Устройство для отладки элементов бесщеточного возбудителя Советский патент 1991 года по МПК G01R31/34 

иидк/i пчена мере неточно-гонто тный -л- млргл 3 переменного тока к выпрями лю 4, соединенному с нагрузочным блоком 5 постоянного тока Выпрямитель 4 помешен в вентиляционную установку 6 и снабжен датчиками 7, подключенными к измерительному блоку 8 Коммутатор 9 предназначен для

« О.дрФ рования аварийных режимов и сое- д.(Нен с выпрямителем 4. Выполнение выпрямителя неподвижным в бесщеточной системе возбудителя позволяет произвести более точные измеоенил и ускорить процесс обработки отдельных элементов возбудителя 4 мл.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - расширгние функциональных возможностей для комплексных испытаний диодных и тиристорных бесщеточных возбудителей, повышение точности измерений, сокращение времени опытно-конструкторских разработок. Устройство для элементов бесщеточного возбудителя содержит приводной двигатель 1, который соединен с валом синхронного генератора 2 обращенного типа Якор- ная.обмотка синхронного генератора 2 12 Ё Os 00 ю ю N Ьь Фиг /

И юбрегение относится кзлектротехни- i ; ч чргцпззначеио для исследований при с Р Go усовершенствованных -злямен- i i ч у лси конструкции, устрой ; Б утрав- / °нч5, контроля, защиты и диагностики ч -ных и гиристорных бесщеточньи воз- ч ПРлей мощных турбогенераторов

елыо изобретения является р сшире ичо функциональных возможностей для { млсксных испытаний диодных г, тири- i ,1пых бесщеточных возбудителей, повы- игчие точности измерений, сокращение г рп ени опытно-конструкторских рг эбо- г

На фиг. 1 представлена схема устройст- i дпч отладки диодного бесщеточного воз- Г д нтеля; на фиг 2 - тиристорный бг сщэточный возбудитель, на фш 3 и 4 - ттановка для оллаждения выпрямителя

Приводной двигатель I (фиг. 1) соединен - валом синхронного гэнератора 2 об- прщегного типа, якорная обмотка которого подключена через щеточно-контактный ап- рчргл 4 переменного тока к выпрямителю 4, единенному проводами с нагрузочным Г 5 постоянного тока Выпрямитель 4 помещенный о вентиляционную установку б, г.нпбжен измерительными статическими датчиками 7, подключенными к измерительному блоку 8. Коммутатор 9 аварийных режимов соединен с выходом выпрямителя 4 и его ветоями. Тиристорный выпрямитель (фиг 2) подключен через блок 10 передачи управляющих импульсов к системе управления тиристоров 11.

Приводной двигатель 1 предназнлчен д 1 i вращения синхронного генератора 2 и долхем быть расчитан на частоту вралцения i, максимальную мощность бесщеточчых голбудм гелей двух- и четырс аюП ОСныч туо бгг :ерзгоров Исполнение двигатопя не ciранччивается

Синхронный генератор 2 предназначен для iоперирования электроэнергии перемен..ото тока и является одним из элементе объекта отработки Генератор

-

обращенного типа имеет многополюсный индуктор на статоре и якорь на роторе, при- фланцопанном к палу двигателя 1 Обмотка созбужденит пшается от регулируемого ис5 гочника постоянною тока (не обозначено). Ьыводы отдельных аотвей многофазной якорной обмотки подключаются к контакт- иым кольцам щеточного аппарата 3. Исполнение генератора идентично конструкции

10 генератора реального бесщеточного возбу- Г/12/:ду полюсг1ми индуктора уста- ноп 1014,1 л.гпчики устройства защиты от гн/тре,1ни коротких замыканий, а в зоне :) i якорной обмотки датчики уст рой15 гтвя контроля юковых цепей.

