Способ контроля витковых замыканий обмотки ротора синхронной неявнополюсной электрической машины

 

пц 677038

ОП ИС ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.06.77 (21) 2494710/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.79. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.79 (51) М. Кл.з

Н 02К 15/00

Государственный комитет (53) УДК 621.313 322-81 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения В. Б. Каплунов, В. В. Кузьмин, О. И. Разумов и И. Я. Черемисов (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВИТКОВЫХ ЗАМЫКАНИЙ

ОБМОТКИ РОТОРА СИНХРОННОЙ НЕЯВНОПОЛЮСНОЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к области испытаний и эксплуатации электрических машин, касается способа контроля синхронной неявнополюсной электрической машины, в частности турбогенератора при витковых замыканиях обмотки ротора.

Известен способ контроля витковых замыканий в обмотке ротора турбогенератора путем подачи в обмотку возбуждения, предварительно отключенную от сети, высоковольтных импульсов и фиксации контролируемого сигнала в измерительном уз ле (1).

Этот способ не позволяет обнаруживать витковые замыкания в обмотке ротора синхронной неявнополюсной электрической машины, работающей под нагрузкой с возбуждением, так как при подключении генератора высоковольтных импульсов необходимо отключать машину от сети и отключать питание обмотки ротора от силовых цепей возбудителя.

Известен также способ контроля витковых, замыканий обмотки ротора синхронной неявнополюсной электрической машины, основанный на измерении напряженности магнитного поля вращающегося ротора при подключенной к сети его обмотке возбуждения, формировании контролируемого сигнала и сопоставлении его с сигналом уставки (2).

В непосредственной близости от вращающегося возбужденного ротора в воздуш5 ном зазоре машины устанавливают неподвижный . магниточувствительный датчик, которым измеряют характер изменения радиальной или тангенциальной составляющей магнитного потока, вызванного пуль1О сацией потока при прохождении мимо неподвижного датчика каждого зубца ротора.

Сигнал датчика передают в измерительные устройства, в частности электронный осциллограф, и выполняют анализ кривой, полу15 ченной на экране осциллографа.

Этот способ позволяет выявить наличие виткового замыкания при подключенной к сети обмотке ротора. Вместе с тем, он обладает малой точностью из-за того, что при трехфазном коротком замыкании магнитный поток основной гармонической составляющей ротора в значительной мере компенсируется основной гармонической составляющей магнитного потока реакции якоря. Другим недостатком способа является то, что для его реализации требуются сложные подготовительные работы, связанные с установкой датчика в воздушном зазоре в активной зоне машины, что требует

677038

65 уплотнения арматуры датчика, установленного внутри генератора, наполненного водородом, для ревизии или замены датчика требуется останов машины, перевод ее с водородного на воздушное заполнение и т. д.

Целью изобретения является повышение точности. Для реализации поставленной цели из измеренной напряженности выделяют сигнал, пропорциональный постоянной составляющей магнитного поля рассеивания, пронизывающего вал ротора в аксиальном направлении. Каждый тип синхронной неявнополюсной машины имеет характерную схему соединения катушек обмотки ротора. В зависимости от выполненной схемы соединения катушек и величины тока возбуждения в торцовых участках вала ротора в аксиальном направлении действует результирующая МДС. При этом торцы вала могут иметь разноименную магнитную полярность. При наиболее удачной (с точки зрения компенсации аксиальной МДС) схеме соединения катушек обмотки ротора постоянная составляющая аксиального магнитного потока в торцовых участках вала практически равна нулю. Однако из конструктивных и технологических соображений, как правило, выбирают схему соединения катушек, не обеспечивающую полную компенсацию аксиальной МДС. Под действием нескомпенсированной МДС возникает постоянная составляющая аксиального магнитного поля, пронизывающего вал ротора. Для каждого типа машин может быть определена зависимость интенсивности постоянной составляющей магнитного поля, пронизывающего вал ротора в аксиальном направлении, от величины тока возбуждения 4. Для определения интенсивности постоянной составляющей аксиального магнитного поля, пронизывающего вал ротора в аксиальном направлении, может быть измерена напряженность Н„магнитного поля вне активной зоны машины, например вблизи торца вала, с помощью магниточувствительного датчика, например датчика Холла, Таким образом, для машин каждого типа имеем характерную зависимость H,=f(4). При возникновении виткового замыкания в обмотке ротора одна или несколько катушек одного из полюсов отключаются, МДС катушек одного полюса не компенсирует МДС катушек другого полюса, в результате чего резко меняется зависимость H = f(4 у торца вала, Способ реализуют следующим образом.

Ротор турбогенератора приводят во вращение и подключают к сети обмотку возбуждения. Измеряют напряженность внешнего магнитного поля рассеяния вблизи торца вала магниточувствительным датчиком.

Полученный от магниточувствительного датчика сигнал (при необходимости уси5

35 10

45 ленный) сравнивают с уставкой. В общем случае уставка задана в виде зависимссти

Н„=/(4), характерной для данного типа машин. Полученную разность преобразуют в электрический сигнал необходимого уровня, который может быть введен в электрические цепи защиты. В результате срабатывает сигнал «витковое замыкание в роторе» или происходит отключение турбогенератора от сети и отключение тока,возбуждения.

В настоящее время в практику эксплуатации турбогенераторов на электростанциях все шире входит применение управляющих ЭВМ. Вводя в память ЭВМ характерную для данного типа машин зависимость

H„=f(i, и задавая алгоритм сравнения с заданными значениями Н измеренной величины напряженности Н< у торца вала при данном 4 в случае возникновения виткового замыкания или его развития (переход виткового замыкания в катушечное), получаем на выходе ЭВМ команду (сигнал) воздействующую на цепи управления и защиты с необходимым быстродействием.

Использование предлагаемого способа контроля синхронной неявнополюсной электрической машины по сравнению с известными обеспечивает повышение точности (появление замыкания обнаруживается при работе машины под нагрузкой, причем обеспечивается необходимое быстродействие защиты) и упрощение обслуживания (магниточувствительный датчик устанавливается вне активной зоны, возможен ремонт и замена датчика без останова машины и разуплотнения корпуса, упрощается конструкция крепления датчика).

Технико-экономический эффект от использования изобретения определяется с учетом повышения эксплуатационной надежности защиты синхронной неявнополюсной машины, например турбогенератора, при витковых замыканиях обмотки ротора и облегчения обслуживания.

Формула изобретения

Способ контроля витковых замыканий обмотки ротора синхронной неявнополюсной электрической машины, например турбогенератора, основанный на измерении напряженности магнитного поля вращающегося ротора при подключенной к сети его обмотке возбуждения, формировании контролируемого сигнала и сопоставлении его с сигналом уставки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, из измеренной напряженности выделяют сигнал, пропорциональный постоянной составляющей магнитного поля рассеяния, пронизывающего вал ротора в аксиальном направлении.

677038

Составитель В, Никоноров

Техред А. Камышникова

Редактор В. Левятов

Корректор Л. Орлова

Заказ 1777/18 Изд. Мю 469 Тираж 866 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 136455, кл. 21dз, 2, 1961.

2. Глебов И. А., Данилевич Я. Б. Научные проблемы турбогенераторостроения.

Л., «Наука», 1974, с. 230 — 236.