Устройство для диагностики щеток электрической машины

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gy) 4 Н 01 R 39/58

Всйсоющ4 Ф

".,„- 13 ФжОщ „

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4210311/24-07 (22) 16.03.87 (46) 23.10.88. Бюл. Ф 39 (71) Ивановский энергетический институт им. В.И.Ленина (72) Л.В.Ковязин, В.В.Бурыкин, В.А.Савельев и Л.Н.Коржевский (53) 621.3.047.001.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 542310, кл. Н 02 К 15/00, 1977.

Авторское . свидетельство СССР

У 1035701, кл. Н 01 R 39/58, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ЩЕТОК

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ .(57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам диагностики щеточно-контактных аппаратов электрических машин. Цель изобретения — повышение надежности работы и безопасности обслуживания и расширение функциональных возможностей °

Устройство содержит контактные кольца, контролируемые и измерительные щетки на каждом из полюсов и измери„„SU„„ I44Ä2ô41 А1 тельные приборы. Дополнительно в него введены первый и второй дросселн с одной обмоткой подмагничивания и третий дроссель с двумя обмотками подмагничивания, каждый из которых имеет по одной обмотке переменного тока, источник переменного тока и пять токоограничивающих резисторов, причем каждая из обмоток переменного тока подключена последовательно с измерительным прибором и токоограничивающим резистором к источнику переменного тока. Обмотка подмагничивания первого дросселя и одна из обмоток подмагничивания третьего дросселя соединены последовательно с токоограничивающим резистором и подключены между измерительной и контролируемыми щетками одного полюса. Обмотка подмагничивания второго дросселя и другая обмотка подмагничивания третьего дросселя соединены последовательно с токоограничивающим резистором и подключены к измерительной и контролируемым щеткам другого полюса.

4 ил.

1432641

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам диагностики щеточно-контактных аппаратов (ЩКА) электрических машин путем

5 измерения переходных падений напряжений в скользящем контакте разноименных полюсов.

Цель изобретения — повышение надежности работы и безопасности обслу- 1ð живания, расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 и 3 схема соединения обмоток подмагничивания и конструкции дросселей; на фиг. 4 — зависимости переходного падения напряжения под электрощетками разных полярностей и разности падения этих напряжений от плотности тока.

Устройство для диагностики щеток электрической машины содержит ротор

1 синхронной машины с обмоткой 2 возбуждения и контактными кольцами 3.

Контролируемые щетки 4 разноименных полюсов подключены к возбудительному устройству 5. В качестве измерительных щеток 6 используется одна из щеток той же полярности, что и конт— ролируемые щетки. Для мощных генера- 30 торов, имеющих большое количество щеток (например, у ТЗВ 800 около 70 щеток на каждом полюсе), нет необходимости устанавливать дополнительные измерительные щетки, а в качестве то- 35 ковых использовать одну из штатных щеток на каждом полюсе. Токоподводы щеток каждого полюса соединены между собой, поэтому для того, чтобы использовать одну из щеток в качестве 40 измерительной, достаточно отсоединить ее токоподвод от общей цепи. Из-. мерительная 6 и контролируемые 4 щетки подключены к измерительной схеме, содержащей первый дроссель 7 с обмот-45 кой 8 подмагничивания и обмоткой 9 переменного тока, второй дроссель 10 с обмоткой 11 подмагничивания и обмоткой 12 переменного тока, третий дроссель 13 с первой 14 и второй 15 обмотками подмагничивания и обмоткой

16 переменного тока, Обмотка 8 подмагничивания первого дросселя 7 последовательно с первой обмоткой подмагничивания 14 третьего 13 дросселя H токоограничивающим резистором

17 подключена к измерительной 6 и контролируемым 4 щеткам отрицательного полюса, а обмотка 11 подмагничивания второго дросселя 10 последовательно с второй обмоткой 15 подмагничивания третьего дросселя 13 и токоограничивающим резистором 18 — к измерительной 6 и контролируемым 4 щеткам положительного полюса. Обмотка 9 переменного тока первого дросселя 7 последовательно с токоограничиваюшим резистором 19 и измерительным прибором 20, обмотка 12 переменного тока второго дросселя 10 последовательно с токоограничивающим резистором 21 и измерительным прибором 22, а также обмотка 16 переменного тока третьего дросселя 13 последовательно с токоограничивающим резистором 23 и измерительным прибором 24 подключены к источнику 25 переменного тока.

