Способ контроля вращающихся вентилей однополупериодного @ - фазного выпрямителя бесщеточного возбудителя синхронной машины

 

Изобретение относится к области электромашиностроения, а именно, к способам контроля в процессе эксплуатации безщеточных синхронных машин с обращенными синхронными возбудителями (ОСВ) с однополупериодными т;фазными вращающимися выпрямителями. Цель изобретения - повьшение точности и снижение трудовьпс и топливноэнергетических затрат при контроле. Устройство содержит трехфазную обмотку I якоря основной синхронной машины с обмоткой возбуждения (ОБ) 2, расположенной на роторе. ОВ 2 соединена через вращаюш еся вентили- 3 с т-фазной обмоткой 4 якоря ОС Б, обмотка возбуждения 5 которого во время контроля подключена к вольтметру 6 переменного тока. При невращающемся роторе машины и отключенной от сети ОБ 5 создают во всех фазах обмотки 4 якоря ОСБ токи, совпадающие во времени по фазе, а измерение ЭДС, наводимой результирующим магнитным полем, производят на ОВ 5, далее по-; ворачивают ротор в пределах 180° зл (Л выявляют максимальное значение упомянутой ЭДС, сравнивают его с эталонным сигналом, соответствующим значению ЭДС, измеренной на однотипной эл.. машине, имеющей обрыв одного вентиля. При равенстве или превышении ЭДС эталонного сигнала судят о неисправности машины. Время контроля значитель но сокращено, т.к. ротор машины не 00 приводится во вращение, расход топлива сокращается. 3 ил. ц

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1267304 (50 4 G 01 R 31/34 // Н 02 К 11/PP

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3880819/24-07 . (22) 08. 04. 85 (46) 30. 1О. 86 . Бюл. ¹ 40 (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров гражданской авиации им. 60-летия СССР (72) M.Ï.Ïoïñâ и В.П.Загурдаев (53) 621.313(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 645102, кл. Н 02 К 11/00, 1976.

Патент Японии № 53-4227, кл. Н 02 Н 7/08, 1979. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВРАЩА10ЦИХСЯ

ВЕНТИЛЕЙ ОДНОПОЛУПЕРИОДНОГО ш-ФАЗНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ БЕСЩЕТОЧНОГО ВОЗБУДИТЕЛЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ (57) Йзобретение относится к области электромашиностроения, а именно, к способам контроля в процессе эксплуатации безщеточных синхронных машин с обращенными синхронными возбудителями (ОСВ) с однополупериодными mфазными вращающимися выпрямителями.

Цель изобретения — повышение точности и снижение трудовых и топливноэнергетических затрат при контроле.

Устройство содержит трехфазную обмотку I якоря основной синхронной машины с обмоткой возбуждения (ОВ) 2, расположенной на роторе. ОВ 2 соединена через вращающиеся вентили 3 с

m-фазной обмоткой 4 якоря ОС В, обмотка возбуждения 5 которого во время контроля подключена к вольтметру

6 переменного тока. При невращающемся роторе машины и отключенной от сети ОВ 5 создают во всех фазах обмотки 4 якоря ОСВ токи, совпадающие во времени по фазе, а измерение ЭДС, наводимой результирующим магнитным полем, производят на ОВ 5, далее поворачивают ротор в пределах 180 эл выявляют максимальное значение упомянутой ЭДС, сравнивают его с эталонным сигналом, соответствующим значе- С нию ЭДС, измеренной на однотипной эл. машине, имеющей обрыв одного вентиля. 2

При равенстве или превышении ЭДС эталонного сигнала судят о неисправнос- Ю ти машины. Время контроля значительно сокращено, т.к. ротор машины не приводится во вращение, расход топ- ©ф лива сокращается. 3 ил. 4Р

1

1267

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к методам контроля преимущественно в условиях эксплуатации бесщеточных синхронных машин, содержащих обращенные синхронные возбудители с однополупе- риодными m-фазными врап(ающимися выпрямителями.

