Способ контроля вращающихся вентилей однополупериодного @ -фазного выпрямителя бесщеточного возбудителя синхронной машины Советский патент 1986 года по МПК G01R31/34 H02K11/00 H02K15/00 H02H7/125 

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к методам контроля преимущественно в условиях эксплуатации бесщеточных синхронных машин, содержащих обращенные синхронные возбудители с однополупе риодными т-фазными враш(ающимися вьш рямителями. Цель изобретения состоит в повышении точности и в снижении трудовых и топливно-энергетических затрат при контроле. На фиг,1 и 2 представлены схемы соответственно т-фазного однополупериодного выпрямителя обращенного синхронного возбудителя и звезды векторов магнитодвижущих сил (НДС), создаваемых токами в фазах обмотки ротора возбудителя; на фиг.З - электрическая схема устройства дпя реализации способа. Устройство содержит трехфаз гую обмотку 1 якоря основной синхронной Машины с обмоткой возбуждения 2, рас положенной на роторе. .Обмотка воз буж дения соединена через вращающиеся вентили 3 с т-фазно,й обмоткой 4 якоря обращенного синхронного возбудителя. Обмотка возбуждения 5 возбудителя, расположенная на статоре, во время контроля подключена к вольтмет ру 6 переменного тока. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Пусть к выходным клеммам вентилей 3 невращающегося ротора (якоря) возбудителя приложено напряжение переменного тока (фиг.1). Тогда в моменты времени, соответствующие положительному потенциалу на анодах вентилей, в фазах обмотки якоря возбудителя протекают токи i, i,...,. При симметрии сопротивлений фаз эти токи равны друг другу по модулю, и совпадают друг с другом во времени, т.е. являются токами нулевой после- довагельности. Протекая по га-фазной обмотке якоря возбудителя эти токи создгдат пер вую пространственные гармоники НДС с пространственным полупериодом, рав ным полюсному делению якоря, и высши пространственные гармоники НДС с про атранственным полупериодом, меньшим полупериода основной гармоники во столько раз,, каков порядок данной высщей гармоники пр отношению к основной. Главное значение имеют первые пространственные гармоники МДС, так как они создают основное магнитное поле обмотки, а влияние высших гармоник преднамеренно подавляют, например , распределением обмотки и укорочением шага., Кроме того, амп,г1итуды МДС высших гармоник уменьшаются обратно пропорционально их порядковому номеру. Поэтому учитываются только основные пространственные гармоники МДС фаз обмотки якоря возбудителя. Основную пространственную гармонику МДС любой фазы можно представить вектором, направленным по оси зтой Тогда на каждую пару полюсов возбудителя получают га-лучевую звезду векторов МДС, сдвинутых относительно друг друга на пространственный yfon о 2Jr/m электрических радиан (фиг.2) . Модули этих векторов изменяются во времени одновременно с токами ij, i2.5.im m-лучевую звезду пространственных векторов ВДС на каждую пару полюсов удобно рассматривать в комплексной плоскости, действительная ось которой ориентирована по продольной оси полюсов, а мнимая - по поперечной оси (фиг.2). Для простоты удобно совмещать вектор основной гармоники МДС т-ой фазы с действительной осью комплексной плоскости. Если все га вентилей выпрямителя исправны, то проекции результирующей ЩС якоря на действительную и мнимую оси равны нулю. Следовательно, в этом случае гоФазная обмотка 4 якоря не создает основной гармоники магнитного поля. Это объясняется тем, что совпадаю-. щие во времени и равные между собой по модулю токи фаз т-фазной обмотки 4 якоря возбудителя представляют токи нулевой последовательности, и вследствие пространственного сдвига осей фаз на угол -- электрических радиан не образуют основной гармоники результирующей МДС. Сигналом контроля в предлагаемом способе является ЭДС, наводимая результирующим полем якоря в разомкнутой обмотке возбу:9одения 5 возбудителя. 