В качестве измерительных приборов

20, 22 и 24 могут быть использованы амперметры разных типов, пороговые токовые элементы на базе полупроводников, токовые электромеханические реле, вторичные преобразователи переменного тока в унифицированный сигнал и т.п. Токоограничивающие резис— торы 17-19, 21 и 23 служат для ограничения токов через обмотки дросселей, так как при насыщении дросселя сопротивления его обмоток переменному току резко уменьшаются.

На фиг.2 показан второй возможный вариант соединения обмоток подмагничивания дросселей, отличающийся от устройства по фиг.1 тем, что каждая из обмоток 8, 11, 14 и 15 подмагничивания подключается соответственно через свой токоограничивающий резистор 26-29 к щеткам. Преимущество устройства по фиг.2 заключается в том, что достигается независимость работы обмоток подмагничивания разных дросселей. В целом обеспечивается более высокая точность измерения, так как с помощью резисторов

26-29 в цепях обмоток 8, 11, 14 и l5 подмагничивания можно независимо регулировать величину тока подмагничивания каждой из обмоток и тем самым компенсировать Trol.peшности, обусловленные неидентичностъю характеристик дросселей, разбросом их параметров.

На фиг.1 и 2 представлены простейшие варианты выполнения дросселей.

На фиг.3 представлена схема дросселя 13, выполненного на двух сердечниках с обмотками переменного 30 и 31 и постоянного 32-35 тока, раз32641

3 14 деленными на две полусекции. Соединение обмоток выполнено с учетом направления намотки таким образом, чтонапряжений вызвана следую1цими соображениями.

На фиг.4 приведена зависимость па3 =(u„>(— )ьо,, 45

55 бы максимально скомпенсировать переменную составляющую в цепях подмагничивания.

Устройство работает следующим образом.

Величина падения напряжения на щетках характеризует состояние щеточно-контактного аппарата и является диагностическим параметром развития дефекта. Поскольку измерительная щетка не нагружена током, то разность потенциалов между контролируемыми щетками и измерительной щеткой рав— на падений напряжения на рабочих щетках данного полюса. Это напряжение подается в цепь подмагничивания дросселей. Ток подмагничивания пропорционален падению напряжения. С другой стороны известно, что сопротивление дросселя переменного тока уменьшается с ростом тока подмагничивания.При этом величина переменного тока в цепи измерительного прибора изменяется пропорционально изменению тока под.магничивания, а следовательно, и изменению величины падения напряжения на контролируемых щетках. При работе электрической машины измерительные приборы 17 и 18 фиксируют падения напряжения в скользящем контакте и отрицательного и положительного полюсов, обусловленные проходящим рабочим током через контролируемые щетки 4 и находящиеся под ними контактные кольца 3. Обмотки 14 и 15 подмагничивания третьего дросселя 13 подключены к щеткам таким образом, что падения напряжения под контролируемыми щетками разных полюсов (gU +1 и U ) обуславливают встречное на(-1 правление токов подмагничивания, при котором создаваемые ими потоки подмагничивания вычитаются (имеют противоположные знаки, и, следовательно, вычитаются) . Таким образом, показания измерительного прибора 24, включенного в цепь обмотки 16 переменного тока третьего дросселя 13, пропорциональны разности токов подмагничивания в двух его обмотках 14 и

15 подмагничивания и, следовательно, разности уровней падения напряжения под контролируемыми щетками 4 (положительного и отрицательного). Необходимость измерения разности падений

40 дения напряжения под электрощетками разных полярнос".ей (U) от плотности тока (j) в нормальных условиях работы электрической машины, из которой видно, что падение напряжения под электрощетками (AU) увеличивается с ростом плотности тока (j). Так при изменении плотности тока под щетками от 3 до 10 А/см падение напряжения в скользящем контакте изменяется примерно в два раза. При наличии такой резкой зависимости у-стройство контроля, сигнализирующее о превышении

ЛН сверх нормального, должно быть отстроено от максимально возможного значения xU, соответствующего максимальному току возбуждения при нормальном состоянии щеточно-контактного аппарата (например от л U=1 — 1, 3 В при j=6 А/см ), причем величина ь13 зависит также от направления изменения тока (увеличение .или уменьшение) .

