Устройство для отладки элементов бесщеточного возбудителя

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - расширгние функциональных возможностей для комплексных испытаний диодных и тиристорных бесщеточных возбудителей, повышение точности измерений, сокращение времени опытно-конструкторских разработок. Устройство для элементов бесщеточного возбудителя содержит приводной двигатель 1, который соединен с валом синхронного генератора 2 обращенного типа Якорная.обмотка синхронного генератора 2 12 Ё Os 00 ю ю N Ьь Фиг /

СОГОЗ СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 6 01 R 31/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4691484/07 (22) 09.03.89 (46) 07.10 91, Бюл. М 37 (71) Ленинградское производственное электромашиностроительное объединение

"Электросила" им, С.М. Кирова (72) В.К, Воробей, В.Б. Кощеев, А,В, Харьков, В.Г. Новгородских и Г.К, Смирнов (53) 621.313 (088,8) (56) Пиушке M. Результаты испытаний и опыт работы с бесщеточными возбудителями для двух — и четырехполюсных турбогенераторов. — Материалы фирмы

"Крафтверкунион". 1986. Пер. с нем. N 1143, В Н И Иэлектромаш.

Кильдышев В.С., Козлов Ю.А., Юдин

Е, Е. Исследования многофазного диодного бесщеточного возбудителя для турбогенератора 500 МВт, 1500 об/мин. — В сб. "Электрическая промышленность", сер.

"Электрические машины", вып. 11, 1977.

Бирюков Ю.А„Воробой В,К. Защита бесщеточных возбудителей мощных синх-. ронных машин от коротких замыканий. — Сб, научн, тр. "Вопросы надежности и управления качеством изготовления мощных синхронных генераторов" — Л.: В НИИэлектромаш, 1982.

Надеждин В,В. Унифицированное устройство контроля бесщеточных возбудителей турбогенераторов. — Сб. научн. тр.

"Бесщеточные системы возбуждения мощных синхронных машин, — Л.: ВНИИэлектромаш, 1986.

Глебов А.А., Федроов В.Ф. Передача управляющих импульсов к роторным тиристорам бесщеточного возбудителя турбогенератора мощностью 300 МВт. — Сб, научн. тр. "Бесщеточные системы возбуждения мощных турбогенераторов и синхронных компенсаторов"; — Л.: ВНИИЭлектромаш, 1977.

„„5Ц„„1682944 А1

Глебов А.А. Резервирование системы управления тиристорног0 бесщеточного возбудителя мощного турбогенератора.—

Сб. научн. тр. "Бесщеточные системы возбуждения мощных турбогенераторов и синхронных компенсаторов". — Л.:

ВНИИЭлектромаш, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТЛАДКИ ЭЛЕМЕНТОВ БЕСЩЕТОЧНОГО ВОЗБУДИТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобрете:чия — расширение функционал ьн ых возможностей для комплексных испытаний диодных и тиристорных бесщеточных возбудителей. повышение точности измерений, сокращение времени опытно — конструкторских разработок. Устройство для элементов бесщеточного возбудителя содержит приводной двигатель 1, который соединен с валом синхронного генератора 2 обращенного типа. Якорная обмотка синхронного генератора 2 г, с

1) 5(32944

>Г) 1 «" « >

Г)ОРКЛ)Г)че)1Я )8P8-) )ЦВТОЧНО !,OHÒ8KTHЫй Э)2f1ap8T 3 переменног 2 Ок -.; к выпрямителю 4, соединенному с нагрузо -,ным блокам 5 г)остояннОГО тОка, Выпрямитель 4 помещен в вентиляционную устан зэку 6 и снабжен да "иками 7, падключенныг.)и к измерительному блоку 8. Коммутатор 9 предназначен для