1Л,еточно -контактный аппарат 3 осуще- С впясг передачу переменного тока от синхронного генератора 2 на выпрямитель 4, что позволяет обеспечить неподвижность

2U обьсктл выпртмигеля 4 и цепей переменного 1 постоянного токов а следовптельно, и все дру( ие преимущества Щеточно-кон- гактныи аппарат 3 выполнен в аиде двух узлов - контактных колец 12, нзса,- 1ваемых

25 на участок пала генератора с изо .ирован- чоп пооерхчосгыо, и контактных щеток 13 Каждое кольцо соединено с соответствующей сстеью якорной обмотки генератора 2 и через щетку с соответствующим вентиль30 ным модулем выпрямителя 4

Выпрямитель 4 является также одним из элементов объекта отладки и выполнен идентично конструкции вращающегося вы35 рчмителя реального бесщеточного возбу- ч.геля и собирается по г.-ногофазной схеме (ч пример, по тоекфазнсй мостовой схеме) ,к- ве пильных модулей в виде радиаторов с ооторными вентилями и предохранителями, чО «/сганавливаемь ми на вентильное колесо, которое имеет вентиляционные отверстия ча цилиндрической поверхности по числу модулей. Входные зажимы выпрямителя 4 соединяются короткими проводами с ще45 точным аппаратом 3, а выходные - с нагрузочным устройством 5. Выпрямитель 4

оснащен измерительными щитами, трансформаторами тока и другими датчиками.

Нагрузочный блок 5 обеспечивает режим работы испытуемого бесщеточного возбудителя, близкие к реальным. Он должен быть рассчитан на максимальную мощность бесщеточного возбудителя и содержать активно-индуктивное сопротивление. Конструктивное исполнение этого блока не ограничивается и может быть выполнено, например, в виде последовательно соединенных сопротивления и реактивной катушки, подключаемых к выходу выпрямителя 4. Целесообразно использовать в качестве этого блока серийно выпускаемые электромашинные или полупроводниковые преобразователи, так как они обеспечивают рекуперацию электроэнергии в сеть.

Охлаждающая установка 6 служит для охлаждения вентильных модулей неподвижного выпрямителя 4 в различных режимах. Выпрямитель 4 с двумя вентильными колесами (фиг. 3 и 4) расположен внутри замкнутого пространства кожуха 14, установленного на фундаментную плиту 15. Две перегородки 16 кожуха плотно охватывают края цилиндрических поверхностей пен- тильных колес 17, образуя три камеры -. одну среднюю, включающую цилиндрические поверхности колес 17, и две крайние, в пространстве которых находятся вентильные модули. Выход вентилятора сообщается через два воздуховода 18 с двумя крайними камерами. Средняя камера имеет сообщение с крайними через вентиляционные отверстия 19 в колесах. Фундаментная плита 15 под средней камерой имеет выход в яму. Такая установка обеспечивает циркуляцию воздуха по разомкнутому циклу, Воздух проходит через неподвижный выпрямитель 4 по тем же путям, что и при его вращении. Создается возможность отработки оптимальной конструкции выпрямителя 4 бесщеточного возбудителя с минимальными вентиляционными потерями.

Измерительные датчики 7 предназначены для получения сигналов измеряемых величин в статических элементах схемы, В устройстве применяются как стандартные, так и специальные датчики 7. Например, в цепях переменного тока на входе выпрямителя 4 устанавливаются стандартные измерительные шунты и трансформаторы тока, в ветвях выпрямителя 4 - стандартные шунты, на вентильных модулях - стандартные термосопротивления, термометры и термопары, тензодатчики, в цепи постоянного тока - стандартные шунты. В синхронном

генераторе 2 между двумя попюсами инд, к- тора расположен измерительный дат 7 и виде катушки без сердечника, cm налы ото рой пропорциональны току, п зоно вывп/inj, якорной обмотки на неподвижной чясти ч ходится датчик 7 контроля ТОКОРЫХ , сигнализирующей о наличии токг) в ветвях. Датчики 7 соединены с измерительным Споком 8, Благодаря использованию стятиче0 ских датчиков 7 в устройстве упрощается их монтаж, появляетсп возможность широкого использования более точных стандартных датчиков 7, с помощью которых можно также проверить качество сигналов в процессе

5 совершенствования специальных датчиков 7 устройств защиты, контроля и диагностики.