Порог срабатывания устройства контроля должен быть отстроен от этого максимально возможного значения (при j = 6 А/см это значение составляет 1,3 В). Из-за необходимости отстройки от этого уровня контроль за состоянием щеточно-контактного аппарата получается зарубленным. Для раннего обнаружения дефекта желательно иметь более чувствительное устройство. С этой целью предлагается дополнительно осуществить измерение разности падений напряжений под щетками,разноименных полюсов

На фиг. 4 построена зависимость величина которой в значительно меньшей степени зависит от плотности тока. Например, при увеличении от 3 до 10 А/см g увеличивается всего в 1,33 раза, т.е если устройство контроля подключено на разность падений напряжений, то в значительной мере устраняется влияние величины тока возбуждения на результат контроля.

Обычно развитие дефекта начинается с увеличения Ь U под одной из рабочих шеток. В этом случае реагирование на 6 существенно повышает чувствительность, прежде всего за счет уменьшения влияния величины и на1432б4) правления тока возбуждения на результат измерений, Применяемая в разработанном устройстве схема непосредственного измерения разности падений напряжений под электрощетками разноименных полюсов позволяет отстроиться от таких изменений синхронных („) уровней падеколебаний ния напряжений, вызванных непостоянством нагрузки электрической машины.

Это в конечном итоге повышает надежность работы, точность измерения разности падения напряжений под щетками электрических машин и, следовательно, достоверность диагностики состояния ЩКА, Данное устройство обеспечивает гальваническую развязку контролиру- 20 емых и измерительных цепей за счет . применения дросселей (изоляцию между обмотками дросселей можно выполнить на любое напряжение), позволяет непосредственно измерять разность падения напряжения под контролируемыми щетками разноименных полюсов и обеспечивает повышение точности ее измерения.

За счет гальванической развязки контролируемых и измерительных цепей повышается надежность работы системы возбуждения в целом, поскольку исключается возможность перехода повреждений в измерительных цепях в аварию в контролируемых цепях.

Кроме того, в устройстве компенсируется влияние изменения величины и направления изменения (увеличение, уменьшение) тока возбуждения, что в итоге повышает точность и достоверность диагностики, способствует более раннему выявлению дефектов.

Устройство может быть использовано для диагностики щеток синхронных

45 генераторов, синхронных компенсаторов и двигателей, а также других электрических машин, в том числе машин постоянного тока.

Формула и з обре т е н и я

Устройство для диагностики щеток электрической машины, содержащее измерительные щетки, установленные на каждом из полюсов и измерительные приборы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и безопасности обслуживания и расширения функциональных возможностей, оно дополнительно содержит первый и второй дроссели с одной обмоткой подмагничивания и дроссель с двумя обмотками подмагничивания,каждый из которых имеет по одной обмотI ке переменного тока, источник переменного тока и пять токоограничивающих резисторов, причем каждая из обмоток переменного тока дросселей подключена последовательно с соответствующим токоограничивающим резистором и соответствующим измерительным прибором, которые подключены к источнику переменного тока, а обмотка подмагничивания первого дросселя и одна из обмоток подмагничивания третьего дросселя соединены последовательно с соответствующим токоограничивающим резистором и подключены между измерительной щеткой и выводом для подсоединения к контролируемым щеткам одного полюса, а обмотка подмагничивания второго дросселя и другая обмотка подмагничивания третьего дросселя соединены последовательно с соответствующим токоограничивающим резистором и подключены к измерительной щетке и выводам для подсоединения к контролируемым щеткам другого полюса.

1432641

1432641

1432641

02

Составитель В.Чернова

Редактор Н.Лазаренко Техред Л.Олийнык

Корректор В. Романенко

Заказ 5453/48 Тираж 633 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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