Устройство для контроля бесщеточного возбудителя синхронного генератора Советский патент 1983 года по МПК H02K11/00 H02K19/38 H02H3/24 

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к устройствам для контроля состояния вентилей врсццающегося выпрямителя бесщеточного возбудителя синхронной машины.

Известно устройство для контроля бесщеточного возбудителя, содержащее стержнеобразные токопроводы, включенные последовательно в силовые цепи вентилей вращающегося выпрямителя и расположенные на наружной поверхности вращающейся части возбудителя. В стержнеобразном .токопроводе этого устройства как элементе устройства контроля осуществляется непоередственное преобразование первичного сигнала о состоянии вентиля в виде тока ,- который протекает по токопроводу, последовательно соединенному с вентилем и соответствующим плавким предохранителем/ в сигнал о состоянии вентиля, передаваемый бесконтактным способом с вращающейся части возбудителя посредством магнитного поля токопровода, которое регистрируется электромагнитным датчиком, установленным на статоре возбудителя (1J,

При пробое вентиля и перегорании предохранителя ток по токопроводу не протекает и на датчике при прохождении под ними токопровода, соединен ного.с пробитым вентилем и перегоревшим предохранителем t сигнал о нгшичии магнитного поля данного токопровода не образуется.

Излучатель в виде стержнеобразного токопровода, используемый в ston устройстве контроле, имеет недостаточно высокую пространственную лока10лизацию создаваемого им электромагнитного канала передачи сигналов о состоянии вентиля с вращающейся части возбудителя. Это проявляется в искажении основного сигнала датчика,

15 создаваемого полем токопровода, находящегося под датчиком, помехами, которые создаются магнитными полями других токопроводов, особенно расположенных рядом.

20

Наличие помех в сигналах, образувМЕлх на датчике и тем больших, чем более близко расположены друг к ДРУгу токопроводы, увеличивает уровень тока возбудителя, с которого может

25 быть обеспечена надёжная работа регистрирующего прибора, и усл.ожияет схему прибора из-за необходимости применения в нем специальных схем для выделения основных сигналов из сиг30налов поступающих с датчика. Наиболее близкимк предложенному является устройство для контроля бе щеточного возбудителя синхронного г нератора, содержащее стержнеобразные токопроводы, предназначенные дл 1включения последовательно в силовые цепи вентилей вращающегося выпрямит ля, датчики для закрепления на статоре возбудителя и электромагнитные излучатели,установленные на наруж.ной поверхности вращающейся части возбудителя С2 . Известноеустройство контроля им ет электромагнитные излучатели, выполненные в виде включенных последо вательно в фазные силовые цепи вент лей стержнеобразных токопроводов, каждый из которых проходит через от крытый и соответствующий закрытый паз двух рядом расположенных сердеч ников из магнитного материала. Таки образом, токопроводы, проходящие через пазы сердечников, оказываются на каждом сердечнике поочередно раз мещенными в замкнутом магнитопроводе, охватывающем токопровод. Это позволяет снизить степень искажения основного сигнала, создаваемого полем токопровода, находящегося под датчиком, помехами, которые могли бы создаваться магнитными полями соседних токопроводов, если бы они не были закрыты замкнутым магнитопрс5 водом, однако приводит к усложне нию конструкции возбудителя, в част ности к увеличению его длины, что всегда является нежелательным для электрических машин, а также к усло нению регистрирующего прибора, на который в таком устройстве должны п ступать сигналы по крайней мере с четырех датчиков, устанавливаемых на статоре возбудителя и не обеспе чивает достаточной точности контроля. Целью изобретения является повышение точности контроля. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для контроля бесщеточного возбудителя .синхронного генератора на каждом токопроводе расположен охватывающий его сердечник с.обмоткой, выводы которой соединены с выводами электромагнитного излу чателя . Одни выводы каждой пары обмоток кольцевых сердечников, размещенных на токопроводах одной фазной шины, соединены с выводом излучателя через элементы с односторонней проводимостью, а другие выводы каждой пары обмоток подключены к выводу излучателя непосредственно. Пары Обмоток кольцеобразных сердечников , расположенных на токопроводах, предназначенных для включения .в силовые цепи параллельно соединенных через предохранители вентиЛей, соединены последовательно. Излучатель может быть выполнен в виде сердечника с- разомкнутым магнитопроводом, на котором размещена обмотка. На чертеже схетиматически изображено предложенное устройство. Устройство для контроля имеет токопровод 1 в виде стержня, концы которого соединены с вентилем2 вращающегося выпрямителя бесщеточного возбудителя и с защитным плавким предохранителем 3. На токопроводе 1 размещена электроизоляционная втулка 4, обеспечивающая изоляцию тороидальной обмотки, 5 кольцеобразного сердечника 6, который охватывает токопровод 1. На наружной части обмотки 5 имеется предохранительный корпус 7. Выводы 8 и 9 обмотки 5 кольцеобразного сердечника б соединены через резистор 10 с выводами 11 и 12 обмотки 13 сердечника 14 с разомкнутым магнитопроводом, который размещен на наружной части конструктивного элемента15 вращающейся части возбудителя, жестко закрепленного на валу 16 бесщеточного возбудителя. Устройство работает следующим образом. Если вентиль. 2 и предохранитель 3 целы, то при появлении тока в токопроводе 1, происходящем при включении данной ветви вращающегося выпрямителя, или при его прекращении, происходящем при отключении ветви, в обмотке 5 кольцеобразного сердечника 6 возникает электродвижущая сила. Она создает импульсный ток в цепи, образованной обмоткой 5 кольцеобразного сердечника б, резистором 10 и обмоткой 13 сердечника 14 с разомкнуTfcOM магнитопроводом, который, протекая по обмотке 13 возбуждает магнитное поле в зоне разрыва магнитопровода сердечника 14. Наличие этого поля фиксируется датчиком устройства контроля (не показан), который закреплен на статоре возбудителя таким образом что зона разрыва магнитопровода сердечника 14 проходит под датчиком в моменты включения или отключения дайной ветви вращающегося выпрямителя. Эти моменты однозначным образом соответствуют определенному положению ротора возбудителя, и фиксации датчиком отсутствия магнитного поля при соответствующем положении вращающего-, ся ротора представляет сигнал выхода из строя данной ветви вращающегося выпрямителя .В качестве электромагнитного излучателя в устройстве контроля может использоваться не только излучатель в виде сердечника 14 с разомкнутым магнитопроводом и обмоткой 13, но и.

