Устройство для определения уровня искрения щеток электрических машин

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для диагностики щеточно-контактного аппарата электрических машин по уровню искрения щеток. Цель изобретения -- повышение надежности , точности и чувствительности. С этой целью в устройство, содержащее два токопровода с возбудительным устройством, два токовых датчика, измерительный канал, состоящий из последовательно включенных усилителя, выпрямителя, интегратора, комму татора и порогового элемента, соединенного с блоком индикации, и формирователь им пульсов, дополнительно введены две измери тельные щетки, изолированные от токопровода машины, два измерительных высокочастотных трансформатора, два разделительных конденсатора и второй идентичный измерительный канал. 2 ил. /)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Н 01 R 39/58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4666610/07 (22) 24.03.89 (46) 15.06.91. Бюл. М. 22 (71) Ивановский энергетический институт им. В.И.Ленина (72) Л.В.Ковязин и B.À.Ñàâåëüåâ (53) 621,3.047(088.8) (56) Патент ЧССР f+ 112080, кл. 21 d 2, 1964.

Авторское свидетельство СССР

М 1249636, кл. H 01 R 39/58, 1986.

Эксплуатация турбогенераторов с непосредственным охлаждением./Под ред.

Линдорфа Л.С, и Мамиконянца Л,Г., М.:

Энергия, 1972.

Абрамов В.М, Электронные приборы и устройства.М.: Транспорт, 1989.

Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энергоиздат, Л.О„1988.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам диагностики синхронных электрических машин по уровню искрения щеток.

Цель изобретения — повышение надежности, точности и чувствительности.

На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг,2— схема замещения цепи возбуждения для высоких частот.

Предлагаемое устройство содержит ротор 1 синхронной машины с обмоткой возбуждения 2 и контактными кольцами 3, рабочие щетки 4, подключенные с помощью

„„!Ж„„1656620 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛ Я О П Р ЕД Е Л Е Н И Я

УРОВНЯ ИСКРЕНИЯ ЩЕТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть испол ьэовано для диагностики щеточно-контактного аппарата электрических машин по уровню искрения щеток. Цель изобретения — повышение надежности, точности и чувствительности. С этой целью в устройство, содержащее два токопровода с возбудительным устройством, два токовых датчика, измерительный канал, состоящий из последовательно включенных усилителя, выпрямителя, интегратора, коммутатора и порогового элемента, соединенного с блоком индикации, и формирователь импульсов, дополнительно введены две измерительные щетки, изолированные от токопровода машины,два измерительных высокочастотных трансформатора, два разделительных конденсатора и второй идентичный измерительный канал. 2 ил. токоподводов 5 к возбудительному устройству 6. На токоподводах 5 установлены два одинаковых токовых датчика 7, 8. Первичные обмотки 9, 10 высокочастотных измерительных трансформаторов 11, 12 подключены к измерительным щеткам 13 и

14 и через разделительные конденсаторы

15, 16 к токоподводам 5 (рабочим щеткам 4).

Вторичные обмотки 17, 18 измерительных трансформаторов 11, 12 включены по дифференциальной схеме с обмотками соответствующих токовых датчиков 7, 8 и соединены со входами первого 19 и второго

20 измерительных каналов, состоящих иэ

1656620 последовательно включенных усилителя 21, выпрямителя 22, интегратора 23, коммутатора 24 и порогового элемента 25. Выходы измерительных каналов 19, 20 соединены с блоками индикации 26, Управляющие входы коммутаторов 24 первого 19 и второго 20 измерительных каналов соединены между собой и подключены к выходу формирователя 27 импульсов, входы которых соединены с обмотками соответствующих токовых датчиков 7, 8.

В качестве измерительных щеток 13, 14 используется одна из штатных щеток каждого полюса, Для мощных генераторов, имеющих большое количество щеток (например, у Т3В-800 около 70 щеток на каждом полюсе), нет необходимости в установке дополнительных измерительных щеток. Для того, чтобы испольэовать одну из штатных щеток в качестве измерительной необходимо изолировать ее от цепи токоподвода. Изоляция измерительных щеток

13, 14 от цепи постоянного тока осуществляется конструктивно, например, путем изоляции их щеткодержателей от траверсы.

При этом токоподводы щеток отсоединяются и изолируЮтся от общей цепи токоподвода машины, если в качестве измерительных используются по одной иэ штатных щеток на каждом полюсе. На некоторых типах генераторов такие изолированные щетки устанавливаются прямо на заводе.

