Синхронная электрическая машина с устройством для контроля вращающегося выпрямителя бесщеточного возбудителя Советский патент 1986 года по МПК H02K11/00 H02K19/38 H02H7/125 H02H3/00 G01R29/02 

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам контроля бесщеточных возбудителей мощных синхронных машин, и может быть не- пользовано в системах автоматического контроля работы турбогенераторов и синхронных компенсаторов на электростанциях.

Цель изобретения - повышение надежности устройства при одновремен ном повьшении точности контроля в широком диапазоне изменения тока воз буждения синхронной электрической

машины,

На фиг,1 приведена блок-схема

устройства; на фиг.2 и 3 - соответ ственно форма сигналов от токовых датчиков и на входах компаратора; на фиг.4 - пример реализации блока селекции на микросхемных операционных усилителях.

Устройство состоит из токовых датчиков 1 и 2, двух блоков 3 селекции, электронного блока 4 обработки информации, причем каждый блок 3 селекции включает в себя двухполу- периодный выпрямитель 5, масштабный преобразователь 6, детектор 7 среднго значения и компаратор 8.

Схема блока селекции (фиг.4) вьшол нена на микросхемных операционных усилителях 9-14. Двухполупериодный выпря .митель представляет собой линейный детектор на операционных усилителях 9,10, масштабный преобразователь 6 вьшолнен в виде инвертора на операционном усилителе 11 с регулируемой отрицательной обратной связью.. Б качестве детектора 7 среднего значения использован фильтр нижних частот на операционном усилителе 12, в цепи отрицательной обратной связи которого включено апериодическое звено первого порддка. Компаратор 8 состоит из двух операционных усилителей 13, 14, представляющи1х собой дифференциальный усилитель и усилитель без цепи обратной связи.

Устройство работает следую1цим образом .

При исправном состоянии всех эле v-ieHTOB вращаюш;егося выпрямителя от Токовых датчиков 1 и 2 поступают на вход блоков 3 селекции положительны и отрицательные рабочие имп:ульсы, характеризуюшие соответстЕ.енно проводимость цепей с анодными и катодными вентилями в плечах выпрямителя.

462542

В блоках 3 селекции из общего сигнсша токовых датчиков 1 и 2 производится отделение рабочих импульсов от импульсов помех, генерируемых самими датчиками 1 и 2. Рабочие импульсы блоков 3 селекции поступают на входы электронного блока 4 обработки информации, в котором осуществляется подсчет числа импульсовв (3 их последовательности за один оборот вала и сравнение этого числа с заданными числами уставок. Алгоритм работы электронного блока 4 обеспечивает отсутствие сигнала на выходе J5 устройства при полном числе рабочих импульсов в каждом из двух каналов, что свидетельствует об исправном состоянии всех контролируемых цепей вращающегося выпрямителя.

При выходе из строя какого.-либо вентиля перегорает последовательно включенный с ним предохранитель; контролируемая цепь обесточивается и в зависимости от числа недостаю- 215 щия импульсов в их последовательности за один оборот вала устройство выдает предущ)едительный или аварийный сигнал.

Точность подсчета импульсов и наделсность функционирования всего устройства обеспечивается .блоком .3 селек1и1и, который отделяет рабочие импульсы от помех в широком диа- пазон:е токов возбудителя.

Принцип действия блока 3 седек- ции поясняется на фиг.2 и 3, .На вход блока 3 селекции от токового датчика 1 или 2 подается периодическое напряжение сложной формы (фиг.2), Оно содержит рабочие импульсы с амплитудой Up и импульсы помели с амплитудой U С Up .

Рабочий импульс соответствует моменту совпадения оси контролируемого шин:опровода с осью токового датчика 1 или 2 при вращении ротора возбудителя. Полное число положитель ных и отрицательных рабочих импульсов напряжения на зажимах обоих токовых датчиков I и 2 за один оборот вала при нормальном состоянии возбудителя соответствует числу контролируемых цепей.

Чиспо импульсов помех U, вдвое больше рабочих импульсов. Амплитуда 55 тех и других импульсов пропорциональна току возбудителя.

Двухполярный импульсный сигнал токового датчика преобразуется вы30

35

40

45

50

}

прямителем 5 в однополярное напряжение Ug, которое затем поступает на входы масштабного преобразователя 6 и детектора 7 среднего значения Компаратор 8 сравнивает по величине выходные сигналы элементов 6 и 7 (фиг.З).

Условием срабатьшания компаратора является вьтолнение неравенстря

mU,U,(1)

где m - коэффициент передачи масштабного преобразователя 6; Ug, Ug - мгновенное и среднее значения выпрямленного напряжения .

