Синхронная электрическая машина Советский патент 1991 года по МПК H02K11/00 H02K15/00 G01R31/34 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к синхронным электрическим машинам, преимущественно к турбогенераторам.

Цель изобретения - повышение надежности путем контроля целостности медных полос токоподвода ротора во время работы машины.

На фиг. 1 показана электрическая машина, разрез; на фиг. 2 - хвостовик ротора, разрез; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - узел I на фиг. 3; на фиг. 5 - узел И на фиг. 1; на фиг. 6 - вид Б на фиг. 5; на фиг. 7 - узел III на фиг, 2; на фиг. 8 - вид В на фиг. 7; на фиг. 9 - блок-схема соединений световодов с оптическим излучателем и приемниками.

Электрическая машина содержит статор 1 и ротор 2 с обмоткой 3 возбуждения. Лобовые части обмотки ротора закреплены .бандажами 4. Электрическая машина установлена в подшипниках 5. На хвостовике 6 ротора закреплены контактные кольца 7 и 8 с промежуточной электроизоляционной

втулкой 9. В торце промежуточной электроизоляционной втулки (со стороны возбудителя) встроена вставка 10 с концами световодов 11, которые лучевыми связями

12соединены с оптическими излучателями

13и приемником 14, прикрепленными к кронштейну 15, который соединен с неподвижным корпусом статора.

В хвостовике ротора имеются симметрично расположенные продольные пазы, в которые укладываются с выводами 16 токо- подводы 17 в электроизоляционных коробках 18. Затем пазы закрываются клиньями 19. С помощью токоподводящих винтов 20 токоподводы электрически соединяют с соответствующими контактными кольцами. Токоподводящая шина состоит из набора скрепленных гибких медных тонких полос

.21 (1, 2,..., 1-1, I,... j-1, J п-1, п), к узким

граням которых приклеены световоды, концы их введены во вставку. Во вставке одни концы световодов собраны в пучок и вделаны в приемную плату Н (начала) 22 в радиальном направлении,в шахматном порядке

(Л

С

сь о о о

Ч)

о

вделаны в информационную плату К (концы)

23.Начальные концы (Hi, N2,..., Hz) световодов облучаются оптическим излучением, а из концов (Ki, K2,..., Kz) излучаются световые лучи в оптический приемник.

Оптический приемник включает в себя светоразделительное устройство (призма)

24,диафрагму 25, прозрачный матовый экран 26 и систему фотодиодов 27, которые электрически соединены со схемой контроля, управления и защиты электрической машины, Излучатель испускает лучи 28 и

освещает начальные концы (Hi, H2 Нг)

световодов, а с соответствующих концов

световодов (Ki, to Kz) световода, а с

соответствующих концов световодов (Ki, К2,...,, Kz) излучаются лучи с информацией 29.

Прежде чем заизолировать то ко под воды 17 и уложить их в пазы хвостовика 6 ротора к каждой тонкой медной гибкой пластине 21 приклеивают на узкие грани световоды 11. Клей, которым производится склеивание, и сами световоды должны иметь коэффициенты линейного термического расширения относительно удлинения, близкие к коэффициентам линейного термического расширения и относительного удли- нения материала полос токоподвода. Например, для световода неорганического происхождения клей должен быть керамический или металлофосфатный. Такие условия необходимы для того, чтобы световоды не вытягивались в случае разрушения пластины при возникновении центробежных сил, а разрушались одновременно с тонкими медными полосами токоподводов, при термомеханических и электродинамических усилиях в случае удлинения могли бы удлиняться вместе с металлическими полосами без критических граничных механических напряжений.

Для большой надежности работы световодов целесообразно располагать одни ветви по одной грани полосы, другие - по противоположной, а переход с одной грани на другую производить по широкой плоскости.

Число световодов на тонкой полосе определяется сечением световода и толщиной тонкой гибкой пластины. Число полос со световодами составляет примерно 30% от общего их числа. Концы световодов собираются в два пучка и через центральное отверстие в хвостовике ротора протягивают к вставке 10 ротора, к промежуточной электроизоляционной втулке 9 контактных колец 7 и 8.

Во вставке начальные концы световодов (Hi, H2 Hz) жгутом вделываются в

приемную плату 22, а концы (Ki, K2Kz}в информационную плату 23

Лучевые связи 12 соединяют концы световодов с оптическим излучателем 13 и приемником 14, закрепленными к неподвижной части электрической машины, например к

корпусу статора 1. В качестве излучателя можно использовать лазер, который освещает лучом 28 начальные концы световодов. Оптический приемник получает лучи с инфор- i мацией 29, которые могут наблюдаться визуальным способом, например, на матовом прозрачном экране 26 и регистрироваться, например, системой фотодиодов 27, соединенной с аппаратурой контроля и защиты электрической машины,

При неподвижном роторе под оптиче- ский излучатель 13 подводится вставка Юс приемной платой 22 со световодами 11 и производится опробирование .оптической системы и проверка целостности полос токоподвода.

Во время работы электрической машины производят облучение, постоянное или импульсное, световым потоком 28 начальных концов световодов (Hi, Н2,... Hz). С других концов (Ki, K2,... Kz) лучи с информацией 29 попадают в оптический приемник 14, в котором они проходят через диафрагму 25 и светоразделительное устройство, где разделяются, например, оптической призмой

24 на два составных луча. Одни лучи передают информацию на экран 26 для визуального наблюдения в виде линий от каждой полосы 21 токоподвода 17, а другие лучи с той же информацией передаются на систему фотодиодов 27, соединенную электрически с аппаратурой контроля и защиты электрической машины. ,

Оптический приемник может быть выполнен иначе, например, в нем в качестве

светоразделительного устройства 24 может использоваться полупрозрачное зеркало с поворотным устройством, Тогда, вращая зеркало, информацию можно либо наблюдать на экране, либо передавать на систему

фотодиодов.

При нарушении целостности полос 21 токоподводов 17 происходит обрыв в цепи световодов и световая информация пропадает.

Изобретение может быть использовано на мощных турбогенераторах в специальных синхронных электрических машинах, например криотурбогенераторах, где захо- ложенный ротор находится в оболочке, или

в векторогенераторах, где генератор поднят на высоту до 100 м и т.д.

Формула изобретения Синхронная электрическая машина, содержащая ротор с контактными кольцами и

токоподводом от контактных колец к обмотке ротора, набранным из гибких медных полос, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем контроля целостности медных полос токоподвода ротора во время работы машины, машина снабжена активной системой измерения параметров вращающихся объектов с оптическим каналом связи и световодами, приклеенными к боковым поверхностям по0

лос токоподвода, концы световодов соединены с оптическим каналом связи активной системы измерения параметров вращающихся объектов, которая предназначена для соединения с аппаратурой контроля и защиты машины, причем коэффициенты линейного термического расширения клея и материала токоподводов близки к коэффициенту линейного термического расширения меди.

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к турбогенераторам. Цель - повышение надежности путем контроля целостности мерных полос токопро- вода ротора во время работы машины. Контроль осуществляется с помощью световодов, приклеенных к боковым поверхностям полос токоподвода, и оптического канала связи активной системы измерения параметров вращающихся объектов, к которому присоединены световоды. 9 ил.

5

I

/5 4

Я

/J

Фиг./

45

о i-Л 11 t

Ј глф

v-v

//

/

ysSjgSS I У7//ЛУ//.

:

8 6 L

9600691

S3

со

«5л

о

ESI

ЧЪ

Вид В

Фиг. 9