Изобрегение относится к электротехнике и е1реднязнячено длл исследований при с брабат)<а,:саверевенс:-Ова-)ных элемэн-:а). и узлов кснструкции, устройств !flpBEЛВНИЛ, КОНТРОЛЯ, ЗЯЩИТЫ И ДИЯГНОСТИКИ ,I I.opHbl;< и тиристорнь.х .зеса",еточных возс)JДител8Й мощных т1у(2багенерата)2ав, Целью изобретения является рясгвирение функциональны>. возмсжностей длл

l:Омп!18ксных испытяний диадных и тиристорных бесщеточных возбудителей, п(>выщение точности измерений, сокращение

8 poм8ни ап ь)тн О l oHcTo)!KTopcKI. еЗаз Г«я «О та i:., Н!1 фиГ. 1) пРВДстае)Л8на сx8P.!8 JcTPQAGTва Для ОтлЯДки ДиОДнг ГО Г)есщеточнОГО вОЗбудителя; на фиг, 2 — тиристорный есщеточный возбудитель; на фиг, 3 и 4—

«vcTBHoBK8 для Охля>кдения е)ы е1 рлмителл, Приводной двигатель 1 (фиг, 1) соеди:.Вн с вала синхран)-,ога генератора 2 обаащеннаГО типа, якорная Обмэтка KoTopoi0 падкл)очена через щетачно — ка ITGKTHb!A оппарат 4 переменного Tака к вып)рямителю 4, соединенному проводами с нагрузачнь:м блоком 5 PIocTo 4HHof о TQK8. B bll I p$lfv!MT8Plb 4, помещенный )2 вентиляционную установку

5, се)ябжен измерительными статическими датчиками 7, падкл)аче и ными i< измерительному блоку 8. l(oP!I yT"IToа 9 аварийнь)х режимов соединен с выходом Obiïpÿf(èò8ëÿ 4 и его -ветвями. Тиристор))ый выпрлмитель (фиг. 2) подключен через блок )). передачи управляющих ))мпульсав к системе управления тиристоров 11, 11риводной двигатег)ь 1 предназна-18lll д1. вращенил синхронного )8ь)ерятара 2 и

Долл<ел быть расчитан на 1аст<гту врегще)1еи и мак)"имальную мощнОсть бесщетачных возбуди Влей Дву - и четь))2ехпал)Ос Ib!x TJ!2Ьоге! !8pa ropoa. Исполнение ) ":,вигателл не

o).раничивяется.

Синхронный генера.шр 2 предназначен длл генерирования электроэнергии пароме))наго тока и лвллетсл (2QHI, м из элементов абье)<та атрабо ки. Генератор моделирования аварийных режимов и саед,.)нен с выпр12",„.11«)теллм 4 P ыполнение выпрямителя неподвижным в бесщеточной системе возбудителя позволяет произвести более точные измерения и ускорить процесс обработки отдельных элементов возбудителя. 4 ил. обращенного типа имеет многополюсный индуктор на статаре. и якорь на роторе, прифланцованнам к валу двигателя 1, Обмотка вазбу>кде)-)ил o)«1T88TOII оТ pBI+jfl vip>)8Mo! ucTo÷Hèêа постоянного тока (не обозначено}, Выводы отделы-)ых ветвей многафазной якорной обмотки подключаютсл к контактным кольцам ецетачнОГО 3llfl8pBTB 3. ИспОлнение генератора идентично конструкции генератора реальнога бесщеточнаго возбудителя. Че>кду полюсами индуктара установлены,е)атч l

)2-,-утренних коротких замыкяний1, а в зоне выводов якорной обмотки — д тчики устройства кантролл токовых цепей.

Щетачно — контактный аппарат 3 осущесгвллет передачу переменного тока от синхронного генератора 2 на выпрямитель 4, что позваллет обеспечить непадвижнасть объе)<та — выпрямителя 4 и цепей переменного и постоянного TQKQB, я следовательно, и всВ другие г)реимущества. Щеточно-контактный аппарат 3 выполнен в виде двух узлов — кантактнелх колец 12, наса. ",::ваемых

Ia участок вала генератора с изь. лровянной поверхностью, и контактных щеток 13. е:я>кдае кольцо соединена с соатветствуюцей ветвью якорной обмотки генератора 2 и через щетку с соответствующим вентильным модулем выпрямителя 4.

