Устройство для контроля вращающегося выпрямителя бесщеточного возбудителя синхронной машины Советский патент 1988 года по МПК H02H7/06 H03K11/00 

со

00

ел

00 1C

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для контроля бесщеточных систем возбуждения мощных турбогенераторов. Цель изобретения - повышение надежности . контроля вращающегося выпрямителя. Сигнал, пропорциональный среднему арифметическому значению тока, из блока 7 поступает на блок деления 8 соответствующего канала сравнения. На выходе блока 8 получают сигнал, характеризующий относительную токовую нагрузку. Сигнал блока деления каждого канала сравнения поступает на прямой вход компаратора 9 и инверсный вход компаратора 10, где осуществляется их сравнение, с уставкой. Выявляются номера цепей вращакнцегося выпрямителя, для которых К,- К ,ц„ и К J Кд,о|кс и выводятся на соответствующие блоки индикации. 2 ил. (О сл

Фие.Г

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к устройствам для контроля бесщеточных систем возбуждения мощных турбогенераторов.

Цель изобретения - повьшение надежности контроля вращающегося выпрямителя.

На фиг.1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - структурная схема блока управления.

Устройство включает два датчика 1 тока, установленные на неподвижной части возбудителя со сдвигом на . 180эл.град. один относительно другого и соединенные с коммутатором 2, датчики 3 и 4 соответственно начальных и синхронизирующих импульсов, блок 5 управления коммутатором, блок 6 запоминания токов .контролируемых цепей, блок 7 выделения среднего арифметического значения тока, каналы сравнения в количестве, равном числу контролируемых цепей, каждый из которых состоит из блока 8 деления и двух компараторов 9 и 10, блоки 11 и.12 индикации, выполненные в виде свето- диодов (по два на каждый канал сравнения), и блок 13 задания уставокi

Коммутатор 2 выполнен на полевых триодах и операционных усилителях и имеет число выходов, равное количеству контролируемых цепей.

Блок 6 запоминания токов контролируемых цепей выполнен на аналого-циф- ровых преобразователях, количество преобразователей в блоке 6 равно числу контролируемых цепей. Блок 7 выделения среднего арифметического значения тока представляет собой сумматор на операционном усилителе с коэффициентом усиления, равным 1/N, где N - число контролируемых цепей.

Число выходов и входов блока 6 запоминания равно числу входов блока 7 и равно количеству контролируемых цепей.

Каждый выход блока 6 запоминания соединен с соответствующим входом блока 7 выделения среднего арифмети- ческого значения тока и с одним входом блока 8 деления соответствующего канала сравнения, вторые входы блоков 8 деления соединены с выходом блока 7 выделения среднего арифмети- ческого значения тока. Выход блока 8 деления в каждом канале сравнения соединен с прямым входом компаратора 9 и инверсным входом компаратора 10 (такое подключение входов компараторов к блоку деления обеспечивает одинаковую полярность сигнала, поступающего на светодиоды блоков 1 и 12 индикации) .

Блок 13 задания уставок содержит два делителя напряжения на потенциометрах. С выхода одного потенциометра задается верхнее пороговое значение, а с выхода другого потенциометра - нижнее пороговое значение.

К выходу одного потенциометра блока 13 задания уставок подключен инверсный вход каждого компаратора 9, а к выходу другого потенциометра - прямой вход компаратора 10. Выход каждого из компараторов 9 и 10 соединен с блоками 11 и 12 индикации соответственно.

