9.7.5.4. Регулирование частоты

Регулирование частоты переменного тока генераторов преобразователя ПТО-1000/1500М производится путем изменения частоты вращения двигателя за счет изменения величины тока и управляющей обметке W_У двигателя.

Регулятор БРЧ-7М выполнен аналогично регулятору напряжения БРН-7М, за исключением измерительного органа БИОН-1, в качестве которого применен фазочувствительный выпрямитель В. Г. Константинова (см.рис.2.9).

Для пояснения принципа действия этого измерительного органа вначале рассмотрим схему простейшего однополупериодного фазочувствительного моста, приведенную на рис.2.10. Здесь контролируемое нап­ряжение U₁ подводится к первичной обмотке трансформатора Т1, вторичная обмотка которого выполнена с нулевой точкой. К выходным клеммам трансформатора Т1 через резистор R1 и конденсатор С подклю­чена первичная W₁ трансформатора Т2.

Параметры конденсатора С и трансформатора Т2 (R_L, L_k) выбраны так, что резонанс напряжений во внешнем контуре фазочувствительного моста наступает при значении частоты, превышающем ее но­минальную величину.

Ток i_к во внешнем контуре измерительного моста при резо­нансе напряжений (ω₌ω_р) достигает наибольшего значения и на­ходится в фазе с напряжением Ů₂ на клеммах вторичной обмотки трансформатора Т1.

При частоте тока (ω>ω_р) i_k отстает от напряжения Ů₂ , а при ω<ω_р - опережает Ů₂.

Протекание тока i_к во внешнем контуре моста обслуживает наведение на вторичных обмотках трансформатора Т2 ЭДС. Эта ЭДС отстает от тока i_k на 90°. На рис. 2.11 показана векторная диаграмма напряжений для внутреннего контура, однополупериодного фазочувствительного моста, в цепь которого включен резистор RЗ, для случая, когда ω<ω_р.

Ив приведенной диаграммы следует, что при условии равенства сопротивлений R1 к первичной обмотки R_L трансформатора Т2 и ω<ω_р

вектор ЭДС Е_оп находится в фазе с вектором напряжения. Ů_mn между точками "m" и “n” внутреннего контура с рассматриваемый измерительный орган имеет два внутренних контура с выходными резисторами RЗ и R4. В этих контурах под дей­ствием напряжений Ů_mn и ЭДС E_оп через резисторы R3 и R4 протекают токи, которые выпрямляются диодами VД1 и VД2. Разница паде­ний выпрямленных напряжений на R3 и R4 используется в качестве выходного сигнала U_вых измерительного моста.

(1)

Отличие сигналов, формируемых на резисторах R3 и R4, заклю­чается в том, что в одном из внутренних контуров измерительного органа изменяют направление ЭДС E_оп путем обратного включения его вторичной обмотки трансформатора Т2 (рис, 2.10). В этом случае сред­ние выпрямленные напряжения на резисторах RЗ и R4 в зависимости от изменения частоты определяются следующими выражениями;

(2)

где К_В - коэффициент выпрямления выпрямителя.

Поэтому при изменении частоты синхронного генератора, напри­мер, ее увеличении, падение напряжения на резисторе 3 будет умень­шаться, а на резисторе R4 увеличиваться. При ω=ω_р напряжения U_R3 = U_R4 =K_BE_OП .

Характер изменения падения напряжений на резисторах R3 и R4 и результирующего выходного сигнала измерительного органа от изменения частоты показан на рие.2.42. выходная характеристикаU_вых = f(ω) рассматриваемого фазочувствительного

моста обладает большой крутизной и в точке резонансной частоты ω=ω_р проходит через нуль. Резонансная частота выбрана так, чтобы ω_p>ω_ном.

В измерительном органе БИОН-1 блока БРЧ-7М, в отличие от рассмотренного простейшего однополупериодного фазочувствительного моста (рис.2.10) применены двухполупериодные мостовые схемы, что позволяет увеличить вдвое его коэффициент усиления. Для обеспечения не­прерывности питания измерительного органа системы регулирования в случае отказа одного из синхронных генераторов используется тран­сформатор Т1 с двумя первичными обмотками, одна из которых может получать питание от однофазного, а другая - от двух фаз трехфазного генератора. Подключение соответствующих обмоток трансформатора Т1 к клеммам генераторов осуществляется подключающими контактами реле К5.

Выходной сигнал U_вых = f(ω ) измерительного органа посту­пает yа вход блока предварительного усиления БУП.

Принцип действия входящих в регулятор частоты вращения блоков предварительного усиления БУП, усилителя мощности БУМ-1М и силовой части СЧ рассматривалось в главе 4.3.

При закрытии транзистора VТ6 в управляющей обмотке W_у двигателя M возникает ЭДС самоиндукции, которая обуславливает проте­кание тока через обмотку W₄ трансформатора Т4 и диод VД13, что обеспечивает режим непрерывного тока в управляющей обмотке W_у двигателя.

Процесс стабилизации частоты тока преобразователя ПТО-1000/1500М например, при ее увеличении, осуществляется следующим образом. В из­мерительном органе БИОН-1 регулятора при увеличении частоты тока возрастает потенциал точки "а" и уменьшается потенциал точки “б” (рис.2.9) . Это обуславливает уменьшение тока в обмотке управления W_у магнитного усилителя А1 блока БУМ-1М, что приводит к увеличению времени открытого состояния транзистора VТ4, и, следовательно, транзистора VТ6 силовой части СЧ регулятора.

Ток управляющей обмотки W_У двигателя М возрастает, и, следова­тельно, уменьшается частота его вращения. Частота тока преобразователя восстановится до заданного значения.