Устройство для контроля мощного бесщеточного возбудителя Советский патент 1979 года по МПК H02K11/00 H02K15/00 

1

Изобретение относится к системам контроля электрических машин, а именно к устройствам бесконтактного контроля бесщеточных возбудителей.

Известно устройство для контроля бесщеточного возбудителя, содерл ащее столько токовых датчиков, сколько контролируется цепей в фазе возбудителя 1. Полученные от этих датчиков импульсы сравниваются с опорными импульсами и по отсутствию контрольного импульса выявляется отсутствие тока в контролируемой ветви.

Недостатками устройства являются конструктивная сложность размещения больщого числа токовых датчиков при больщом числе контролируемых цепей и малая надежность контроля вследствие низкой помехозащищенности.

Известно также устройство для контроля бесщеточного возбудителя синхронной машины, содержащее токовые датчики, установленные на возбудителе вблизи контролируемых цепей из последовательно соединенных вентилей, предохранителей и щинопроводов, датчики синхронизирующих и начальных импульсов, размещенные на неподвижной части возбудителя, электронный коммутатор, блок его управления, блок индикации, причем выходы датчиков синхронизирующих и начальных импульсов соединены с блоком унравления, а выход последнего - с блоком индикации 2.

При работе устройства импульсы от токового датчика проходят через электронный коммутатор, управляемый синхронизирующими и начальными импульсами, в блок индикации. Паличие импульсов от токового датчика свидетельствует о целостности контролируемой цепи. Данное з стройство наиболее близко к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Недостатком устройства является низкая точность контроля вследствие малой защищенности от действия различных систематических и случайных помех, что не позволяет использовать его в системе автоматической защиты агрегата в ироцессе его эксплуатации.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено двумя парами установленных на оси возбудителя щихтованных

сердечников, выполненных с чередующимися по окружности открытыми и закрытыми пазами, в которых размещены шинопроводы, причем каждый шинопровод размещен в открытом пазу одного и в закрытом паЗУ другого сердечника, двумя парами токовых датчиков, расположенных по ооразующей ротора около двух сердечников, при этом одна пара сдвинута относительно другой на 180 эл. град, двумя парами потенциально-импульсных вентилей, блоком емкостных накопителей импульсов и логическим блоком, выход каждой пары токовых датчиков соединен с управляющим входом потенциально-импульсного вентиля. а выход датчика синхронизирующих импульсов соединен с коммутируемыми входами потенциально-импульсных вентилей, причем выходы последних связаны с коммутируемыми входами электронного коммутатора, выход которого соединен со входом блока емкостных накопителей импульсов, один из выходов последнего соединен с блоком индикации непосредственно, а другой - через логический блок. На фиг. 1 изображены токовые датчики 1, 2, 3 и 4, размещенные на неподвижной части беси1еточного возбудителя, и установленная на его оси 5 пара шихтованных сердечников 6 и 7 с шинопроводами 8; на фиг. 2 дана блок-схема зстройства. Каждый из двух вращающихся вынрямительных мостов соединен с обмотками обращенного генератора бесщеточного возбудителя с помощью шинопроводов 8, образующнх вместе с полупроводниковыми вентилями и предохранителями контролируемые цепи. Каждый шинопровод 8 соединен с одним анодным вентилем с предохранителем и одним катодным вентилем с предохранителем. Шихтованные сердечники 6 и 7 выполнены с чередованием открытых н закрытых пазов, причем каждый шинопровод 8 размещен в открытом пазу одного и в закрытом пазу другого сердечника 6 и 7. Две пары токовых датчиков 1-2 и 3-4, расположенных по образующей ротора около двух сердечников 6 и 7, сдвинуты относительно друг друга па 180 эл. град. Устройство содержит кроме указанной еще две пары токовых датчиков 9, 10 и 11, 12,датчик синхронизирующих импульсов 13,датчик начальных импульсов 14, блок контроля перегрузки 15, потенциально-импульсные вентили 16, 17, 18, 19, электронный коммутатор 20, его блок управления 21, блок емкостных накопителей импульсов 22, блок индикации 23 и логический блок 24. Выходы каждой пары токовых датчиков 1-2, 3-4, 9-10 и 11 -12 соединены с блоком контроля перегрузки 15 и с управляющими входами потенциально-импульсных вентилей 16, 17, 18 и 19, а выход датчика синхронизирующих импульсов 13 соединен с коммутируемыми входами потенциальноимнульсных вентилей 16, 17, 18, 19, причем выходы последних связаны с коммутируемыми входами электронного коммутатора 20, выход которого соединен со входом блока емкостных накопителей импульсов 22, а выходы последнего соединены с блоком индикации 23 непосредственно и через логический блок 24. Устройство работает следующим образом. При вращении шихтованных сердечников () и 7 магнитные потоки, создаваемые шинопр01юдами 8 с током в открытых пазах, создают в обмотках токовых датчиков 1, 2, 3, 4 и 9, 10, II, 12 импульсы, которые служат сигналами целостности контролируемых цепей. Имнульсы в обмотках токовых датчиков одной нары, например 1 и 2, возшгкают в разные моменты времени, так как эти датчики поочередно оказываются иротив открытых пазов сердечников б и 7. Одна пара токовых датчиков позволяет контролировать только половину общего числа вентилей вращающегося выпрямительного моста, так как при прохождении какого-либо шинопровода 8 около токового датчика, наиример 1, фаза напряжения на обмотке, соединенной с этим шииопроводом, всегда будет одна и та же. Поэтому из двух вентилей данного шиноировода 8 в этом угловом положении ротора всегда будет работать тоже лишь один определенный вентиль в соответствии с фазой напряжения на обмотке обращенного генератора. Для контроля остальных вентилей выпрямителя используется вторая пара токовых датчиков, например 3 и 4, которая вследствие сдвига на 180 эл. град., работает в противофазе по отношению к первой. При этом контролируется второй вентиль в каждой паре, присоединенной к одному из шинопроводов 8. Импульсы от токовых датчиков 1-4 и 9-12 поступают в блок контроля перегрузки 15 и па управляющие входы потенциально импульсных вентилей 16-19. В случае перегрузки по току ротора бесщеточного возбудителя с выхода блока 15 в блок инднкации 23 и во внешние цепи поступает сигнал о перегрузке. Импульсы токовых датчиков запирают иотенциально-имнульсные вентили 16-19, через которые выход датчика синхронизирующих импульсов 13 соединяется с коммутируемыми входами электронного коммутатора 20, переключаемого синхронно и синфазно с вращеннем шихтованных сердечннков 6 и 7 с помощью датчиков синхронизирующих 13 и начальных 14 импульсов и блока управления 21. При повреждении одного из вентилей ток в шинопроводе 8, соединенном с вентилем, будет отсутствовать при фазе обращенного генератора, соответствующей проводимости этого вентиля. В обмотке токового датчика, например 1, расположенного против обесточенного шинопровода, в этом угловом положении ротора при каждом его бороте будет отсутствовать один определенный импульс, соответствующий номеру