например, излучатель на светодиоде, обеспечивающий возможность получения высокой пространственной локализации канала передачи сигналов с вращающейся части возбудителя, который к тому же отличается полной помехозащищенностью от влияния магнитных полей как внешних, так и самого возбудителя.- .

Тороидальность обмртки 5 кольцеобразного сердечника б, размещенного на токопроводе 1, обеспечивает высо кую помехозащищенность сигнала, образуемого на выходе этой обмотки 5, . которая может быть повышена изготов .лернем корпуса 7, механически предохраняющего наружную поверхность обмотки 5,из магнитного материсша.

Токопровод 1, на котором размещается кольцеобразный сердечник б, может быть включен в фазную силовую цепь, через которую осуществляется питание двух вентилей сопряженных анодной и катодной ветвей вращакндегося выпрямителя. При этом для выявления состояния вентилей в устройстве контроля необходимо иметь два датчика, расположенных на статоре. Такой вариант устройства контроля позволяет сократить число элементов устройства контроля, располагаемых на вратдающейся части возбудителя, вдвое, но электромагнитные излучатели в этом варианте должны обеспечить возможность передачи сигналов независимо от направления тока, поступающего на их вход, как это и имеет место, например, в излучателе rfa сердёчнике 14 с разомкнутым магнитопроводом.

Вариант устройства контроля с:: включением стержневых токопроводов 1 между вентилями и предохранителями (см, чертеж) оказывается в ряде случаев конструктивно более предназначенным, .

В устройстве для контроля может быть уменьшено по сравнению с другими, также возможными вариантами их расположения в силовых цепях, вдвое количество необходимых электромагнит ных излучателей. Для этого выводы обмоток двух кольцеобразных сердечников б, которые располагаются на токопроводах 1 непосредственно соединенных с вентилями сопряженных катодной и анодной ветвей выпрямителя, соединяются с выводами одного и того же электромагнитного излучателя чере диоды,

Мсмцность, рассеиваемая элементами устройства контроля, размещенными на вращающейся части возбудителя,яв ляется незначительной благодаря имйульсному характеру токов, протекающих по его цепям.

Применение новых элементов, кольцеобразных сердечников и электромагнитных излучателей, выводы которых соединены с выводами обмоток кольцеобразных сердечников, позволяет улучшить характеристики устройства для контроля бесщеточного возбудите-

ля в результате возможности примене-г ния электромагнитных излучателей с высокой пространственной локализацией электромагнитного канала для передачи сигналов с вращающейся части возбудителя; повысить качество сигналов, образуемых на датчиках, упростить регистрирующий электронный прибор устройства; снизить уровень тока возбуждения; а следовательно,повысить точность .контроля.

Возможность размещения стержневых токопроводов в любом месте силовой цепи вентиля, как и возможность использования электромагнитных излучателей, которые могут иметь небольшие

габариты, расширяет возможные варианты компоновки всех элементов и выпрямителя, и устройства контроля, располагаемых на вращающейся части. возбудителя, и позволяет ynpocTHvb конструкцию мощных бесщеточных возбудителей, имеющих вьтрямители с большим числом вентилей,;

Кроме того устройством может быть обеспечен полный повентйльный контроль бесщеточного возбудителя с выпрямителем,, в котором имеются группы параллельно соединенных пар вентиле. Соединение выводов излучателя предлагаемого устройства с последовательно соединенными обмотками кольцеобразных сердечников вентилей парной группы поэзоляет7 сократить необходимое число излучателей вдвое и тем самым существенно упростить конструк цию таких возбудителей.

Формула изобретения

1, Устройство для контроля бесщеточного возбудителя синхронного генератора, содержащее стержнеобразные токопроводы, предназначенные для включения последовательно в силовые цепи вентилей вращающегося выпрямителя, датчики для закрепления на статоре возбудителя и электромагнмтные излучатели, отличающееся тем, что, с целью повьаяения точности контроля, на каждом токопроводе расположен охватывакадий его сердечник с обмоткой, выводы которой соединены с выводами электромагнитногх излучателя, .

2, Устройство по п, 1, о т л и чающееся тем, что одни выводы каждой пары обмоток кольцевых сердечников, размещенных на токопроводах одной фазы шины, соединены с выводом излучателя через элементы с односторонней проводимостью, а другие