ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 1998 года по МПК G01R31/34 G01R31/02 

Предлагаемое изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к электрическим машинам, работающим в энергосистемах.

Широкое применение получили турбогенераторы мощностью 4-12 МВт с бесщеточным возбудителем [1] , в которых для передачи сигналов с вращающихся элементов на неподвижные с целью измерения и контроля изоляции в целях обмотки возбуждения используется щеточно-контактное устройство. Устройство включает в себя щетки с электромагнитном, два контактных кольца и измерительную схему. Щетки закреплены в изоляционной траверсе, которая соединена с подвижным якорем электромагнита. Измерительная схема позволяет поочередно контролировать изоляцию цепей обмотки возбуждения. Однако применение щеточно-контактного устройства, размещенного в зоне вентиляционного потока электрической машины, приводит к загрязнению охлаждающей среды угольной пылью, снижению эксплуатационной надежности и неудобствам обслуживания.

Известны синхронные электрические машины с бесщеточным возбуждением [2], в которых для формирования и передачи сигналов с вращающегося ротора на неподвижные части с целью измерений и контроля изоляции применено устройство, состоящее из трех магнитно не связанных синхронных машин, расположенных на общем валу. Существенным недостатком этого технического решения является сложность схемно-конструктивного исполнения и наличие зоны нечувствительности контроля изоляции при дефекте в некоторой области обмотки возбуждения.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи повышения чувствительности контроля изоляции и эксплуатационной надежности электрической машины, упрощения схемно-конструктивного исполнения и улучшения обслуживания агрегата. Сущность изобретения состоит в том, что в электромашинный агрегат, содержащий синхронную электрическую машину с обмоткой возбуждения, размещенной на роторе, бесщеточный возбудитель с многофазной якорной обмоткой и диодным мостовым выпрямителем, размешенными на роторе, введены два динамических двухобмоточных трансформатора, первичные обмотки которых размещены на роторе, а вторичные - на статоре, причем первичная обмотка первого трансформатора через конденсатор присоединена к выводам постоянного тока диодного выпрямителя, первичная обмотка второго трансформатора одним концом присоединена к сердечнику ротора, другим концом - к общей точке проводника, соединяющего конденсатор и катод полупроводникового диода, которые другими своими концами присоединены к выводам постоянного тока диодного выпрямителя, причем полупроводниковый диод присоединен к катодной группе диодного выпрямителя, а конденсатор - к анодной группе, первичные обмотки динамических трансформаторов подключены к исполнительному органу через формирователь сигналов, преобразующий сигналы напряжения переменного тока в сигналы постоянного тока и производящий деление преобразованного сигнала, поступающего с вторичной обмотки первого трансформатора, на преобразованный сигнал, поступающий с вторичной обмотки второго трансформатора.

На чертеже представлена схема электромагнитного агрегата. Электромашинный агрегат содержит синхронную электрическую машину с обмотанным статором 1 и обмоткой возбуждения 3, размещенной на роторе 2, бесщеточный возбудитель 4 с неподвижной многополюсной обмоткой возбуждения 5 и размещенными на роторе многофазной обмоткой якоря 6 и диодным мостовым выпрямителем 7, два динамических трансформатора 8 и 9, первичные обмотки 10 и 11 которых - на роторе, а вторичные 12 и 13 - неподвижны. На роторе имеются также полупроводниковый диод 14 и два конденсатора 15 и 16. На неподвижной части - формирователь сигналов 17 и исполнительный орган 18. Вращающийся диодный выпрямитель 7 со стороны переменного тока соединен с многофазной обмоткой якоря 6, а со стороны постоянного тока - с обмоткой возбуждения 3 ротора 2. Первичная обмотка 10 динамического трансформатора 8 присоединена через конденсатор 15 к выводам постоянного тока диодного выпрямителя 7. Высокоомная первичная обмотка динамического трансформатора 9 одним концом соединена с сердечником ротора 2, а другим концом присоединена к общей точке проводника, соединяющего конденсатор 16 и катод полупроводникового диода 14, которые другими своими концами присоединены к выводам диодного выпрямителя 7, причем полупроводниковый диод 14 присоединен к катодной группе диодного выпрямителя, а конденсатор 16 - к анодной группе. Вторичные обмотки 12 и 13 динамических трансформаторов 8 и 9 присоединены к двум отдельным входам формирователя сигнала 17, а выход формирователя соединен с исполнительным органом 18.