Блок 5 управления коммутатором может содержать (фиг.2) двоичный счетчик 14 импульсов, соединенный с ним дешифратор 15, элементы И 16 и несимметричный мультивибратор 17. Датчик 3 начальных импульсов подключен к входу установки в нуль двоичного счетчика 14, а датчик 4 синхронизи- руюш,их импульсов соединен со счетньш входом последнего. Дешифратор 15 через элементы И 16 соединен с управляющими входами коммутатора 2 и блока 6 запоминания, число выходов дешифратора 15 равно количеству элементов И 16 и половине числа контролируемых цепей. Мультивибратор I7 соединен с входами элементов И 16 и служит для задания периодичности перезаписи токов контролируемых цепей в блоке 6. Период работы цикла мультивибратора Т Т, + Т/1, где Т, - интервал перезаписи, часть периода рабочего цикла мультивибратора, при котором на выходе мультивибратора присутствует сигнал, для четырехпо- люсного турбогенератора Т ,0,08 с задается из условия обеспечения записи токов всех контролируемых цепей; Tj - интервал индикации, часть периода рабочего цикла мультивибратора, при котором сигнал на его выходе отсутствует, Т7 15-20-Т, выбирается .из условия надежной визуальной индикации.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу с датчика 3 начальных импульсов счетчик 14 блока 5 управления устанавливается в начальное положение. На первом выходе дешифратора 15 формируется выходной сигнал, соответствующий начальному положению счетчика 14. Сигнал с датчика 4 син- хронизирующих импульсов устанавливает счетчик 14 в состояние, при котором на втором выходе дешифратора 15 формируется выходной сигнал. Следующий импульс от датчика 4 устанавли- вает счетчик 14-в состояние, при котором на третьем выходе дешифратора 15 формируется выходной сигнал, и т.д. При повороте ротора возбудителя на 360° (геометрических) последова- тельно на всех выходах дешифратора 15 синхронно с прохождением контролируемых цепей под датчиками 1 тока формируются управляющие сигналы. Следующий импульс от датчика 3 начальных импульсов .устанавливает счетчик 14 в начальное положение, и начинается новый цикл формирования управляющих |сигналов на выходах дешифратора 15 ;блока 5 управления.

В интервале Т работы мультивибратора 17 на его выходе формируется . сигнал, поступающий на элементы И 16. ;При наличии сигнала от мультивибрато- ра 1.7 на входах элементов И 16 сигналы с выходов дещифратора 15, формируемые аналогично описанному вьшае, проходят на соответствующие управляющие входы коммутатора 2 и блока 6 запоминания. Поступающий на вход коммутатора 2 сигнал открывает два его ка- .нала, по которым с датчика 1 тока проходят в блок 6 и запоминаются в соответствующих ячейках сигналы, пропорциональные токам цепей, прохо- щящих в данный момент под датчиками 1. Во время Т работы мультивибратора I 7 с дешифратора 15 блока 5 управления поступают на управляющие входы коммутатора 2 сигналы, последователь- но открывающие по два его канала. По открытым каналам коммутатора 2 проходят в блок 6 сигналы, пропорциональные токам следующих цепей, проходящих под датчиками 1 тока. За время Т работы мультивибратора 17 осуществляется запись в блоке 6.сигналов, пропорциональных токам всех контро- лируемых цепей вращающегося выпрямителя.

По истечении периода Т, мультивибратор 17 переходит в фазу Т и на его выходе сигнал исчезает. При отсутствии сигнала с мультивибратора

17 элементы И 16 препятствуют прохождению сигналов с выходов дешифратора 15 на входы коммутатора 2 и блока 6. Запись токов в блок 6 прерывается на время Тг.

Из блока 6 запоминания сигнал, пропорциональный значению тока контролируемой цепи, передается на соот- ветствзш)щий. вход блока 7 вьщеления среднего арифметического значения тока и на один вход блока 8 деления соответствующего канала сравнения. В блоке 7 осуществляется определение среднего арифметического значения тока:

ср

N

где Iср среднее значение тока контролируемых цепей; 1 - значение тока в контролируемой цепи;

N - число контролируемых цепей. Сигнал, пропорциональный среднему арифметическому значению тока 1ср поступает на второй вход блока 8 деления соответствующего канала сравнения .

В блоке 8 сигнал, пропорциональ ный значению тока контролируемой цепи, делится на сигнал, пропорциональный среднему арифметическому значению тока цепей, и на выходе блока 8 получают сигнал, характеризующий относительную токовую нагрузку в контролируемой цепи:

К - -у-- - коэффициент загрузки цеJ-cpпи.

Сигнал с блока 8 каждого канала сравнения поступает на прямой вход компаратора 9 и инверсный вход компаратора 10.

С одного выхода блока 13 задания уставок поступает на инверсный вход компаратора 9 сигнал, пропорциональный нижнему пороговому значению коэффициента загрузки цепи , а с другого выхода блока 13 поступает на прямой вход компаратора 10 сигнал, пропорциональный верхнему пороговому значению коэффициента загрузки цепи (.. В компараторах 9 осуществляется сравнение сигнала, пропорционального К. контролируемой цепи, с сигналом, пропорциональным , и выявляются цепи, для которых К ,- :Кдд„„.