Измерительный блок 8 предназначен выдавать информацию о режимных пара0 метрах цепей переменого и постоянного тока бесщеточного возбудителя и тепловом состоянии синхронного генератора 2 и выпрямителя 4. Он выполнен в виде комплекта измерительных приборов, в число которых

5 входят также отрабатываемые устройства защиты и контроля, входящие в состав бесщеточной системы возбуждения. Такое исполнение измерительного блока 8 не только дает полную и точную информацию о работе

0 бесщеточного возбудителя, но и позвопяет с большой достоверностью судить о качестве совершенствуемой системы защиты и ди- агностики. Кроме того, он позволяет производить комплесные испытания изго5 тавливаемых устройств защиты и контроля, их наладку, настройку и проверку в различных режимах, что значительно повышает их эксплуатационную готовность и надежность.

0Коммутатор 9 аварийных режимов предназначен для осуществления различных аварийных режимов замыкающих и размыкающих выключателей дистанционного управления, установленных в цепях

5 переменного тока, в ветвях схемы выпрямителя 4 и в цепи постоянного тока на выходе выпрямителя 4. Обмотки управления выключателей соединены с пусковой схемой осциллографов измерительного блока 8.

0 Коммутатор 9 позволяет создавать различные аварийные ситуации с целью отработки отдельных элементов бесщеточного возбудителя, проверки работы защиты и контроля, оценки схемно-конструктивных

5 решений, а также для определения электромагнитных параметров и характеристик бесщеточного возбудителя.

Блок 10 передачи управляющих импульсов передает импульсы управления от системы 11 управления на роторные тиристоры

выпрямителя 4. Он может быть выполнен в виде шести динамических трансформаторов, вторичные обмотки которых размеще- ны на отдельных магнитопроводах, рясполагающихся аксиально на одном валу, соединены с тиристорными модулями выпрямителя 4, а первичные обмотки на статоре - с системой 11 управления. Использование блока 10 передачи в данной схеме испытаний тиристорного бесщеточного возбудителя позволяет осуществлять поиск и отладку его схемно-конструктивно- го исполнения.

Система 11 управления тиристорного бесщеточного возбудителя служит для формирования отпирающих импульсов и управления тиристорным выпрямителем 4 путем сдвига фазы импульсов относительно напряжения синхронного генератора 2. Она представляет электронный блок, включающий рабочие и резервные блоки источников питания, импульсной синхронизации и блоки формирования управляющих импульсов с блоком контроля наличия импульсов на выходе. Система 11 управления обеспечивает фазовый сдвиг отпирающих импульсов в диапазоне 0-260 эл. град., что позволяет регулировать напряжение бесщеточного возбудителя в режимах выпрямления и инвертирования.

После запуска приводного электродвигателя 1 возбужденный обращенный синхронный генератор 2 преобразует механическую энергию на валу в электрическую энергию переменного тока. Переменный ток через щеточного-контактный аппарат 3 подается на неподвижный выпрямитель 4. Выпрямительный ток поступает от выпрямителя в нагрузочный блок 5, в котором энергия постоянного тока либо преобразуется в тепловую энергию на сопротивлении, либо рекуперуется в энергосеть переменного тока посредством электромашинного или полупроводникового преобразователей. При испытании тиристорного бесщеточного возбудителя вместе с двигателем 1 производят запуск системы 11 управления тиристорами (фиг. 2). Импульсы управления поступают через блок 10 передачи на тиристоры и открывают их.

Отвод тепловых потерь генератора 2 осуществляется посредством его самовентиляции, а выпрямителя 4 - посредством охладительной установки 6. Требуемый режим работы (ток и напряжение) для диодного бесщеточного возбудителя обеспечивается путем изменения возбуждения синхронного генератора 2, а для тиристорного бесщеточного возбудителя - путем изменения фазы управляющих импульсов,

системы 11 управления тиристорами при неизменном напряжении генератора 2.