Выпрямитег)ь 4 лвллетсл также одним из элементов абьекта отладки и выполнен идентично конструкции вращающегося выпрлмителя реального Бесще2ачнога возбу>!ителл и собирается по мнагофазной схеме (например, па трехфазнай мостовой схеме) из вентильных модулей в виде радиаторов с роторными вентилями и предохранителями, ,;cT8H3Bëèâà8ìb:MI; на вентильное колесо, которое имеет вентиляционные отверстия на цилиндрической поверхности r.(2 числу модулей, Входные зажимы вып рлмитег) л 4 соединяются короткими п)2оаадами с щетачным аппаратом 3, я выходные — с нагрузочным устройством Б. Выпрлм(!)Тель 4

1682944 оснащен измерительными щитами, трансформаторами тока и другими датчиками.

Нагрузочный блок 5 обеспечивает режим работы испытуемого бесщеточного возбудителя, близкие к реальным. Он должен быть рассчитан на максимальную мощность бесщеточ ного возбудителя и содержать активно-индуктивное сопротивление. Конструктивное исполнение этого блока не ограничивается и может быть выполнено, например, в виде последовательно соединенных сопротивления и реактивной катушки, подключаемых к выходу выпрямителя 4. Целесообразно использовать в качестве этого блока серийно выпускаемые электромашинные или полупроводниковые преобразователи, так как они обеспечивают рекуперацию электроэнергии в сеть.

Охлаждающая установка 6 служит для охлаждения вентильных модулей неподвижного выпрямителя 4 в различных режимах, Выпрямитель 4 с двумя вентильными колесами (фиг. 3 и 4) расположен внутри замкнутого пространства кожуха 14, установленного на фундаментную плиту 15. Две перегородки 16 кожуха плотно охватывают края цилиндрических поверхностей вентильных колес 17, образуя три камеры -„ одну среднюю, включающую цилиндрические поверхности колес 17, и две крайние, в пространстве которых находятся вентильные модули, Выход вентилятора сообщается через два воздуховода 18 с двумя крайними камерами. Средняя камера имеет сообщение с крайними через вентиляционные отверстия 19 в колесах, Фундаментная плита 15 под средней камерой имеет выход в яму, Такая установка обеспечивает циркуляцию воздуха по разомкнутому циклу;

Воздух проходит через неподвижный выпрямитель 4 по тем же путям, что и при его вращении. Создается возможность отработки оптимальной конструкции выпрямителя 4 бесщеточного возбудителя с минимальными вентиляционными потерями.

Измерительные датчики 7 предназначены для получения сигналов измеряемых величин в статических элементах схемы. В устройстве применяются как стандартные, так и специальные датчики 7. Например, в цепях переменного тока на входе выпрямителя 4 устанавливаются стандартные измерительные шунты и трансформаторы тока, в ветвях выпрямителя 4 — стандартные шунты, на вентильных модулях — стандартные термосопротивления, термометры и термопары, тенэодатчики, в цепи постоянноготока — стандартные шунты. В синхронном генераторе 2 между двумя полюсами индуктора расположен измерительный дат ик 7 в виде катушки без сердечника, сигналы кото рой пропорциональны току, в зоне вь водов

5 якорной обмотки на неподвижной части находится датчик 7 контроля токовых цепей, сигнэлизирующей о наличии тока в ветвях.