Токовые датчики 7, 8 могут быть изготовлены, например, на ферритовом сердечнике, состоящем иэ двух П-образных частей, на которые наматывается обмотка.

Первичной обмоткой датчика является токоподвод 5, соединяющей рабочие щетки 4 с возбудительным устройством 6, которое пропускается внутрь сердечника. Параметры магнитопровода выбираются из условия исключения его насыщения при максимально возможном постоянном токе возбуждения. Измерительные высокочастотные трансформаторы 11, 12 также могут быть выполнены на ферритовых сердечниках.

Трансформаторы 11, 12, токовые датчики 7, 8 и разделительные конденсаторы 15, 16 располагаются в непосредственной близости от рабочих щеток 4 своего полюса.

Формирователь импульсов 27 может быть выполнен на основе одновибратора (4,5), запуск которого осуществляется через две дифференцирующие цепи, входы которых связаны с обмотками датчиков 7 и 8, а выходы объединены между собой, например. через эмиттерные повторители и подключены к входу одновибратора.

Длительность выходного импульса одновибратора выбирается несколько большей

15

55 времени затухания переходного процесса в контролируемой цепи.

Устройство работает следующим образом.

При эксплуатации контролируемой мащины и появлении искрения рабочих щеток

4 возникают высокочастотные токи, которые циркулируют по элементам цепи системы возбуждения. В том числе замыкаются через контур, образованный измерительной щеткой 13, первичной обмоткой 9 измерительногоо высокочастотного трансформатора 11, разделительным конденсатором 15, рабочими щетками 4 и участком контактного кольца 3 (аналогичная цепь образуется на втором полюсе), Ьо вторичной обмотке 17 (18) измерительного трансформатора 11 (12) будет наводиться высокочастотная ЭДС, вызванная протекани м ВЧ -тока (вследствие искрения щсток 4) по его первичной обмотке 9 (10). Часть сигнала замыкается через емкость обмотки 2 ротора и токоподводов 5 на землю и через возбудительное устройство 6, Все эти токи протекают через токоподводы 5 и, следовательно, в обмотке токогого датчика 7 (8) также будет наводиться высокочастотная ЭДС. Соединение обмоток блоковых датчиков 7 (8) и измерительных трансформаторов 11 (12) выполнено так, что возникающие в них ЭДС от токов искрения щеток 4 складываются, а ЭДС, вызванные токами внешних высокочастотных помех, вычитаются и компенсируют друг друга.

На фиг,2 приведена упрощенная схема замещения цепи возбуждения для высоких частот, поясняющая циркуляцию ВЧ-токов при искрении щеток. Здесь ротор представлен индуктивностью Lp и емкостью Ср обмотки возбуждения на землю и сопротивлениями контактных колец Z<,<.

Цепь рабочих щеток 4 представлена переходным сопротивлением в скользящем контакте Z<,к, и сопротивлением самих щеток

Ещ, включающим сопротивление тела щетки, переходное сопротивление в месте заделки токоподвода в тело щетки и сопротивление самого токоподвода к щетке

Z> щ, — сопротивление измерительной щетки (13, 14). Возбудительное устройство 6 и токоподводы 5 представлены сопротивлением Zll и емкостями Сг л, На фиг.2 рассмотрен случай искрения щеток одного иэ полюсов, представленный

ЭДС Еи, действующей между точками а и б.

При этом возможно пять контуров для замыкания высокочастотных токов:

1 контур — (б.в,г,а) образован дополнительной щеткой, первичной 9 обмоткой измерительного ВЧ-трансформатора 11 и разделительным конденсатором 15, 1656620

II u III контуры — (б,д,к,н,и,а) и что повышает надежность работы системы (б,е,л,н,и,а) образованы емкостью обмотки возбуждения в целом, посколькуисключаетротора и токоподвода на землю; ся воэможность перехода повреждений из

IV — (б,ж,м,н,и,а) образован емкостями измерительных цепей в аварию контролирутокоподводов на землю; 5 емых цепей, осуществляет селективный

