Синхронная электрическая машина с устройством для контроля вращающегося выпрямителя бесщеточного возбудителя

 

Изобретение., относится к устройствам контроля бесщеточных возбудителей мощных синхронных мащин. Целью изобретения является повьппение надежности и точности контроля в широком диапазоне изменения тока возбулщения . Устр-во содержит два токовых датчика 1 и 2, установленных на неподвижной части возбудителя и расположенных напротив вращающихся вентилей и предохранителей, и блок 4 обработки информации. Оно дополнительно снабжено двумя блоками селекции 3, каждый из которых состоит из двухполупериодного вьшрямителя 5, масштабного преобразователя 6, детектора 7 и компаратора 8, подключенного своими входами соответственно на выходы преобразователя 6 и детектора 7, при этом входы выпрямителя 5 подсоединены к выходам датчиков 1 и 2, а выходы компаратора 8 подключены к блоку 4. Блоки селекции 3 отделяют рабочие импульсы от помех в широком диапазоне изменения токов возбудите-

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

yg 4 Н 02 К 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3769459/24-07 (22) 10.07.84 (46) 23 .07. 86, Бюп . № 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения (72) Ю.А.Бирюков, С,С.Микешко, В.В.Надеждин и В.А.Пономарев (53) 621 .313. (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 655034, кл. Н 02 К 11/00, 1976 .

Авторское свидетельство СССР

¹- 649102, кл. Н 02 К 11/00, 1976 . (54) СИНХРОННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВЫПРЯМИТЕЛЯ БЕСЩЕТОЧНОГО ВОЗБУДИТЕЛЯ (57) Изобретение,.относится к устройствам контроля бесщеточных возбудителей мощных синхронных машин. Целью изобретения является повышение надежности и точности контроля в широком диапазоне изменения тока воз:3

„„SU„„ I 246254 А1 буждения. Устр-во содержит два токовых датчика 1 и 2, установленных на неподвижной части возбудителя и расположенных напротив вращающихся вентилей и предохранителей, и блок

4 обработки информации. Оно дополнительно снабжено двумя блоками селекции З,каждый из которых состоит из двухполупериодного выпрямителя 5, масштабного преобразователя 6, детектора 7 и компаратора 8, подключенного своими входами соответственно на выходы преобразователя 6 и детектора

7, при этом входы выпрямителя 5 подсоединены к выходам датчиков 1 и 2, а выходы компаратора 8 подключены к блоку 4. Блоки селекции 3 отделяют рабочие импульсы от помех в широком циапазоне изменения токов возбудите-

psr что позволяет своевременно обнаружить вышедшие из строя вентили, а также исключить ложные отключения синхронной машины при любых уровнях тока возбуждения. 4 ил,.

1 l !!э обретение относится к электротехнике, а именно к устройствам конт. роля бесщеточных возбудителей мощных синхронных машин, и может быть использовано в системах автоматическаrо контроля работы турбогенераторов и синхронных компенсаторов на электростанциях.

Цель изобретения — повышение надежности устройства при одновременном повышении точности контроля в широком диапазоне изменения: тока воз" буждения синхронной электрической машины, На фиг,! приведена блок-схема устройства; на фиг . 2 и 3 — соответственно форма сигналов от токовых датчиков и на входах компаратора; на фиг.4 — пример реализации блока селекции на микросхемных операционных усилителях.

Устройство состоит из токовых датчиков 1 и 2, двух блоков 3 селекции, электронного блока 4 обработки информации, причем каждый блок 3 селекции включает в себя двухпалупериодный выпрямитель 5, масштабный преобразователь 6, детектор 7 среднего значения и компаратор 8.

Схема блока селекции (фиг.4) выполнена на микросхемных операционных усилителях 9-14. Двухполупериадный выпря. митель представляет собой линейный детектор на операционных усилителях

9,10, масштабный преобразователь 6 выполнен в виде инвертара на опера— ционном усилителе ll с регулируемой отрицательной обратной связью. В качестве детектора 7 среднего значения использован фильтр нижних частот на операционном усилителе 12, в цепи отрицательной обратной связи которого включено апериадическое

I— звено первого порядка. Компаратар 8 состоит из двух операционных усилителей 13, 14, представляющих собой дифференциальный усилитель и усилитель без цепи обратной связи.

Устройство работает следующим образом .

При исправном состоянии всех элементов вращающегося выпрямителя от токовых датчиков 1 и 2 поступают на вход блоков 3 селекции паложительнь|е и отрицательные рабочие импульсы, характеризующие соответственно проводимость цепей с анадными и катодными вентилями в глечах выпрямителя.

246254 2

1G

l5

ЗО

J5

В блоках 3 селекции из общего сигнала токовых датчиков 1 и 2 про. изводится отделение рабочих импульсов от импульсов помех, генерируемых самими датчиками 1 и 2. Рабочие импульсы блоков 3 селекции поступают на входы злектроннсго блока 4 обработки информации, в котором осуществляется подсчет числа импульсов в их последовательности за один оборот вала и сравнение этого числа с заданными числами уставок. Алгоритм работы электронного блока 4 обеспечивает отсутствие сигнала на выходе устройства при полном числе рабочих импульсов в каждом из двух каналов, чта свидетельствует об исправном состоянии всех контролируемых цепей вращающегося выпрямителя, При выходе из строя какого.-либо вентиля перегорает последовательно включенный с ним предохранительу контролируемая цепь обесточивается и в зависимости от числа недостающих импульсов в их последовательности за один оборот вала устройстВо выдает предупредительный или аварийный сигнал.

