Устройство контроля витковых замыканий в обмотке ротора электрической машины

 

Сущность изобретения: устройство работает на принципе анализа амплитудных значений импульсов напряжения, наведенных в электромагнитном датчике, установленном в воздушном зазоре вблизи поверхности вращающегося возбужденного ротора турбогенератора. Амплитуда импульсов .зависит от полного тока в пззах каждой катушки, а значит, от наличия виткового замыкания в ней. Посредством аналоговых ключей последовательно опрашиваются все катушки. В течение такта ведется опрос одной пары катушек двух полюсов . Импульсы при этом коммутируются в соответствующие ячейки памяти с последующим сравнением их амплитуд. Появление виткового замыкания в одной из катушек индицируется с указанием номера катушек и номера полюса и выдается сигнал витковое в роторе во внешние устройства сигнализации и защиты. Число тактов соответствует числу катушек на одном полюсе. Опрос автоматический. Сигнал синхропривязки и импульсы управления логикой работы устройства восстанавливаются по рабочему сигналу с датчика, Устройство работоспособно при работе турбогенератора в любом режиме при наличии тока возбуждения в роторе. 2 ил. СЛ с со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

3 (21) 5027654/07 (22) 18.02.92 (46) 30.07.93. Бюл. М 28 (71) Научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения

Харьковского завода "Электротяжмаш" им.

В,И. Ленина (72) А.П. Конарев. В.В. Кузьмин, В.И. Лицов и А.К. Шофул (73) Научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения

Харьковского завода "Электротяжмаш" им.

В,И. Ленина (56) 1. Патент США М 3506914, кл. 324-51, G 01 К 31/02. от 14.04.70 г.

2. Авторское свидетельство СССР

N 951571, кл. Н 02 К 11/00, опубл. 1982.

3. Авторское свидетельство СССР (Ф 1205234, кл. Н 02 К 11/00, опубл. 1986. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ В ИТКО В ЫХ

ЗАМЫКАНИЙ В ОБМОТКЕ РОТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (57) Сущность изобретения: устройство работает на принципе анализа амплитудных

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к устройствам для контроля витковых замыканий в обмотке ротора электрической машины, Задача, решаемая изобретением, — увеличение чувствительности и помехозащищенности устройства зэ счет применения схемы из одного информационного канала и введение специальных блоков, позволяю„., Я „„1831744 А3 (я)5 Н 02 Н 7/08, Н 02 К 11/00 значений импульсов напряжения, наведенных в электромагнитном датчике, установленном в воздушном зазоре вблизи поверхности вращающегося возбужденного ротора турбогенератора. Амплитуда импульсов:зависит от полного тока в пазах каждой катушки, а значит, от наличия виткового замыкания в ней, Посредством аналоговых ключей последовательно опрашивэются все катушки, В течение такта ведется опрос одной пари катушек двух полюсов. Импульсы при этом. коммутируются в соответствующие ячейки памяти с последующим сравнением их амплитуд. Появление виткового замыкания в одной из катушек индицируется с указанием номера катушек и номера полюса и выдается сигнал

"витковое в.роторе" во внешние устройства сигнализации и защиты. Число тактов соответствует числу катушек на одном полюсе.

Опрос автоматический. Сигнал синхропривязки и импульсы управления логикой работы устройства восстанавливаются по рабочему сигналу с датчика, Устройство работоспособно при работе турбогенератора в любом режиме при наличии тока возбуждения в роторе. 2 ил. щих производить обработку информационного сигнала с выделением импульсов синхропривязки. Последнее позволяет .исключить дополнительный датчик синхропривязки.

Повышение помехозащищености и чувствительности устройства достигается тем, что оно построено по одноканальному принципу приема и обработки информации об

1831744 амплитудных значениях импульсов напряжения. наводимых в электромагнитном датчике и зависящих от полного потока в пазах каждой катушки, а значит, от наличия виткового замыкания в ней.