Датчики 7 соединены с измерительным блоком 8, Благодаря использованию статиче10 ских датчиков 7 в устройстве упрощается их монтаж, появляется возможность широкого использования более точных стандартных датчиков 7, с помощью которых можно также проверить качество сигналов в процессе

15 совершенствования специальных датчиков

7 устройств защиты, контроля и диагностики, Измерительный блок 8 предназначен выдавать информацию о режимных пара20 метрах цепей переменого и постоянного тока бесщеточного возбудителя и тепловом состоянии синхронного генератора 2 и выпрямителя 4, Он выполнен в виде комплекта измерительных приборов, в число которых

25 входят также отрабатываемые устройства защиты и контроля, входящие в состав бесщеточной системы возбуждения. Такое исполнение измерительного блока 8 не только дает полную и точную информацию о работе

30 бесщеточного возбудителя, но и позволяет с большой достоверностью судить о качестве совершенствуемой системы защиты и диагностики, Кроме того, он позволяет производить комплесные испытания изго35 тавливаемых устройств защиты и контроля, их наладку, настройку и проверку в различ. ных режимах, что значительно повышает их эксплуатационную готовность и надежность.

40 Коммутатор 9 аварийных режимов предназначен для осуществления различных аварийных режимов замыкающих и размыкающих выключателей дистанционного управления, установленных в цепях

45 переменного тока, в ветвях схемы выпрямителя 4 и в цепи постоянного тока на выходе выпрямителя 4, Обмотки управления выключателей соединены с пусковой схемой осциллографов измерительного блока 8.

50 Коммутатор 9 позволяет создавать различные аварийные ситуации с целью отработки отдельных элементов бесщеточного возбудителя, проверки работы защиты и контроля, оценки схемно — конструктивных

55 решений, а также для определения электромагнитных параметров и характеристик бесщеточного возбудителя.

Блок 10 передачи управляющих импульсов передает импульсы управления от системы 11 управления на роторные тиристоры I682944

10 выпрямителя 4. Он может быть выполнен в виде шести динамических трансформаторов, вторичные обмотки которых размеще- . ны. на отдельных магнитопроводах, располагающихся аксиально на одном валу, соединены с тиристорными модулями выпрямителя 4, а первичные обмотки на статоре — с системой 11 управления. Использование блока 10 передачи в данной схеме испытаний тиристорного бесщеточного возбудителя позволяет осуществлять поиск и отладку его схемно-конструктивного исполнения.

Система 11 управления тиристорного бесщеточного возбудителя служит для формирования отпирающих импульсов.и управления тиристорным выпрямителем 4 путем сдвига фазы импульсов относительно напряжения синхронного генератора 2. Она представляет электронный блок, включающий рабочие и резервные блоки источников питания, импульсной синхронизации и блоки формирования управляющих импульсов с блокам контроля наличия импульсов на выходе. Система 11 управления обеспечивает фазовый сдвиг отпирающих импульсов в диапазоне 0 — 260 эл. град„что позволяет регулировать напряжение бесщеточного возбудителя в режимах выпрямления и инвертирования.

После запуска приводного электродвигателя 1 возбужденный обращенный синхронный генератор 2 преобразует механическую энергию на валу в электрическую энергию переменного тока. Переменный ток через щеточного-контактный аппарат 3 подается на неподвижный выпрямитель 4.

Выпрямительный ток поступает от выпрямителя в нагрузочный блок 5, в котором энергия постоянного тока либо преобразуется в тепловую энергию на сопротивлении, либо рекуперуется в энергосеть переменного тока посредством электромашинного или полупроводникового преобразователей.

При испытании тиристорного бесщеточного возбудителя вместе с двигателем 1 производят запуск системы 11 управления тиристорами (фиг. 2). Импульсы управления поступают через блок 10 передачи на тиристоры и открывают их.

Отвод тепловых потерь генератора 2 осуществляется посредством его самовентюляции, а выпрямителя 4 — посредством охладител ьной уста но вки 6. Требуемый режим работы (ток и напряжение) для диодного бесщеточного возбудителя обеспечивается путем изменения возбуждения синхронного генератора 2, а для тиристорного бесщеточного возбудителя — путем изменения фазы управляющих импульсов, 15

55 системы 11 управления тиристорами при неизменном напряжении генератора 2.