Цель изобретения состоит в повышении точности и в снижении трудовых и топливно-энергетических затрат при контроле.

На фиг.1 и 2 представлены схемы соответственно m-фазного однополупериодного выпрямителя обращенного синхронного возбудителя и звезды векторов магнитодвижущих сил (МДС), создаваемых токами в фазах обмотки ротора возбудителя; на фиг ° 3 — электрическая схема устройства. для реализации способа.

Устройство содержит трехфазную обмотку 1 якоря основной синхронной машины с обмоткой возбуждения 2, расположенной на роторе..Обмотка возбуж- 25 дения соединена через вращающиеся вентили 3 с m-фазной обмоткой 4 яко" ря обращенного синхронного возбуди" теля. Обмотка возбуждения 5 возбудителя, расположенная на статоре, во время контроля подключена к вольтметру 6 переменного тока.

Предлагаемый способ осущест:вляют следующим образом.

Пусть к выходным клеммам вентилей

3 невращающегося ротора (якоря) возбудителя приложено напряжение переменного тока (фиг.1). Тогда в моменты времени, соответствующие положительному потенциалу на анодах венти- 40 лей, в фазах обмотки якоря возбудителя протекают токи, 1,...,а„,.

При симметрии сопротивлений фаэ эти токи равны друг другу по модулю и совпадают друг с другом во времени, т.е. являются токами нулевой после1 довательности.

Протекая по. m-фазной обмотке якоря возбудителя эти токи создают перв11е пространственные гармоники МДС 50 с пространственным полупериодом, равным полюсному делению якоря, и высшие пространственные гармоники МДС с пространственным полупериодом, меньшим полупериода основной гармоники во столько раз,, каков порядок данной высшей гармоники по отношению к ос" новнои4

ЗС4 2

Главное значение имеют первые пространственные гармоники МДС, так как они создают основное магнитное поле обмотки, а влияние высших гармоник преднамеренно подавляют, например, распределением обмотки и укорочением шага„

Кроме того, амплитуды МДС высших гармоник уменьшаются обратно пропор" ционально их порядковому номеру.

Поэтому учитываются только основные пространственные гармоники МДС фаз обмотки якоря возбудителя.

Основную пространственную гармони ку МДС любой фазы можно представить вектором, направленным по оси этой фазы.

Тогда на каждую пару полюсов возбудителя получают ш-лучевую звезду векторов МДС, сдвинутых относительно друг друга на пространственный угол

+ = 23 /m электрических радиан (фиг.2).

Модули этих векторов изменяются во времени одновременно с токами i ш-лучевую звезду пространственных векторов МДС на каждую пару полюсов удобно рассматривать в комплексной плоскости, действительная ось которой ориентирована по продольной оси полюсов, а мнимая — по поперечной оси (фиг.2).

Для простоты удобно совмещать вектор основной гармоники МДС ш-ой фазы с действительной осью комплексной плоскости

Если все m вентилей выпрямителя исправны, то проекции результирующей

МДС якоря на действительную и мнимую оси равны нулю.

Следовательно, в этом случае mфаэная обмотка 4 якоря не создает основной гармоники магнитного поля.

Это объясняется тем, что совпадаю- . щие во времени и равные между собой по модулю токи фаз m-фазной обмотки

4 якоря возбудителя представляют токи нулевой последовательности, и вследствие пространственного сдвига

23Г осей фаз на угол --- электрических

m радиан не образуют основной гармоники результирующей МДС.