Г10} реждсии(ло вентиля. Отсутствие импульса от токового датчика 1 приведет к тому, что управляемый этим датчиком потенциально-импульсный вентиль 16 не будет закрыт. Через открытый вентиль 16 и электронный коммутатор 20 синхронизирующий импульс пройдет от датчика 13 на определенный вход блока емкостных накопителей пмиульсов 22. Число входов и емкостных накопителей этого блока равно числу контролируемых цепей. При повреждении контролируемого вентиля в емкостный накопитель, соответствующий этому вентилю, за каждый оборот ротора поступает один имнульс. Когда через заданное небольщое число оборотов ротора потенциал заряжаемого импульсами конденсатора достигает определенной величины, включается исполнительное реле этого накопителя и в блок индикации 23 поступает сигнал о повреждении вентиля с соответствующим номером. Помимо индивидуального контроля вентилей ос ществляется и их групповой контроль с помоп1,ью логического блока 24, который вырабатывает сигналы опасных и аварийных повреждений при выходе из строя двух и более вентилей в одном плече выпрямительного моста.

Примером практической реализации изобретения служит разработанное устройство бесконтактного контроля бесщеточного возбудителя турбогенератора мощностью 1200 МВт. Бесщеточный возбудитель выполнен в виде двух обращенных трехфазных синхронных генераторов и двух вращающихся выпрямительных мостов с полупроводниковыми вентилями. Устройство обеспечивает рещение широкого круга задач индивидуального и совместного автоматического эксплуатационного контроля двух выпрямителей. Индивидуально контролируется работа 72 вентилей. Выявляются опасные и аварийные комбинации по вреж/дений при выходе из строя двух и более вентилей в одном плече выпрямительного моста. Производится бесконтактное измерение тока ротора и контролируется перегрузка по этому току. Предупредительные и аварийные сигналы поступают в блок индикации устройства и во внешние системы сигнализации, регулирования и зашиты турбогенератора.

