Устройство для защиты бесщеточного возбуждения синхронной машины

 

Сущность изобретения: при несимметричном коротком замыкании в обмотках якоря возбудителя изменяются фазовые углы токов, протекающих по шинопроводам, соединяющим обмотку якоря с вращающимся выпрямителем. На выходе электромагнитного токового датчика появляется напряжение, из которого формируются "токовые" импульсы блоком 2, подсчитываемые блоком 5. При достижении заданного числа импульсов сигнал с выхода блока 5 снимается и воздействует на исполнительный элемент. 6 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты возбудителя переменного тока бесщеточных машин при коротком замыкании (к. з. ) во вращающихся электрических цепях системы возбуждения этих машин.

Известно устройство для защиты бесщеточного возбудителя синхронной машины, в котором дифференциальная защита возбудителя генератора переменного тока основана на получении разности между сигналом, пропорциональным напряжению возбуждения возбудителя и сигналом, представляющим собой векторную сумму сигналов, пропорциональных току и напряжению статора синхронной машины, разностный сигнал поступает на выходной элемент защиты (1).

Недостатком такого устройства является низкая точность определения аварийного состояния возбудителя.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для обнаружения повреждений, содержащее электромагнитный токовый датчик, усилители, дешифратор, формирователь вспомогательных импульсов, формирователь импульсов сброса, двоичный счетчик, блок индикации и управления (2).

Работа этого устройства связана на обнаружении повреждений (разрыва) токовых ветвей путем регистрации в блоке индикации отсутствия поступления импульсов от токового датчика.

Устройство не выявляет коротких замыканий во вращающихся цепях переменного тока системы возбуждения, расположенными за местом установки токовых датчиков.

При коротких замыканиях до места установки токовых датчиков (обмотки якоря возбудителя и их выводы в виде шинопроводов) в зависимости от вида короткого замыкания исчезают токи соответствующей фазы (фаз) и по отсутствию импульсов от токовых датчиков устройство-прототип выдает сигнал о повреждении. Однако при этом не обеспечивается выявление коротких замыканий за местом установки токовых датчиков на шинопроводах и во вращающемся выпрямителе, например, при разрушении предохранителей или вентилей, образования дуги.

Необходимо также отметить, что доля отказов, приходящаяся на вращающийся выпрямитель, составляет 75% , а оставшиеся 25% приходятся на генератор возбудителя.

Целью изобретения является выявление несимметричных коротких замыканий во вращающихся цепях переменного тока возбудителя.

Сущность изобретения поясняется функциональной схемой описываемого устройства, представленной на фиг. 1.

Устройство содержит блок 1 - электромагнитный токовый датчик, блок 2 - формирователь токовых импульсов, блок 3 - электромагнитный датчик импульсов сброса, блок 4 - формирователь импульсов сброса, блок 5 - счетчик, осуществляющий каждый оборот ротора, подсчет формируемых блоком 2 импульсов, блок 6 - исполнительный орган.

Работа устройства представлена на фиг. 1.

На фиг. 2 представлена схема бесщеточного возбуждения синхронного генератора и место установки электромагнитного токового датчика ДТ, расположенного таким образом, чтобы в момент прохождения шинопровода мгновенное значение тока в нем равнялось нулю.

На фиг. 3 показано расположение электромагнитных датчиков тока ДТ и сброса ДС, относительно шинопроводов фаз С1, С2, С3 и зубца на роторе возбудителя, а также изменение токов в шинопроводах фаз якоря возбудителя (графика) и сигнал на выходе датчика ДТ (график 6).

На графике позициями 1, 2, 3 и т. д. показаны момент прохождения соответствующей шпильки под электромагнитным токовым датчиком.

В нормальном режиме сигнал на выходе датчика ДТ отсутствует.

Момент перехода тока в шинопроводе через нулевое значение (мгновенное значение равно нулю) определяется фазовым углом между током и напряжением соответствующей обмотки якоря возбудителя.

Обмотки якоря возбудителя соединены шинопроводами (число которых определяется конструкцией) с вращающимся выпрямителем, питающим обмотку ротора синхронного генератора. То есть обмотки якоря возбудителя имеют постоянную симметричную нагрузку. Возбудитель выполняется так, чтобы при форсировке не наступало насыщение стали сердечника якоря возбудителя. Таким образом, фазовый угол может измениться только при несимметричном коротком замыкании.

На фиг. 4 показаны токи в шинопроводах при разрыве цепи в одном шинопроводе при перегорании предохранителя и сигналы на выходе датчика ДТ.

При разрыве цепи отдельного шинопровода, суммарный ток соответствующей фазы якоря возбудителя не изменяется, а происходит только перераспределение токов по целым шинопроводам. При этом, поскольку нагрузка фазы не изменилась, не происходит изменения и фазы тока, протекающего по шинопроводу.

Сигнал на выходе датчика ДТ в этом случае равен нулю. На фиг. 5 показана диаграмма токов при двухфазном к. з. во вращающемся на выпрямителе возбудителя. При двухфазном к. з. происходит изменение фазных углов и в момент прохода шинопровода мимо датчика мгновенное значение тока не равно нулю и на выходе датчика ДТ наводятся импульсы напряжения, показанные на графике.

На фиг. 6 показана диаграмма при несимметричной нагрузке фаз якоря возбудителя. В этом случае происходит изменение фазных углов и на выходе датчика ДТ наводятся импульсы.

Таким образом, показано, что на обмотке датчика ДТ импульсы могут появиться только в случае несимметричного короткого замыкания в защищаемой зоне.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме сигналы на выходе блока 1 отсутствуют, соответственно нет сигналов с выходов блока 2 и 5. При несимметричном коротком замыкании в защищаемой зоне на выходе блока 1 появляются импульсы напряжения, соответствующие мгновенным значениям токов, протекающих по шпилькам, в момент прохождения их мимо датчика ДТ.

Из сигналов с выхода блока 1 блоком 2 формируются импульсы, поступающие на счетный вход блока 5. Сброс блока 5 осуществляется сигналами от блока 3, преобразованными в импульс сброса блоком 4. Если блок 5 насчитал заданное количество импульсов, поступающих за один оборот ротора с блока 2, на его выходе появляется сигнал, поступающий на блок 6. (56) Патент Франции N 2175975, кл. Н 02 К 11/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР N 7333656, кл. Н 02 К 11/00, 1972.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ БЕСЩЕТОЧНОГО ВОЗБУДИТЕЛЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ, содержащее первый и второй электромагнитные датчики, предназначенные для установки на неподвижной части возбудителя, блок формирования токовых импульсов, блок формирования импульсов сброса, счетчик импульсов, исполнительный блок, выход которого предназначен для подключения к цепям гашения поля возбудителя и сигнализации, отличающееся тем, что, с целью выявления несимметричных коротких замыканий во вращающихся цепях переменного тока возбудителя, выход первого электромагнитного датчика через блок формирования токовых импульсов подключен к входу счетчика импульсов, выход второго электромагнитного датчика через блок формирования импульсов сброса - к входу сброс счетчика импульсов, выход которого соединен с входом исполнительного блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6