Посредством аналоговых ключей последовательно опрашиваются все катушки, в течение такта ведется опрос одной пары катушек двух полюсов, Импульсы при этом коммутируются в соответствующие ячейки памяти с последующим сравнением их амплитуд. Число тактов соответствует числу катушек на одном полюсе. Сигнал синхропривязки и импульсы управления логикой работы устройства восстанавливаются по рабочему сигналу с датчика.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства.

На фиг. 2 приведены диаграммы сигналов, поступающих на входы блока аналоговых ключей, блока удвоения низкочастотного сигнала и реверсивного счетчика.

Предлагаемое устройство содержит: электромагнитный преобразователь индукции (датчик) 1 (фиг. 1), установленный в воздушном зазоре электрической машины вблизи поверхности ротора. ориентированный относительно радиальной или тангенциальной составляющей магнитного потока; полосовой фильтр с усилителем и схемой автоматического регулирования усиления 2; блок аналоговых ключей 3; пиковые детекторы 4; сумматоры 5; дифференциальный усилитель 6; компаратор 7; блок индикации 8: блок восстановления низкочастотной составляющей сигнала 9, который может представлять собой два последовательно включенных триггера Шмидта, связанных между собой через интегрирующую цепочку RC; блок удвоения низкочастотного сигнала

10, построенный, например, на элементах логики 2И-НЕ и RS-триггера; реверсивный счетчик 11 (например, К561 ИЕ 1 1); блок совпадения 12; управляемый инвертор-усилитель 13 схемотехнически аналогичный фаэочувствительному демодулятору; блок подавления импульса управления при обратном очете 14, одним из вариантов схемотехнического решения может быть схема с использованием элементов логики

2И-НЕ и jK-триггера; тактовый генератор 15, включающий двоичный счетчик импульсов на выходе. с коэффициентом пересчета, равным числу катушек одного полюса ротора, 30

50 счетчика импульсов 15. Продолжительность опроса данной пары катушек определяется частотой следования импульсов тактового генератора В течение периода каждой из четырех импульсов пары катушек коммутируется своим ключом на свой пиковый детектор блока 4. Положительные и отрицательные сигйалы попарно суммируются двумя сумматорами 5, усиливаются дифференциальным усилителем 6 и подаются на компаратор 7, При отсутствии виткового на выходе компаратора напряжение отсутствует, при витковом в катушке первого полюса на выходе появляется положительный потенциал, при витковом в катушке второго полюса — отрицательный. Визуализация сигналов "витковое в роторе" с указанием полюса и катушки осуществляется блоком индикации 8,-который имеет выход во внешние системы управления и защиты электрической машины. При появлении виткового в роторе последовательный опрос катушек приостанавливается, а блок индикации указывает на место виткового в роторе;

Управление аналоговыми ключами 3 производится сигналом в двоичном коде.

Трехразрядный сигнал II, 1И и Ш (фиг. 2) подается на ключи с блоков 9,10,12 соответственно, Сигнал 11 формируется в блоке восстановления низкочастотной составляюРабота устройства заключается в следующем.

Сигнал с датчика 1 (фиг. 1) поступает на полосовой фильтр и усилитель с системой

5 APY 2. Благодаря наличию АРУ, на выходе 2 усредненная амплитуда сигнала остается постоянной при изменении режима возбуждения ротора в широких пределах. Постоян- . ная времени APY выбирается такой, чтобы коэффициент усиления усилителя не изменялся в промежутках между пакетами им.пульсов 1 (фиг. 2).

Пакеты импульсов, несущие информацию о состоянии катушек на предмет витко15 вого замыкания, подаются на блок аналоговых ключей 3. включенных по схеме

1/4, Информационные сигналы 1 в первый полупериод являются положительными, а во второй — отрицательными. Сигналы обратной полярности используются как счетные, Такое решение позволяет производить переключения ключей и остальных схем управления в промежутках между информаци25 онными импульсами, не теряя при этом их информативность.

