Устройство контроля витковых замыканий в обмотке ротора электрической машины Советский патент 1993 года по МПК H02H7/08 H02K11/00 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к устройствам для контроля витковых замыканий в обмотке ротора электрической машины,

Задача, решаемая изобретением, - увеличение чувствительности и помехозащищенности устройства за счет применения схемы из одного информационного какала и введение специальных блоков, позволяющих производить обработку информационного сигнала с выделением импульсов син- хропривязки. Последнее позволяет исключить дополнительный датчик синх- ропривязки. .

Повышение помехозащищености и чувствительности устройства достигается тем, что оно построено по одноканальному принципу приема и обработки информации об

-ч

4 Јь

00

амплитудных значениях импульсов напряжения, наводимых в электромагнитном датчике и зависящих от полного потока в пазах каждой катушки, а Значит, от наличия витко- вого замыкания в ней.

Посредством аналоговых ключей последовательно опрашиваются все катушки, в течение такта ведется опрос одной пары катушек двух полюсов. Импульсы при этом коммутируются в соответствующие ячейки памяти с последующим сравнением их амплитуд. Число тактов соответствует числу катушек на одном полюсе. Сигнал синхропривязки и импульсы управления логикой работы устройства восстанавливают ся по рабочему сигналу с датчика.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства.

На фиг. 2 приведены диаграммы сигналов, поступающих на входы блока аналого- вых ключей, блока удвоения низкочастотного сигнала и реверсивного счетчика.

Предлагаемое устройство содержит: электромагнитный преобразователь индукции (датчик) 1 (фиг. 1), установленный в воздушном зазоре электрической машины вблизи поверхности ротора, ориентированный относительно радиальной или тангенциальной составляющей магнитного потока;

полосовой фильтр с усилителем и схемой автоматического регулирования усиления 2; блок аналоговых ключей 3; пиковые детекторы 4; сумматоры 5; дифференциальный усилитель 6; компаратор 7; блок индикации 8; блок восстановления низкочастотной составляющей сигнала 9, который может представлять собой два последовательно включенных триггера Шмидта, связанных между собой через интегрирующую цепочку RC;

блок удвоения низкочастотного сигнала 10, построенный, например, на элементах логики 2И-НЕ и RS-триггера;

реверсивный счетчик 11 (например, К561ИЕ11);

блок совпадения 12;

управляемый инвертор-усилитель 13 схемотехнически аналогичный фазочувст- вительному демодулятору;

блок подавления импульса управления при обратном счете 14, одним из вариантов схемотехнического решения может быть схема с использованием элементов логики 2И-НЕ и К-триггера;

тактовый генератор 15, включающий двоичный счетчик импульсов на выходе с коэффициентом пересчета, равным числу катушек одного полюса ротора.

Работа устройства заключается в следующем.

Сигнал с датчика 1 (фиг. 1) поступает на полосовой фильтр и усилитель с системой АРУ 2. Благодаря наличию АРУ, на выходе 2 усредненная амплитуда сигнала остается постоянной при изменении режима возбуждения ротора в широких пределах. Постоянная времени АРУ выбирается такой, чтобы коэффициент усиления усилителя не изменялся в промежутках между пакетами импульсов 1 (фиг. 2).

Пакеты импульсов, несущие информацию о состоянии катушек на предмет витко- вого замыкания, подаются на блок аналоговых ключей 3, включенных по схеме 1/4.

Информационные сигналы 1 в первый полупериод являются положительными, а во второй - отрицательными. Сигналы обратной полярности используются как счетные. Такое решение позволяет производить переключения ключей и остальных схем управления в промежутках между информаци

онными импульсами, не теряя при этом их

информативность.

Опрос катушек - последовательный номер опрашиваемой пары катушек идентичен числу в двоичном коде на выходе

0 счетчика импульсов 15. Продолжительность опроса данной пары катушек определяется частотой следования импульсов тактового генератора, В течение периода каждой из четырех импульсов пары катушек коммути5 руется своим ключом на свой пиковый детектор блока 4. Положительные и отрицательные сигналы попарно суммируются двумя сумматорами 5, усиливаются дифференциальным усилителем 6 и подзют0 ся на компаратор 7, При отсутствии витко- вого на выходе компаратора напряжение отсутствует, при витковом в катушке первого полюса на выходе появляется положительный потенциал, при витковом в катушке

5 второго полюса - отрицательный. Визуализация сигналов витковое в роторе с указанием полюса и катушки осуществляется блоком индикации 8, который имеет выход во внешние системы управления и защиты

0 электрической машины. При появлении вит- коеого в роторе последовательный опрос катушек приостанавливается, а блок индикации указывает на место виткового в роторе.