Сигналом контроля в предлагаемом способе является ЭДС, наводимая результирующим полем якоря в разомкнутой обмотке возбуждения 5 возбудителя. з 1267304

Следовательно, при исправных вентилях и симметрии фаз m-фазной обмотки 4 якоря возбудителя сигнал контроля должен быть равен нулю. т

В реальной машине всегда есть некоторая несимметрия фаэ и присутств вуют высшие пространственные гармоP ники МДС, в результате чего в обмотке возбуждения 5 возбудителя даже т при исправности всех вентилей 3 на- 10 водится некоторая ЭДС, значения которой в однотипных машинах при одинаковой результирующей МДС основной гармоники могут отличаться друг от друга. 15

Кроме того, в машине с неисправо ными вентилями 3 сигнал контроля может оказаться равным или близким по о значению к сигналу, соответствующе- р му исправному состоянию вентилей 3, 20 если направление вектора основной с гармоники результирующей МДС якоря окажется перпендикулярным оси полюсов. п

При данном значении основной гар- 25 моники результирующей МДС якоря макз симальная ЭДС в обмотке возбуждения о

5 возбудителя наводится тогда, когда вектор результирующей МДС сонаправ- у лен с осью полюсов. 30

Поэтому при контроле необходимо выявить максимум ЭДС, поворачивая 3 ротор на угол 180 эл.град. с

Для повышения достоверности контроля путем снижения влияния допустимой несимметрии фаз на результаты

35 е контроля за эталонный сигнал (сигнал р уставки) целесообразно брать максимальную ЭДС, наводимую при прочих с равных условиях в обмотке возбужде" и

40 ния 5 возбудителя, имеющего обрыв з цепи только одного вращающегося вентиля 3. 3.

Обоснованием выбора за эталон б сигнала контроля при обрыве цепи

45 только одного вращающегося вентиля

3 может служить тот факт, что такой ть дефект возбудителя внешне не прояв- д ляется в изменении характеристик машины е из

При обрыве цепи одного вращающегося вентиля в фазе с порядковым номером п (фиг.2) звезда векторов МДС фаз имеет m-1 лучей.

В этом случае для определения модуля и направления вектора основной гармоники результирующей МДС удобно комплексную плоскость развернуть на

21г гол Р— и электрических радиан

m ак чтобы направление ее действи елькой оси совпало с направлением ектора МДС фазы с порядковым номеом n„ и вести нумерацию векторов

МДС, отсчитывая их от новой действиельной оси.

Тогда модуль вектора основной гароники результирующей МДС при обрыве епи одного вращающегося вентиля стаовится равным модулю основной гармоники МДС одной фазы.

Следовательно, проекции вектора сновной гармоники результирующей

МДС при обрыве цепи одного вентиля 3 трицательны, т.е. этот вектор напавлен к действительной оси исходной омплексной плоскости (к оси полюов) под углом = Р„ + 180 эл.град.

Для получения максимальной ЭДС в бмотке возбуждения возбудителя надо овернуть ротор относительно его оси а угол P < 180 эл.град. Таким обраом, для выявления максимума ЭДС прибрыве цепи одного вентиля достаточо повернуть ротор возбудителя на гол в пределах 180 эл.град.

Так как модуль основной гармоники

МДС при обрыве цепи одного вентиля равен модулю МДС одной фазы, то игнал контроля в этом случае много4 ратно превышает тот же сигнал при справных вентилях 3 ° Этим достигатся повышение чувствительности контоля и его достоверности.

При пробое одного из вентилей 3, опровождающемся его двухсторонней роводимостью, основная гармоника реультнрующей МДС якоря будет больше, ем при обрыве цепи одного вентиля

Это объясняется тем, что при проое ток фазы, включающей в себя несправный вентиль 3, увеличивается а счет ее проводимости в те момен времени, когда напряжение на аноах исправных вентилей отрицательно.

Следовательно, при пробое одного вентилей значение сигнала контроля будет больше, чем при обрыве.

Контроль вращающихся вентилей 3 однополупериодного выпрямителя производят следующим образом.