В откр)Ггых и закрытых пазах каждого из шихтопанных сердечников, расположенных на оси возбудителя, имеется 18 шинопроводов, соединенных с ЗП вентилями. Токовые датчики 1-4, 9-12 выполнены Fi виде П-образных шихтованных сердечников с обмотками. В датчиках синхронизирующих 13 и начальных 14 импульсов осуществляется постоянное подмагничивание. Для получения за один оборот ротора восемнадцати синхронизирующих и одного начального импульса на оси ротора вблизи от неподвижных датчиков установлены

стальное колесо восемнадцатью зубьями и один отдельный зуб. Контроль нерегрузки по току ротора осуществляется путем бесконтактного измерения тока ротора и сравнения с заданным значением. Измерение тока производится с помощью сглаживания пассивным фильтром импульсов, поступающих от всех токовых датчиков, и получения таким образом напряжения, пропорционального измеряемому току.

Блок управления электронным коммутатором выполнен на одновибраторах.

Устройство контроля бесщеточного возбудителя может быть использовано в качестве ОСНОВНОГО оборудования на электростанции в сложных условиях непрерывной и длительной эксплуатации, характеризуемой наличием мощных электрических и магнитных полей, интенсивными помехами от сильноточной коммутационной аппаратуры и относительно больщими изменениями температуры окружаюнтей среды. Все это создает большие сложности для работы полупроводниковой электронной автоматики. К этой

аппаратуре, включенной в систему защиты, предъявляются высокие требования в отношении точности контроля, так как по ее ложному аварийному сигналу может быть остановлен на несколько часов весь энергетический блок и нанесен экономический ущерб.

Высокая точность контроля бесщеточного возбудителя, обеспечивающая возможность использования предлагаемого устройства

непосредственно в системе автоматической защиты турбогенератора, достигается тем, что увеличивается точность выявления поврежденных вентилей путем использования сердечников с контролируемыми цепями в

чередующихся открытых и закрытых пазах и устранения таким образом взаимного влияния магнитных полей от соседних шинопроводов; для исключения ложной сигнализации от единичных помех используются

накопители импульсов, срабатывающие толычо при неоднократном подтверждении входного сигнала, увеличивается надежность работы электронного коммутатора путем использования вместо триггера одновибратора, не требующего симметрии плеч и начальной установки; помимо индивидуального контроля вентилей выявляются опасные и аг арийиыс комбинации иоврежденн1)1х вентилей; помимо контроля иелостности вентилей осуществляется также и контроль перегрузки по току ротора 6ecnieточнотО возбудителя.

Ф о р м у ,т а изобретения

60

Устройство для контроля мощного бесщеточного возбудителя синхронной мащины с двумя вращающимися выпрямительными мостами, содержащее токовые датчики, установленные нэ возбудителе вблизи контролируемых цепей из последовательно соединенных вентилей, иредохранителей и шинопроводов, датчики синхронизирующих и начальнььх импульсов, размещенные на неподвижной части возбудителя, электронный коммутатор, блок его управления, блок индикации, причем выходы датчиков синхронизирующих и начальных импульсов соединены с блоком управления, а выход последнего - с электронным коммутатором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, устройство снабжено двумя парами установленных на оси возбудителя шихтованных сердечников, выполненных с чередующимися по окружности открытыми и закрытыми пазами, в которых размещены шинонроводы, нричем каждый шинонровод размещен в открытом пазу одного и в закрытом пазу другого сердечника, двумя парами токовых датчиков, расноложенпых по образующей ротора около двух сердечников, при этом одна пара сдвинута

относительно другой на 180 эл. град., двумя нарами нотенциально-импульсных вентилей, блоком емкостных накопителей импульсов и логическим блоком, выход каждои пары токовых датчиков соединен с управляющим входом потенциально-импульсного вентиля, а выход датчика синхронизирующих импульсов соединен с коммутируемыми входами потенциально-импульсных

вентилей, при этом выходы последних связаны с коммзтируемыми входами электронного коммутатора, выход которого соединен со входом блока емкостных накопителей импульсов, а один из выходов последнего

соединен с блоком индикации непосредственно, а другой - через логический блок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Brown Boveri Mitteilungen, Sept., 1467, Bd 54, №9, с. 19-21.

2.Авторское свидетельство СССР № 333656, кл. Н 02 k 11/00, 1967.