Устройство работает следующим образом. При работе бесщеточного возбудителя 4 на выводах диодного выпрямителя 7 возникает выпрямленное напряжение, имеющее постоянную и переменную составляющие, связанные между собой практически линейной зависимостью. Ввиду наличия конденсатора 15, в первичной обмотке 10 динамического трансформатора 8 протекает переменный ток, а на выводах вторичной обмотки 12 индуктируется э.д.с., причем действующие значения тока и э. д.с. пропорциональны среднему выпрямленному напряжению обмотки возбуждения, обусловленному постоянной составляющей. Под воздействием переменной составляющей выпрямленного напряжения через изоляцию цепи обмотки возбуждения 3 в первичной обмотке 11 второго динамического трансформатора 9 протекает отфильтрованный диодом 14 и конденсатором 16 переменный ток утечки, который индуктирует во вторичной обмотке 13 э.д.с. Действующие значения тока утечки и э.д.с. при данном среднем выпрямленном напряжении обратно пропорциональны сопротивлению изоляции в цепи обмотки возбуждения. При нормальном состоянии изоляции ток утечки через изоляцию и обмотку 11 мал, и э.д.с. на выводах вторичной обмотки 13 практически равна нулю. При снижении сопротивления изоляции ток утечки, протекающий через обмотку 11, и э.д.с. на выводах обмотки 13 увеличиваются. Формирователь сигналов 17 преобразует сигналы напряжения переменного тока, полученные на выводах обмоток 12 и 13, в сигналы постоянного тока, производит деление сигнала, поступающего от обмотки 12, на сигнал поступающий от обмотки 13, и на выходе формирует сигнал, пропорциональный сопротивлению изоляции в цепи обмотки возбуждения 3. Этот сигнал поступает в исполнительный орган 18 для воздействия на информационно-коммутационную аппаратуру.

Проведенные экспериментальные исследования подтвердили достаточно хорошие технические характеристики устройства.

Использование предлагаемого технического решения дает возможность своевременно выявлять дефекты электрической машины и обеспечивать ее высокую эксплуатационную надежность.

Источники информации.

1. Устройства возбудительные бесщеточные БВУГ. -Внешторгиздат. Изд.N 1057СО, СССР, Москва.

2. Соловьев И. И. Автоматические регуляторы синхронных генераторов. Энергоиздат. -М.: 1981 (прототип).

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в электрических машинах, работающих в энергосистемах. Предлагаемое устройство позволяет повысить чувствительность контроля изоляции ротора и эксплуатационную надежность электрической машины. Устройство содержит электрическую машину, бесщеточный возбудитель с диодным выпрямителем, два динамических двухобмоточных трансформатора, первичные обмотки которых размещены на роторе, а вторичные - на статоре, причем первичная обмотка второго трансформатора одним концом присоединена к корпусу, другим концом - к общей точке проводника, соединяющего конденсатор и катод полупроводникового диода, которые другими своими выводами присоединены к выводам постоянного тока диодного выпрямителя, причем полупроводниковый диод присоединен к катодной группе диодного выпрямителя, а конденсатор - к анодной группе, вторичные обмотки трансформаторов подключены через формирователь сигнала, пропорционального сопротивлению изоляции цепи обмотки возбуждения, к исполнительному органу. 1 ил.

Электромашинный агрегат, содержащий синхронную электрическую машину с обмоткой возбуждения, размещенной на роторе, бесщеточный возбудитель с многофазной якорной обмоткой и диодным мостовым выпрямителем, размещенными на роторе, отличающийся тем, что введены два динамических двухобмоточных трансформатора, первичные обмотки которых размещены на роторе, а вторичные - на статоре, причем первичная обмотка первого трансформатора через конденсатор присоединена к выводам постоянного тока диодного выпрямителя, первичная обмотка второго трансформатора одним концом присоединена к сердечнику ротора, другим концом - к общей точке проводника, соединяющего конденсатор и катод полупроводникового диода, которые другими своими концами присоединены к выводам постоянного тока диодного выпрямителя, причем полупроводниковый диод присоединен к катодной группе диодного выпрямителя, а конденсатор - к анодной группе, вторичные обмотки динамических трансформаторов подключены к исполнительному органу через формирователь сигналов, преобразующий сигналы напряжения переменного тока в сигналы постоянного тока и производящий деление преобразованного сигнала, поступающего с вторичной обмотки первого трансформатора, на преобразованный сигнал, поступающий с вторичной обмотки второго трансформатора.