Значения токов и напряжений синхронного генератора 2 и выпрямителя 4, а также

температуры их элементов фиксируются измерительным блоком 8 с помощью датчиков 7, При этом блок 8 осуществляет постоянный контроль состояния токовых цепей бесщеточного возбудителя.

0 В процессе испытаний в аварийных режимах производят внезапные короткие замыкания и разрывы в цепях переменного, постоянного токов и в ветвях схемы выпрямителя 4 посредством выключателей

5 коммутатора 9. Обмотки управления выключателей получают питание (или обесточиваются) в момент запуска осциллографа измерительного блока 8, который регистрирует токи и напряжения переходного про0 цесса.

Коммутационные перенапряжения измеряются непосредственно на роторных вентилях с помощью электронного осциллографа.

5 Внутренние короткие замыкания генератора возбудителя и процесс пробоя роторного вентиля осуществляются путем включения коммутатора 9 при возбужденном генераторе 2, а измерительные сигналы

0 с шунтов подаются на светолучевой осциллограф.

Распределение тока между параллельными ветвями вращающегося выпрямителя 4 и процессы в синхронном генераторе 2

5 возбудителя с отдельными параллельными ветвями якорной обмотки проверяется с помощью стандартных шунтов, подключенных к измерительным приборам.

Тепловые режимы вращающ гося вы0 прямителя 4 проверяются при протекании тока через вентили вращающегося выпрямителя 4 и включенной вентиляционной установке с помощью термодатчиков (термопар, терморезисторов, термометров, тер5 мокрасок) и измерительных приборов.

Процессы включения и управления роторных тиристоров проверяются на неподвижном выпрямителе 4 с помощью стандартных шунтов, подключенных к изме0 рительным приборам и электронному осциллографу.

Технико-экономический эффект от применения устройства заключается в возможности произвести целый ряд опытов и

5 измерений, направленных на повышение надежности бесщеточных возбудителей, которые другим путем произвести невозможно, или измерения получаются недостаточно достоверными. Значительный эффект может быть получен при отработке элементов бесщеточных возбудителей устройств управления, защиты, контроля и диагностики, а также при проверке поставляемого оборудования систем возбуждения путем повышения его готовности, надежности и сокращения сроков разработки и проверки. В устройстве устраняются измерительный токоподвод, блок передачи информации с вращающейся части и щеточно-контактный аппарат постоянного тока.

Устройство может быть использовано для наладки, проверки и испытаний поставляемого оборудования бесщеточных систем возбуждения с целью повышения их надежности и эксплуатационной готовности. Формула изобретения Устройство для отладки элементов бесщеточного возбудителя, содержащее приводной двигатель, соединенный с валом синхронного генератора обращенного типа, снабженного якорной обмоткой, выпрямитель бесщеточного возбудителя, нагрузочный и измерительный блоки с пусковой схемой, и датчики, соединенные с измерительным блоком, отличающееся тем,

Фиг 2

что, с целью расширения номенкпатурн ис пытаний, повышения точности измерении. сокращения времени опытно- конструкторских разработок, оно снабжено щеточно- контактным аппаратом перемеш-ого тока, установкой для охлаждения выпрямителя и коммутатором аварийных режимов, при этом щеточно-контактный аппарат выполнен в виде узла контактных колец, размещенных на валу синхронного генератора, и узла контактных щеток, причем число колец равно числу ветвей якорной обмотки, каждое кольцо соединено с соответствующей ему ветвью обмотки якоря, а каждая щетка - с соответствующим модулем выпрямителя, выпрямитель соединен непосредственно с нагрузочным блоком и размещен внутри установки для охлаждения выпрямителя, при этом коммутатор аварийных режимов выполнен в виде замыкающих и размыкающих выключателей, установленных в цепях постоянного и переменного тока и в ветвях выпрямителя, а обмотки управления выключателей - с пусковой схемой измерительного блока.