Величина уставки масштабного коэффициента Шу выбирается из условия надежного срабатьшания компаратора 8 в момент появления рабочего импульса () и условия отсутствия ложного срабатывания в момент прохождения импульса помехи () %Up

myUfl UB(2)

Разделив певуто и правую части пер вого неравенства на Up, и второго на

Up , и обозначив через К -, К, -,

... Up Lp

условие нормального функционирования блока 3 селекции можно представить в следующем виде:

К. ,,(3)

Так как напряжения U, Up, Up пропорциональны току возбудителя, то коэффициенты К и К„, равные отношениям этих напряжений в установившемся режиме, не зависит от этого тока.

Таким образом, выбор масштабного, коэффициента т, согласно условию (3), обеспечивает надежное отделение рабочих импульсов от импульсов помех в щироком диапазоне изменения тока возбудителя,

Коэффициент передачи m масштабного преобразователя определяется отношением величин переменного сопротивления в цепи отрицательной обратной связи и сопротивления на входе операционного усилителя 1. Для выбора вполне определенного значения уставки ту условие (3) дополняют следующим

ди lmyUpl-|U, .| (4)

Оно выр&жает требование рйвноуда- ленности вершин импульсов myU и нУй ° среднего значения Ug на эпю246254

ре входных сигналов компаратора (4ИГ.З).

Из (4) можно найти

10

25

50

т,

2Ki

Un

(5)

IS

20

где -- - коэффициент относи- тельного содержания

помех в сигнале датчиков.

Прохождение сигнала от токового датчика через элементы блока селекции показано на фиг14 с помощью эпюр напряжений U , ... , Ug в основных узлах схемы относительно общего провода.

Устройство может быть использовано для контроля состояния вращающегося выпрямителя бесщеточного возбудителя мощного турбогенератора в щироком диапазоне изменения тока возбуждения .

Повыщенная точность и наде: сность функционирования устройства позволяет с одной стороны своевремен но обнаружить, вьтедшие из строя полупроводниковые вентили и принять меры по автоматическому ограничению режима рабо-, ,ты или отклгочение возбудителя, с другой - исключить ложные отключения 30 си нхронной машины практически при любых уровнях тока возбуждения.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства выражается

35 в уменьшении средней продолжительности аварийного простоя энергоблока и снижении дефицита электроэнергии,- а следовательно, уменьшении необходимого аварийного резерва мощности

в энергосистеме.

Ф.ормула изобретения

Синхронная электрическая машина 45 с устройством для контроля вращающегося выпрямителя бесщеточного возбудителя, содержащая пару электромаг- .нитных токовых датчиков, установленных на неподвижной части возбудителя, смещенных в плоскости вращения ра относительно один другого на 180 эл.град.и расположенных напротив вращающихся шинопроводов контролируемых цепей из последовательно соединенных 55 полупроводниковых вентилей и предохранителей, и электронный блок обработки информации, поступающей от токовых датчиков, о т л и ч а ю -

щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и точности контроля в широком диапазоне изменения тока возбуж,цения синхронной машины, в нее введены два блока селекции, каждый из которых состоит из входного двух- полупериодного выпрямителя, масштаб- .ного преобразователя, детектора сред него значения, входы которых соединены с выходом выпрямителя, и выход462546

ного компаратора, подключенного свои ми входами соответственно к входа 1 масштабного преобразователя и детектора среднего значения, при этом 5 вход Ксокдого двухполупериодного выпрямителя подсоединен к выходу электромагнитного токового датчика, а выходы компаратора подключены, к блоку обработки информа - 10 ции.

,W %;i/5

niyUs4V iij/Mrt

Фмг.З

Изобретение., относится к устройствам контроля бесщеточных возбудителей мощных синхронных мащин. Целью изобретения является повьппение надежности и точности контроля в широком диапазоне изменения тока возбулщения. Устр-во содержит два токовых датчика 1 и 2, установленных на неподвижной части возбудителя и расположенных напротив вращающихся вентилей и предохранителей, и блок 4 обработки информации. Оно дополнительно снабжено двумя блоками селекции 3, каждый из которых состоит из двухполупериодного вьшрямителя 5, масштабного преобразователя 6, детектора 7 и компаратора 8, подключенного своими входами соответственно на выходы преобразователя 6 и детектора 7, при этом входы выпрямителя 5 подсоединены к выходам датчиков 1 и 2, а выходы компаратора 8 подключены к блоку 4. Блоки селекции 3 отделяют рабочие импульсы от помех в широком диапазоне изменения токов возбудите-

ВНИИПИ Заказ 4015/50

Произв.-полигр. пр-тие, г. У:кгороДз ул.. Проектная, 4

Тираж 631

Тодписное