55 К обмотке якоря 1 основной синхронной машины, ротор которой не вращают, подводят трехфазное напряжение переменного тока, в результате чего

5 12673 в воздушном зазоре основной машины возникает вращающееся магнитное поле

Эта поле наводит в обмотке возбуждения 2 основной машины переменную ЭДС которая прикладывается к выходу

m-фазного однопалупериоднага выпрямителя обращенного синхронного возбудителя. рующим магнитным полем, производят на обмотке возбужду,ения возбудителя, затем, поворачивая ротор в пределах

180 эл.град,,„ выявляют максимальное значение указанноР ЭДС, сопоставляют его с эта>-.;ониым с :гналом, соответствующимющим значепию ЭГ,С, измеренной на однотипной электрическои машине, имеющей обрыв aziíîãî вентиля, и лри равенстве или превышении измеренной

ЭДС эталонного сигнала судят а неисп,равности электрической машины.

В моменты времени, соответствующие положительному потенциалу на анодах вентилей 3 якоря возбудителя, по ш-фазной обмотке 4 якоря протекают токи 1,,,...,х„, нулевой последовательности, создающие результирующую

ИДС, пульсирующую ва времени и нелад- 15 вижную относительно ротора возбудителя и ега полюсов, на которых уложена обмотка возбуждения 5 возбудителя, подключаемая на время контроля к вольтметру 6 переменного тока.

Если все вентили 3 якоря возбудителя исправны, та результирующая МДС

1 якоря близка к нулю.

При неисправности хотя бы одного из вентилей результирующая МДС якоря 2g возбудителя возрастает, соответственно чему возрастает и магнчтный поток в воздушном зазоре возбудителя. Этот поток индуктирует в обмотке возбуждения 5 возбудителя ЭДС, которую измеряют вольтметром 6.

Медленно поворачивая ротор макины, выявляют максимальное значение ЭДС и сравнивают ега с полученным в аналогичных условиях знач нием ЭДС однотипной машины, имеющей обрыв цепи только одного ьентиля 3.

Если ЭДС в обмотке возбуждения возбудителя контролируемой машины в

2-4 раза меньше эталонной, то конста-,щ тируют исправность вращающихся вентилей 3, если близка к ней или больше, то констатируют неи".праьнасть., Работоспособность предлагаемого способа проведена I!a авиационном гe- q нератаре, имеющем шестифаз:-.:,ыи ад.;-..ополупериодный выпрямите чь в цепи якоря синхрачнога бес ;е-очна1 = возбудителя„

Значения сигнала. контроля при исправньгх Ве1-"тилях и при дефектах хстя бы В одном из них отличаются пр г От друга в предел х ат 10 (обрыв одно55

ro вентиля) да 39 (пробой одного вентиля) раз, чта свидетельствует о вы04 Ь сакой чувствительности предлагаемого способа.

Затраты времени на контроль занимают в среднем около 2 мин, в то время как при существующей технологии обслуживания авиационныХ cHHxpoHHbIx генераторов ани составляют в среднем от 1 5 до 2 ч.

Кроме того,, при существующей технологии обслуживания контроль авиационных генераторов может быть осуществлен толька при их вращении, для чего необходим запуск и работа в течение 2-3 мин маршевых двигателй, Расход топлива при этом составляет не менее 150-?00 кг.

Реализация предлагаемого способа пе требует вращения машин с номинальной скоростью, изменения ее конструкции и регламента обслуживания, а также способствует сокращению трудовых и топливо-энергетических затрат на обнаружение дефектов вращающихся вентилей синхронных машин.

Формула из о бретения

Способ контроля вращающихся вентилей аднаполупериадного ш-фазного выпрямителя бесщеточнага возбудителя синхронной машины, заключающийся в измерении ЭДС, наводимой результируюпчм магнитным полем. создаваемым таками контролируемых вентилей, о т л и ч а ю шийся тем, чта, с целью повышения точности и снижения трудовых и топливно-энергетических затрат при контроле, контроль осуществляют при невращающемся роторе синхронной макины и отключенной от сети обмотке возбуждения возбудителя, при этом созд .ют во всех фазах ш-фа.зной обмотки якоря возбудителя

" аки, совпадающие ва времени по фазе, а измерение ЭДС, навоцимай результи1267304

Составитель В.Никаноров

Техред И.Попович Корректор Л.Патай

Редактор Л.Повхан

Тирюк 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5768/42 е

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4