V контур — (б,ж,э,и,а) обусловлен проте- контроль уровня искрения щеток каждого канием токов через воэбудительное устрой- полюса. что повышает точность диагностиство, рования за счет определения места возникТпк, протекающий в контуре I, вызывает новения искрения и имеет более высокую во вторичной обмотке 17 измерительного 10 чувствительность и помехозащищенность трансформатора 11 ЭДС, которая складыва- за счет регистрации всех составляющих выется с ЭДС, наводимой в обмотке токового сокочасотного тока, возникающего при искдатчика 7 от токов, протекающих через II-V рении и компенсации внешних ;нтуры, что обеспечивает высокую чувст- высокочастотных сигналов, не связанных с ьительность контроля. Таким образом, на 15 нарушением работы щеток. выходе дифференциальной схемы, образо- Устроиство может быть исполь зовано ванной вторичной обмоткой 11 измеритель- для диагностики щеток синхронных генераного трансформатора 11 и обмоткой торов, синхронных компенсаторов и двигатокового датчика 7, появляется высокоча- телеи, а также других электрических машин, стотный сигнал, обусловленный искрением 20 в том числе машин постоянного тока BG все щеток данного полюса, который поступает отраслях промышленности. на вход первого измерительного канала 19, где сигнал усиливается усилителем 21, де- Форму,ia изобретения тектируется выпрямителем 22 и интегриру- Устройство для определения уровня исется интегратором 23, С выхода 25 крения .цеток электрических машин. конст интегратора 23 сигнал поступает на первый руктивно сопряженное с токоприемником, вход коммутатора 24. Управляющий вход содержащее два токоподвода с возбуди .оммутатора24соединен с выходом форми- тельным устройством, предназначенным рователя импульсов 27, При отсутствии сиг- для подключения к щеткам, два токоьы датнала на выходе формирователя 27, 30 чика, выполненных в виде магнитопровода коммутатор 24 открыт и напряжение с выхо- с обмоткой, причем один датчик установлен да интегратора 23 поступает (через комму- на токопроводе одной полярности, один изтатор 24) на вход порогового элемента 25. мерительный канал, состоящий из последоАналогично работает второй измеритель- вательно включенных усилителя, ный канал 20. 35 выпрямителя, интегратора, коммутатора и

При превышении уровня искрения ще- порогового элемента, соединенного с блоток 4 какого-либо иэ полюсов заданнои ус- ком индикации, и формирователя импультавки срабатывания на выходе порогового сов, выход которого соединен с элемента 25 соответствующего измеритель- управляющим входом коммутатора, о т л иного канала появляется сигнал, который по- 40 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения ступает на блок индикации 26, где надежности, точности и чувствительности в отображается неисправный полюс (положи- него дополнительно введены две измерительный, отрицательный или оба сразу). тельные щетки, изолированные от цепи тоП ри появлении скачков (выбросов) на- коподвода машины, два измерительных пряжения возбудительного устройства 6 45 высокочастотных трансформатора, два раэ(при форсировке возбуждения, из-за комму- делительных конденсатора, второй измеритации тиристоров и т.п.) осуществляется за- тельнй канал, идентичный первомУ второй пуск формирователя импульсов 27 токовый датчик установлен на токоподводе сигналами, снимаемыми с обмоток токовых противоположной полярности, первичные датчиков 7, 8. На выходе формирователя 27 50 обмотки измерительных трансформаторов появляется импульс, который поступает на подключены к измерительным щеткам и управляющие входы коммутаторов 24 и за- через разделительные конденсаторы к пирает их на время действия переходного токоподводам, предназначенным для сопроцесса, что предотвращает ложные сра- единения с рабочими щетками, а вторичбатывания устройства и повышает устойчи- 55 ная обмотка первого измерительного вость его функционирования в условиях трансформатора соединена по дифференмощных импульсных помех. циальной схеме с первым токовым датчиТакимобразом предлагаемое устройст- ком и входом усилителя первого во обеспечивает гальваническую развязку измерительного канала, вторичная обконтролируемых и измерительных цепей, мотка второго измерительного трансфор1656620 тп

Составитель Ю. Николаев

Редактор В. Фельдман Техред М.Моргентал Корректор О. Кундрик

Заказ 2311 Тираж 327 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 матора соединена по дифференциальной схеме со вторым токовым датчиком и входом усилителя второго измерительного канала, кроме того, выход порогового элемента второго измерительного канала соединен с блоком индикации, а управляющий вход коммутатора второго измерительного канала соединен с выходом формирователя импульсов, входы которого

5 подключены к токовым датчикам.