Опрос катушек - последовательный номер опрашиваемой пары катушек идентичен числу в двоичном коде на выходе

1831744

15

30

50 щей по информационному сигналу с блока

2. В блоке 10 этот сигнал удваивается по частоте. Управление блоком 10 осуществляется сигналами V. В каждом полупериоде по низкочастотной составляющей в промежутке между последней катушкой опрашиваемого полюса и последней катушкой следующего полюса происходит переключение состояния выхода блока 10. Сигнал Ш удвоенной низкочастотной составляющей кроме управления ключами блока 3 используется для реверса счетчика 11. Сигнал IV формируется по числовым комбинациям с блоков 11 и 15 и в течение периода четырежды подается на блок 3; Сигнал 1 с выхода 2 подается на управляемый инвертор-усилитель 13, который в первый полупериод по низкочастотной составляющей работает в режиме инвертора, а во второй — в неинвертируемом режиме. Таким образом, на выходе 13 получаем всегда положительные счетные импульсы V. Управляется инвертор

13 сигналами 11 с выхода блока 9. Счетные импульсы, кроме управления блоком удвоения 10, используются для управления счетчиком 11 через блок 14, функциональное назначение которого — исключение из серии импульсов V одного импульса при переходе счета от последней катушки опрашиваемого полюса к последней катушке последующего полюса Vl. Это необходимо для того, чтобы оставить в одной ячейке блока 4 сигналы одноименных катушек при переходе с пол юса на пол юс.

Счетчик 11 и тактовый генератор 15. включающий двоичный счетчик импульсов на выходе управляют блоком совпадения

12, Тактовый генератор имеет период следования импульсов. достаточный для обработки информационных сигналов и индикации результатов и может составлять. например, несколько секунд. 8 течение этого времени в соответствии с числовой комбинацией на выходе 15, ведется опрос определенной пары катушек. Затем опрашиваются последующие пэры катушек. Последовательный процесс опроса непрерывен.

Формула изобретения

Устройство контроля витковых замыканий в обмотке ротора электрической машины, содержащее установленный в воздушном зазоре датчик электромагнитной индукции, блок индикации, блок аналоговых ключей, последовательно соединенные блоки пиковых детекторов, сумматоров, усилителей, компаргторов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что в устройство дополнительно введены блок восстановления низкочастотной составляющей сигнала, полосовой фильтр с усилителем и схемой автоматического регулирования усиления, блок удвоения низкочастотного сигнала, реверсивный счетчик, управляемый инверторусилитель, блок подавления импульса управления при обратном счете и тактовый генератор опроса, включающий двоичный счетчик импульсов на выходе, блок совпадения, выход датчика электромагнитной индукции подключен на вход полосового фильтра с усилителем и схемой автоматического регулирования усиления, выход которого подключен на информационный первый вход блока аналоговых ключей, выход которого соединен с входом блока пиковых детекторов. выход блока компараторов соединен с входом блока индикации, выход усилителя со схемой автоматического регулирования усиления соединен с первым входом блока управляемого инвертора-усилителя и с входом блока восстановления низкочастотной составляющей сигнала, выход последнего соединен с вторым входом блока управляемого инвертора-усилителя, первым входом блока удвоения низкочастотного сигнала и с вторым входом блока аналоговых ключей, выход блока удвоения низкочастотного сигнала соединен с третьим входом блока аналоговых ключей, а входом реверса реверсивного счетчика, выход управляемого инвертора-усилителя соединен с вторым входом блока удвоения низкочастотного сигнала и входом блока подавления импульса управления при обратном счете., выход последнего соединен со счетным входом реверсивного счетчика, выход реверсивного счетчика по двоичному четырехразрядному коду соединен с первым входом блока совпадения, тактовый генератор, включающий двоичный счетчик импульсов на выходе по двоичному четырехразрядному коду. соединен с вторым входом блока совпадения, выход блока совпадения соединен с четвертым входом управления блока аналоговых ключей.

1831744

Фиг, I еряддращеиои Щ палюснвгороаора

РигЕ

Составитель А. Конарев

Техред M.Моргентал Корректор Т.Вашкович

Редактор

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

Заказ 2553 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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