Значения токов и напряжений синхронного генератора 2 и выпрямителя 4, а также температуры их элементов фиксируются измерительным блоком 8 с помощью датчиков

7. При этом блок 8 осуществляет постоянный контроль состояния токовых цепей бесщеточного возбудителя.

В процессе испытаний в аварийных режимах производят внезапные короткие замыкания и разрывы в цепях переменного, постоянного токов и в ветвях схемы выпрямителя 4 посредством выключателей коммутатора 9. Обмотки управления выключателей получают питание (или обесточиваются) в момент запуска осциллографа измерительного блока 8, который регистрирует токи и напряжения переходного процесса, Коммутационные перенапряжения измеряются непосредственно на роторных вентилях с помощью электронного осциллографа.

Внутренние короткие замыкания генератора возбудителя и процесс пробоя роторного вентиля осуществляются путем включения коммутатора 9 при возбужденном генераторе 2, а измерительные сигналы с шунтов подаются на светолучевой осциллограф.

Распределение тока между параллельными ветвями вращающегося выпрямителя

4 и процессы в синхронном генераторе 2 возбудителя с отдельными параллельными ветвями якорной обмотки проверяется с помощью стандартных шунтов, подключенных к измерительным приборам, Тепловые режимы вращающ..гася выпрямителя 4 проверяются при протекании тока через вентили вращающегося выпрямителя 4 и включенной вентиляционной установке с помощью термодатчиков (термопар, терморезисторов, термометров, термокрасок) и измерительных приборов.

Процессы включения и управления роторных тиристоров проверяются на неподвижном выпрямителе 4 с помощью стандартных шунтов, подключенных к измерительным приборам и электронному осциллографу.

Технико-экономический эффект от применения устройства заключается в возможности произвести целый ряд опытов и измерений, направленных на повышение надежности бесщеточных возбудителей, которые другим путем произвести невозможно, или измерения получаются недостаточно достоверными. Значительный эффект может быть получен при отработке элемен1682944 тов бесщеточных возбудителей, устройств управления, защиты, контроля и диагностики, а также при проверке поставляемого оборудования систем возбуждения путем повышения его готовности, надежности и сокращения сроков разработки и проверки.

В устройстве устраняются измерительный токоподвод, блок передачи информации с вращающейся части и щеточно-контактный аппарат постоянного тока.

Устройство может быть использовано для наладки, проверки и испытаний поставляемого оборудования бесщеточных систем возбуждения с целью повышения их надежности и эксплуатационной готовности. .Формула изобретения

Устройство для отладки элементов бесщеточного возбудителя, содержащее приводной двигатель, соединенный с валом синхронного генератора обращенного типа, снабженного якорной обмоткой, выпрямитель бесщеточного возбудителя, нагрузочный и измерительный блоки с пусковой схемой, и датчики, соединенные с измерительным блоком, отл ич а ю щеес я тем, что, с целью расширения номенклатуры испытаний, повышения точности измерений, сокращения времени опытно-конструкторских разработок, оно снабжено щеточно5 контактным аппаратом переменного тока, установкой для охлаждения выпрямителя и коммутатором аварийных режимов, при этом щеточно — контактный аппарат выполнен в виде узла контактных колец, разме10 щенных на валу синхронного генератора, и узла контактных щеток, причем число колец равно числу ветвей якорной обмотки, каждое кольцо соединено с соответствующей .ему ветвью обмотки якоря, а каждая щетка—

15 с соответствующим модулем выпрямителя, выпрямитель соединен непосредственно с нагрузочным блоком и размещен внутри установки для охлаждения выпрямителя, при этом коммутатор аварийных режимов вы20 полнен в виде замыкающих и размыкающих выключателей, установленных в цепях постоянного и переменного тока и в ветвях выпрямителя, а обмотки управления выключателей — с пусковой схемой измерительно25 го блока, 1682944

Составитель IB.Никаноров

Редактор Н.Бобкова Техред М.Моргентал Корректор М,Кучерявая

Заказ 3410 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН Г СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина. 101