Точность подсчета импульсов и надежность функционирования всего устройства обеспечивается блоком

3 селекции, который отделяет рабочие импульсы от помех в шираком диапазон:е токов возбудителя.

Принцип действия блока 3 селекции поясняется на фиг.2 и 3. На вход блока 3 селекции от токового датчика 1 или 2 подается периодическсе напряжение U сложной формы (фиг .2). Оно содержит рабочие импульсы с амплитудой Up и импульсы помехи с амплитудой U (Ц

Рабочий импульс соответствует моменту совпадения оси контролируемого шинапровода с осью токовога датчика 1 или 2 при вращении ротора возбудителя. Полное число положитель ных и отрицательных рабочих импульсов напряжения на зажимах обоих таковых,цатчиков 1 и 2 за один оборот вала при нормальном состоянии возбудителя соответствует числу контролируемых цепей.

Числа импульсов помех U âäâoå больше рабочих импульсов. Амплитуда тех и других импульсов пропорциональна току возбудителя.

Двухпалярный импульсный сигнал токового датчика преобразуется выпрямителем 5 в однополярное напряжение U которое затем поступает на входы масштабного преобразователя 6 и детектора ? среднего значения

Компаратор 8 сравнивает по величине выходные сигналы элементов 6 и 7 (Фиг,3) .

Условием срабатывания компаратора является выполнение неравенства ." е "в (1) где m — коэффициент передачи масштабного преобразователя 6;

U L, U> — мгновенное и среднее значения выпрямленного напряжения.

Величина уставки масштабного коэффициента m âûáèðàåòñÿ из условия надежного срабатывания компаратора 8 в момент появления рабочего импульса (U =U ) и условия отсутP сТВНН ложного срабатывания в момент прохождения импульса помехи (Бв=П, )

myUp в 1

möUï в (2)

Разделив левую и правую части первого неравенства на Up, и второго на

Uê Ug и обозначив через К = -- К и > и > 1 П и условие нормального функционирования блока 3 селекции можно представить в следующем виде:

К (m

Так как напряжения U> U, U пропорциональны току возбудителя, то коэффициенты К, и К, равные отношениям этих напряженйй в установившемся режиме, не зависит от этого тока.

Таким образом, выбор масштабного. коэффициента m, согласно условию (3), обеспечивает надежное отделение рабочих импульсов от импульсов помех в широком диапазоне изменения тока возбудителя.

Коэффициент передачи ш масштабного преббразователя определяется отношением величин переменного сопротивления в цепи отрицательной об- ратной связи и сопротивления на входе операционного усилителя 11, Для выбора вполне определенного значения уставки m условие (3) дополняют следующим: дЦ =1m>Upi — 111 1= 5 1- (m>U<1 (4)

Оно выражает требование равноудаленности вершин импульсов ш„Ц и m U от среднего значения U на эпю46254 4 р е входных си гнал ов к омп ар атрр а (фиг ° 3) .

Из (4) можно найти

2К

m 1 п 1+ф п„ где

Up (5) — коэффициент относительного содержания помех в сигнале датчиков.

Прохождение сигнала от токового датчика через элементы блока селекции показано на Фиг,4 с помощью эпюр напряжений U.. .,., Уе в основных узлах схемы относительно общего прод

Устройство может быть использовано для контроля состояния вращающегося выпрямителя бесщеточного возбудителя мощного турбогенератора в широком диапазоне изменения тока возбуждения .

Повьппенная точность и надежность функционирования устройства позволяет с одной стороны своевременно обнаружить.вьпнедшие из строя полупроводниковые вентили и принять меры по автоматическому ограничению режима рабо-, 1, ты или отключение возбудителя, другой — исключить ложные отключения синхронной машины практически при любых уровнях тока возбуждения.

Формул а из о б р е т ения

Синхронная электрическая машина с устройством для контроля вращающегося выпрямителя бесщеточного возбудителя содержащая пару электрoMarнитных токовых датчиков, установленных на неподвижной части возбудителя, смещенных в плоскости вращения ротора относительно один другого на 180 эл. град. и расположенных напротив вращающихся шинопроводов контролируемых цепей из последовательно соединенных полупроводниковых вентилей и предохранителей, и электронный блок обработки информации, поступающей от токовых датчиков, о т л и ч а ю

Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства выражается в уменьшении средней продолжительности аварийного простоя энергоблока и снижении дефицита электроэнергии,. а следовательно, уменьшении необходимого аварийного резерва мощности

4О B энергосистеме.

l 246254

Г

Ning( 6ЕуХщ Заказ 401 5/50

Тираж 631 Пол пи с но е

Произв.-полигр. np — тие, г. У

5 щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и точности контроля в широком диапазоне изменения тока возбуждения синхронной машины, в нее введены два блока селекции, каждый из которых состоит из входного двухполупериодного выпрямителя, масштаб.ного преобразователя, детектора сред него значения, входы которых соединены с выходом выпрямителя, и выходного компаратора, подключенного свои ми входами соответственно к входам масштабного преобразователя и детек тора среднего значения, при этом вход каждого двухполупериодного выпрямителя подсоединен к выходу электромагнитного токового датчика, а выходы компаратора подключены к блоку обработки информа

70 ции.