В компараторах 10 осуществляется сравнение сигнала, пропорционального К,j контролируемой цепи, с сигналом, пропорциональным и выявляют- ся цепи, для которых .К К,

Максимальное пороговое значение коэффициента загрузки определяется из условия недопустимости перегрузки вентилей вращающегося выпря мителя возбудителя в режиме форси- ровки:

к / I

где IB.А предельно допустимый ток

вентиля;

н.ср среднее значение тока цепи в номинальном режиме; Кф - коэффициент форсировки возбудителя по току.

Минимальное пороговое значение коэффициента загрузки , определяется из условия максимально допустимого тепловыделения в зоне ухудшенного контактного соединения. Значение максимально допустимого тепловыделения в контактах определяется опытным путей. . .

Номера цепей вращакицегося выпрямителя, для которых К; К„,„ и ,, выводятся на соответствзтощие блЬки 11 и 12 индикации.

Через время Т мультивибратор 17 снова переходит в фазу Т, и сигнал с его выхода поступает на входы элементов И 16. При наличии на входах пос-« ледних сигнала от мультивибратора 17 сигналы с выходов дешифратора 15 проходят на соответствующие управляющие входы коммутатора 2 и блока 6 запоминания. По сигналам с дешифратора 15 блока 5 управления открываются два канала коммутатора- 2 и очищаются две соответствующие ячейки блока 6 запоминания. По открытым каналам коммутатора 2 в очищенные .ячейки блока 6 запоминания проходят сигналы, пропорциональные токам контролируемых цепей, проходящих в данный момент под датчиками 1 тока. Следующий сигнал с блока 5 управления открывает два следующих канала коммутатора 2 и очищает две ячейки блока 6 запоминания, в которые записываются сигналы, пропорциональные токам двух следующих контролируемых цепей, и т.д. За время Т осуществляется перезапись токов всех контролируемых цепей вращаю

0

5

0

5

0

5

0

5

0

щегося вьтрямитвля. Далее осуществляется обработка сигналов, записанных в блок 6, аналогично описанному выше.

Таким образом, с блоков 11 и 12 индикации может быть получена информация о цепях, которые работают с относительной токовой перегрузкой (К-7 Кд,икс) и с относительной недогрузкой (К ). Причиной недогрузки цепей является ухудшение контактного соединения и возрастание его сопротивления. Если не принять соответствующих мер, то возрастание сопротивления контакта приводит к повышению тепловыделения в этой зоне и при дальнейшей работе может вызвать выход из строя всей цепи. Перегрузка цепей может привести к выходу из строя вентилей вращающегося выпрямителя и всей цепи.

Выход из строя цепей, имеющих коэффициенты загрузки, выходящие за пределы допустимых значений, возможен в режимах повышенной нагрузки на возбудитель, особенно в режиме форсировки возбуждения турбогенератора.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным имеет более высокую надежность контроля вращающегося выпрямителя бесщеточного возбудителя, так как позвбляет выявить изменения состояние цепей выпрямителя, которые в дальнейшем могут привести к выходу их из строя. Повьш1ение надежности контроля вращающегося выпрямителя обеспе1Чивает более надежную эксплуа- тацию возбудителя и турбогенератора в целом, позволяет уменьшить число остановов энергоблока, свяаанных с выходом из строя цепей вращающегося выпрямителя возбудителя.

ф ормула изобретения

Устройство для контроля вращающегося выпрямителя бесщеточного возбудителя синхронной машины, включающее по крайней мере два датчика тока цепей выпрямителя, подключенные к коммутатору, соединенныйс последним блок управления им, подключённые к соответствующим входам блока управления коммутатором датчики начальных и синхронизирующих импульсов, блок запоминания, входы которого соединены с соответствующими выходами коммутатора, блок задания уставок и блоки индикации, oтл ичaюшeecя

7 1385

тем,, что, с целью повышения надежности контроля, оно дополнительно содержит блок выделенця среднего арифметического значения тока контролируемых цепей и каналы сравнения в количестве, равном числу контролируемых цепей, каждый из которых включает блок деления и два компаратора, каждый выход блока зайоминания соединен с ю соответствующим входом блока вьщеле- ния среднего арифметического значения тока и с одним входом блока деле828

ния соответствующего канала сравнения, вторые входы блоков деления соединены с выходом блока вьщеления среднего арифметического значения тока, выход блока деления каждого канала сравнения соединен с одним входом каждого компаратора, вторые их входь, подключены к соответствующим выходам блока задания уставок, а выход каждого компаратора соединен с соответствующим блоком индикации.

Фиг.г