительно момента совпадения фаз, т.к. автомат имеет собственное время срабатывания.
Принцип действия автоматических синхронизаторов.
По принципу действия различают АС с постоянным временем опережения и постоянным углом опережения. В каждом из них для определения момента выдачи импульса на включение генераторного АВ используется напряжение биения Uб= Uс – Uг.
Для получения этого и других напряжений, применяемых в синхронизаторах, используют схему с гипотетическими трансформаторами.
Ас с постоянным временем опережения
На схеме (рисунок 25.1) трансформаторы TV1иTV2включены на напряжения работающего и подключаемого генераторов. Вторичные обмотки подключены одноименными выводамиа1 иа2к первичной обмотке трансформатораTV3. Поэтому на ней образуется напряжение биенияUбс амплитудой, равной двойной амплитуде фазного напряжения. Частота скольжения зависит от частоты сети и генератора.
Выпрямленное напряжение биения Uб выпр получается при помощи диодов VD1 и VD2 в цепи вторичной обмотки w3.
Напряжение огибающей Us получено применением фильтрующего конденсатора С1 в цепи вторичной обмотки w4.
Производная напряжения огибающей Us = dUs/dt представляет собой напряжение, полученное при помощи дифференцирующей цепочки R2-C2 в цепи вторичной обмотки w5.
Суммарное напряжение (Us + Us) на резисторе R3 в цепи вторичной обмотки w6 получено совмещением схем цепей обмоток w4 и w5
Рисунок 25.1- Схема гипотетического трансформатора
Применение напряжения (Us + Us) позволило создать автоматические синхронизаторы с постоянным временем опережения. В таких синхронизаторах импульс на включение генераторного АВ выдается в точках L, M или N с одним и тем же временем опережения ton, равным собственному времени срабатывания АВ. Поэтому включение генератора происходит в узлах В", D" или f и будет безударным при любых допустимых значениях частоты скольжения.
Ас с постоянным углом опережения
Рисунок 25.2 –График напряжения огибающей автоматического синхронизатора с постоянным углом включения
Автоматические синхронизаторы с постоянным углом включения выдают сигнал на включение генераторного автомата при уменьшении угла сдвига фаз одноименных векторов фазных напряжений до значения φ ≤ 10º. В этих синхронизаторах напряжение огибающейUsсравнивается с некоторым постоянным напряжениемUs.вкли при выполнении условияUs.вкл≥ Us выдает сигнал на включение генераторного автомата.
В этих синхронизаторах сигнал на включение генераторного автомата выдаются в точках А, С, Е и время опережения выдачи сигнала зависит от частоты скольжения. Только при одной частоте fs2 время опережения равно собственному времени включения генераторного автомата. При частотеfs1 сигнал на включение автомата будет выдан в точке А, а сам автомат включится с некоторым запаздыванием в т. В’. При частотеfs3автомат включится с некоторым опережением.
Блок синхроизации генераторов типа БСГ.
Блок БСГ входит в состав СУ СЭЭС «Ижора-М» и предназначен для включения СГ на параллельную работу методом точной синхронизации с предварительной автоматической подгонкой частоты подключаемого генератора к частоте сети.
Блок выдает сигнал на включение автомата при:
разности напряжений U ≤ 0,12 Uном;
разности частот 0,2 Гц ≤ f≤ 0,6Гц;
угле сдвига фаз φ ≤10º.
Элементной базой блока являются микросхемы, которые включают в себя логические элементы, генераторы импульсов, счетчики, дешифраторы, триггеры и т.д.
Рисунок 25.3 – Функциональная схема блока синхронизации БСГ
Напряжение работающего генератора G1 подается на трансформаторыTV1 иTV3, а подключаемого генератора наTV2. Напряжение сTV3 подается на узел питания УП. С выходов трансформаторовTV1 иTV2 напряжение поступает на вход узла УСН сравнения напряжений и входы формирователей Ф1 и Ф2.
При U> 0,12Uномс выхода узла УСН поступает запрет на синхронизацию в виде логического нуля.
Формирователи Ф1 и Ф2 предназначены для получения импульсов двух видов: коротких с продолжительностью, равной половине периода напряжения генератора. Длинные импульсы поступают на вход узла синхронизации УС, а короткие на узел подгонки частоты УПЧ.
Квантовый генератор UZвырабатывает импульсы стабильной частоты 100 кГц, которые после триггераDТ, выполняющего роль делителя частоты, с частотой 50 кГц поступают на УС и УПЧ. Узел уставки УУ устанавливает все триггеры БСГ в исходное состояние при включении блока.
УПЧ вырабатывает сигналы на увеличение или уменьшение частоты подключаемого генератора, а при допустимой разнице частот выдает логическую единицу, поступающую на вход узла УС. УС выдает сигнал на включение автомата генератора при условии, что U,f, φ находятся в установленных пределах, Для повышения надежности используются два блока БСГ, выходы которых включаются последовательно (схема совпадений).
Рисунок 25.4– Структурная схема автоматической синхронизации на базе БСГ
На рисунке 25.4 изображена структурная схема автоматической синхронизации на базе БСГ. Из схемы видно, что на вход автоматического синхронизатора подается напряжение сети и напряжение генератора. С выхода АС сигнал подается на серводвигатель рейки топливного насоса для подгонки частоты, а другой сигнал на включающий электромагнит генераторного автомата.