3 Следовательно, при исправных вентилях и симметрии фаз т-фазной обмот ки 4 якоря возбудителя сигнал контро ля должен быть равен нулю. В реальной машине всегда есть некоторая несимметрия фаз и присутствуют высшие пространственные гармоники МДС, в результате чего в обмотке возбуждения 5 возвудителя даже при исправности всех вентилей 3 наводится некоторая ЭДС, значения кото рой в однотипных машинах при одинак вой результирующей МДС основной гар моники могут отличаться друг от дру га. Кроме того, в машине с неисправными вентиляьи 3 сигнал контроля мо жет оказаться равным или близким по значению к сигналу, соответствующему исправному состоянию вентилей 3, если направление вектора основной гармоники результирующей МДС якоря окажется перпендикулярным оси полюсов. При данном значении основной гармоники результирующей МДС якоря максимальная ЭДС в обмотке возбуждения 5 возбудителя наводится тогда, когда вектор результирующей ВДС сонаправлен с осью полюсов. Поэтому при контроле необходимо выявить максимум ЭДС, поворачивая ротор на угол 180 эл.град. . Дпя повышения достоверности контроля путем снижения влияния допустимой несимметрии фаз на результаты контроля за эталонный сигнал (сигнал уставки) целесообразно брать максимальную ЭДС, наводимую при прочих равных условиях в обмотке возбуждения 5 возбудителя, имеющего обрыв цепи только одного вращающегося вентиля 3., Обоснованием выбора за эталон сигнала контроля при обрыве цепи только одного вращающегося вентиля 3 может служить тот факт, что такой дефект возбудителя внешне не проявляется в изменении характеристик машины. При обрыве цепи одного вращающего ся вентиля в фазе с порядковым номером n (фиг.2) звезда векторов МДС фаз имеет т-1 лучей. В этом случае для определения модуля и направления в.ектора основной гармоники результирующей МДС удобно комплексную плоскость развернуть на 4 Ч -2Z n электрических радиан m так, чтобы направление ее действительной оси совпало с направлением вектора ВДС фазы с порядковым номером п, и вести нумерацию векторов МДС, отсчитывая их от новой действительной оси. Тогда модуль вектора основной гармоники результирующей МДС при обрыве цепи одного вращающегося вентиля становится равным модулю основной гармоники МДС одной фазы. Следовательно, проекции вектора основной гармоники результирующей МДС при обрыве цепи одного вентиля 3 отрицательны, т.е. этот вектор направлен к действительной оси исходной комплексной плоскости (к оси полюсов) под углом 180 эл.град. Для получения максимальной ЭДС в обмотке возбуждения возбудителя надо повернуть ротор относительно его оси на угол fiSlSO эл.град. Таким образом, для выявления максимума ЭДС при обрыве цепи одного вентиля достаточно повернуть ротор возбудителя на угол в пределах 180 эл.град. Так как модуль основной гармоники МДС при обрыве цепи одного вентиля 3 равен модулю МДС одной фазы, то сигнал контроля в этом случае многократно превышает тот же сигнал при исправных вентилях 3. Этим достигается повышение чувствительности контроля и его достоверности. При пробое одного из вентилей 3, сопровождающемся его двухсторонней проводимостью, основная гармоника результирующей МДС якоря будет больше, чем при обрыве цепи одного вентиля 3. Это объясняется тем, что при пробое ток фазы, включающей в себя неисправный вентиль 3, увеличивается за счет ее проводимости в те моменты времени, когда напряжение на анодах исправных вентилей отрицательно. Следовательно, при пробое одн9го из вентилей значение сигнала контроля будет больше, чем при обрыве. Контроль вращающихся вентилей 3 однополупериодного вьптрямителя производят следующим образом. К обмотке якоря I основной синхронной машины, ротор которой не вращают, подводят трехфазное напряжение переменного тока, в результате чего