5 Управление аналоговыми ключами 3 производится сигналом в двоичном коде. Трехразрядный сигнал II, III и IV (фиг. 2) подается на ключи с блоков 9,10,12 соответственно. Сигнал 11 формируется в блоке восстановления низкочастотной составляющей по информационному сигналу с блока 2. В блоке 10 этот сигнал удваивается по частоте. Управление блоком 10 осуществляется сигналами V. В каждом полупериоде по низкочастотной составляющей в промежутке между последней катушкой опрашиваемого полюса и последней катушкой следующего полюса происходит переключение состояния выхода блока 10. Сигнал III удвоенной низкочастотной составляющей кроме управления ключами блока 3 используется для реверса счетчика 11. Сигнал IV формируется по числовым комбинациям с блоков 11 и 15 и в течение периода четырежды подается на блок 3. Сигнал 1 с выхода 2 подается на управляемый инвертор-усилитель 13, который в первый полупериод по низкочастотной составляющей работает в режиме инвертора, а во второй - в неинвертируемом режиме. Таким образом, на выходе 13 получаем всегда положительные счетные импульсы V. Управляется инвертор 13 сигналами 11 с выхода блока 9. Счетные импульсы, кроме управления блоком удвоения 10, используются для управления счетчиком 11 через блок 14, функциональное назначение которого - исключение из серии импульсов V одного импульса при переходе счета от последней катушки опрашиваемого полюса к последней катушке последующего полюса VI. Это необходимо для того, чтобы оставить в одной ячейке блока 4 сигналы одноименных катушек при переходе с полюса на полюс.

Счетчик 11 и тактовый генератор 15. включающий двоичный счетчик импульсов на выходе управляют блоком совпадения 12, Тактовый генератор имеет период следования импульсов, достаточный для обработки информационных сигналов и индикации результатов и может составлять, например, несколько секунд. В течение этого времени в соответствии с числовой комбинацией на выходе 15, ведется опрос определенной пары катушек. Затем опрашиваются последующие пары катушек. Последовательный процесс опроса непрерывен.

Формула изобретения Устройство контроля витковых замыканий в обмотке ротора электрической маши- ны, содержащее установленный в

воздушном зазоре датчик электромагнитной индукции, блок индикации, блок аналоговых ключей, последовательно соединенные блоки пиковых детекторов, сумматоров, усилителей, компараторов, о т- .ли чающееся тем, что в устройство дополнительно.введены блок восстановления низкочастотной составляющей сигнала, .полосовой фильтр с усилителем и схемой

автоматического регулирования усиления, блок удвоения низкочастотного сигнала, реверсивный счетчик, управляемый инвертор- усилитель, блок подавления импульса управления при обратном счете и тактовый

генератор опроса, включающий двоичный счетчик импульсов на выходе, блок совпадения, выход датчика электромагнитной индукции подключен на вход полосового фильтра с усилителем и схемой автоматического регулирования усиления, выход которого подключён на Информационный первый вход блока аналоговых ключей, вы- ход которого соединен с входом блока пиковых детекторов, выход блока компараторов

соединен с входом блока индикации, выход усилителя со схемой автоматического регулирования усиления соединен с первым входом блока управляемого инвертора-усилителя и с входом блока восстановления

низкочастотной составляющей сигнала, выход последнего соединен с вторым входом блока управляемого инвертора-усилителя, первым входом блока удвоения низкочастотного сигнала и с вторым входом блока

аналоговых ключей, выход блока удвоения низкочастотного сигнала соединен с третьим входом блока аналоговых ключей, а входом реверса реверсивного счетчика, выход управляемого инвертора-усилителя соединен с.вторым входом блока удвоения низкочастотного сигнала и входом блока подавления импульса управления при обратном счете, выход последнего соединен со счетным входом реверсивного счетчика, выход реверсивного счетчика по двоичному

четырехразрядному коду соединен с первым входом блока совпадения, тактовый генератор, включающий двоичный счетчик импульсов на выходе по двоичному четырехразрядному коду, соединен с вторым входом блока совпадения, выход блока совпадения соединен с четвертым входом управления блока аналоговых ключей.

Сущность изобретения: устройство работает на принципе анализа амплитудных значений импульсов напряжения, наведенных в электромагнитном датчике, установ- ленном в воздушном зазоре вблизи поверхности вращающегося возбужденного ротора турбогенератора. Амплитуда импульсов .зависит от полного тока в пззах каждой катушки, а значит, от наличия витко- вого замыкания в ней. Посредством аналоговых ключей последовательно опрашиваются все катушки. В течение такта ведется опрос одной пары катушек двух полюсов. Импульсы при этом коммутируются в соответствующие ячейки памяти с последующим сравнением их амплитуд. Появление виткового замыкания в одной из катушек индицируется с указанием номера катушек и номера полюса и выдается сигнал витковое в роторе во внешние устройства сигнализации и защиты. Число тактов соответствует числу катушек на одном полюсе. Опрос автоматический. Сигнал синхропри- вязки и импульсы управления логикой работы устройства восстанавливаются по рабочему сигналу с датчика, Устройство работоспособно при работе турбогенератора в любом режиме при наличии тока возбуждения в роторе. 2 ил. СЛ с со со

W. I. fle/мод Дрщения дйухлялммого

Информационные 1 г...8998...ггCvemwe

VH WWVVVVVV-nA/WWWWH V

id

/

Счетные12... S398... 21

rra/гюс А ХУЛОЛЮС #нформы4ион#А/е

L

ffiO/tfOC

Ж

Опрос котушек п . п п

Л ЛЛЛЛЛЛШЦ1Л«ЛЛЛЛПЛЛЛДЛ--Л.

L

ffiO/tfOC

п