в воздушном зазоре основной машиньз возникает вращающееся магнитное поле Это поле наводит в обмотке возбуждения 2 основной машины переменную ЭДС которая прикладывается к выходу т-фазного однополупериодного выпрямителя обращенного синхронного возбудителя .

В моменты времени, соответствующие положительному потенциалу на анодах вентилей 3 якоря возбуди:телЯз по т фазной обмотке 4 якоря, протекают токи i, 1 5. , . ,, if нулевой последовательности, создающие результир- тащую МДСэ пульсирующую во времени и непод вижную относительно ротора возбудите ля и, его полюсов 5 на которьта: уложена обмотка возбуждения 5 возбудителя, подключаемая на время контроля к вольтметру 6 переменного тока. Если все вентили 3 якорк возбуди теля исправны, то результирующая ВДС якоря близка к нулю. При неисправности хотя бы одного из вентилей результирующая ЭДС якоря возбудителя возрастает, соответствен но чему возрастает и магнитный поток в воздушном зазоре возбудителя. Этот поток индуктирует в обмотка возбужде ния 5 возбудителя ЭДС, которую измеряют вольтметром 6. Ме дленно . поворачивая ротор машины выявляют максима,пьное значение ЭДС и сравнивают аго с полученным в аналогичных условиях значением ЭДС однотнпной машины, имеющей обрыв цепи только одного вентиля 3, Если ЭДС в обмотке возбуждения возбудителя контролируемой мшдины в 2-4 раза меньше этсшонной, то констатируют исправность враща.ю:1дахся вентилей 3, если близка к ней чли большед то констатируют неисправность. Работоспособность иредпэ.гаемого способа проведена на авиаш-;-оняом генераторе, имеющем шестифазюж одно-полупериодньш вьmpя итeль в цепи якоря синхронного бесщеточного возбудителя .. Значе1шя сигнала контроля при исправных вентилях к при дефектах кстя бы в одном.из них отличаются друг от друга в пределах от 10 (обрыв одного вентиля) до 39 (пробой одного вентиля) разэ что свидетельствует о нысокой чувствительности предлагаемого способа.

Затраты времени на контроль занимают в среднем около 2 мин, в то время как при суп ествующей технологии обслуживания авиационнык синхронных генераторов они составляют в среднем от 1,5 до 2 ч,Кроме того,, при существующей технологии обслуживанк:я контроль авиационных генераторов может быть осуществлен только при их вращении, для чего необхо;з;им запуск и работа в течение 2-3 мин маршевых двигатели. Расход топлива при этом составляет не менее 150-200 кг. Регшизация предлагаемого способа не требует вращения машин с номинальной СКОРОСТЬЮ; изменения ее конструкции и регламента обслуживания, а также способствуат сокращению трудовых и топливо-энергетических затрат на обнаружение дефект зв вращающихся вентилей синхронных машин. Формула изобретения Способ контроля вращаюшлхся вентилей однополупериодного т-фазного выпря1 1ителя бесщеточного возбудителя синхронной машины, заключающийся в измерении ЭДС, наводимой результирую sfiM магнитным полем„ создаваемым тока 1и контролрфуемых вентилей, о т л и ч а ю щ и и с я TeMj что, с целью повышения точности и снижения трудовых и топливно-энергетических затрат при контролеэ контроль осуществляют при невращающемся роторе синхронной машины и отключенной от сети обмотке возбуткдения возбудите- ля, при этом создЕлот во всех фазах т-фазной обмотки /:коря возбудителя ОКИ, совпадающие во времени по фазе, а измерение ЭДС наводимой результи, магнитным полем, производят на обмотке возбу71;Е,ения возбудителя, затем, поворачивая ротор в пределах 180 эл.град,.,, выявляют максимальное значение указанной ЭДС, сопоставляют его с эталонным сигналом, соответствующим значению ЭДС, измеренной на однотипной эл8ктр ;че.ской машине, имеюш,ей обрыв однаго вентиля, и при равенстве ши превыпении измеренной ЭДС эталонкого сигнала судят о неиспавности электрической машины.

|.

.|-/WX

f...rwx f.

L fsj x,. im

. f

и

фи9.1

U9. 2

Изобретение относится к области электромашиностроения, а именно, к способам контроля в процессе эксплуатации безщеточных синхронных машин с обращенными синхронными возбудителями (ОСВ) с однополупериодными т;фазными вращающимися выпрямителями. Цель изобретения - повьшение точности и снижение трудовьпс и топливноэнергетических затрат при контроле. Устройство содержит трехфазную обмотку I якоря основной синхронной машины с обмоткой возбуждения (ОБ) 2, расположенной на роторе. ОВ 2 соединена через вращаюш еся вентили- 3 с т-фазной обмоткой 4 якоря ОС Б, обмотка возбуждения 5 которого во время контроля подключена к вольтметру 6 переменного тока. При невращающемся роторе машины и отключенной от сети ОБ 5 создают во всех фазах обмотки 4 якоря ОСБ токи, совпадающие во времени по фазе, а измерение ЭДС, наводимой результирующим магнитным полем, производят на ОВ 5, далее по-; ворачивают ротор в пределах 180° зл (Л выявляют максимальное значение упомянутой ЭДС, сравнивают его с эталонным сигналом, соответствующим значению ЭДС, измеренной на однотипной эл.. машине, имеющей обрыв одного вентиля. При равенстве или превышении ЭДС эталонного сигнала судят о неисправности машины. Время контроля значитель но сокращено, т.к. ротор машины не 00 приводится во вращение, расход топлива сокращается. 3 ил. ц