Устройство для определения уровня искрения щеток электрических машин

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1656620 09 5 ф)5 Н 01 й 39/58 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ССР986. торов с нем,/Под ред,ца ЛГ., М,; К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ивановский энергетический институт им. В.И.Ленина(56) Патент ЧССР )ч. 112080,кл. 21 б 2, 1964.Авторское свидетельство СМ 1249636, кл. Н 01 В 39/58, 1Эксплуатация турбогенерапосредственным охлаждениеЛиндорфа Л,С, и МамиконянЭнергия, 1972.Абрамов В.М, Электронные приборы и устройства. М,; Транспорт, 1989.Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энергоиздат, Л.О 1988. Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам диагностики синхронных электрических машин по уровню искрения щеток.Цель изобретения - повышение надежности, точности и чувствительности.На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - схема замещения цепи возбуждения для высоких частот.Предлагаемое устройство содержит ротор 1 синхронной машины с обмоткой возбуждения 2 и контактными кольцами 3, рабочие щетки 4, подключенные с помощью(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ИСКРЕНИЯ ЩЕТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть испол ьэовано для диагностики щеточно-контактного аппарата электрических машин по уровню искрения щеток. Цель изобретения - повышение надежности, точности и чувствительности. С этой целью в устройство, содержащее два токопровода с возбудительным устройством, два токовых датчика, измерительный канал, состоящий из последовательно включенных усилителя, выпрямителя, интегратора, комму. татора и порогового элемента, соединенного с блоком индикации, и формирователь импульсов, дополнительно введены две измери. тельные щетки, изолированные от токопровода машины,два измерительных высокочастотных трансформатора, два разделительных конденсатора и второй идентичный измерительный канал. 2 ил. токоподводов 5 к возбудительному устрой- (с, ству 6. На токоподводах 5 установлены два ) одинаковых токовых датчика 7, 8. Первич- С) ные обмотки 9, 10 высокочастотных измерительных трансформаторов 11, 12 подключены к измерительным щеткам 13 и 14 и через разделительные конденсаторы в 15, 16 к токоподводам 5 (рабочим щеткам 4). Вторичные обмотки 17, 18 измерительных трансформаторов 11, 12 включены по дифференциальной схеме с обмотками соответствующих токовых датчиков 7, 8 и соединены со входами первого 19 и второго 20 измерительных каналов, состоящих иэпоследовательно включенных усилителя 21, выпрямителя 22, интегратора 23, коммутатора 24 и порогового элемента 25, Выходы измерительных каналов 19, 20 соединены с блоками индикации 26, Управляющие входы коммутаторов 24 первого 19 и второго 20 измерительных каналов соединены между собой и подключены к выходу формирователя 27 импульсов, входы которых соединены с обмотками соответствующих токовых датчиков 7, 8.В качестве измерительных щеток 13, 14 используется одна из штатных щеток каждого полюса, Для мощных генераторов, имеющих большое количество щеток (например, у ТЗВоколо 70 щеток на каждом полюсе), нет необходимости в установке дополнительных измерительных щеток, Для того, чтобы испольэовать одну из штатных щеток в качестве измерительной необходимо изолировать ее от цепи токоподвода. Изоляция измерительных щеток 13, 14 от цепи постоянного тока осуществляется конструктивно, например, путем изоляции их щеткодержателей от траверсы. При этом токоподводы щеток отсоединяются и изолируются от общей цепи токоподвода машины, если в качестве измерительных используются по одной иэ штатных щеток на каждом полюсе. На некоторых типах генераторов такие изолированные щетки устанавливаются прямо на заводе.Токовые датчики 7, 8 могут быть изготовлены, например, на ферритовом сердечнике, состоящем иэ двух П-образных частей, на которые наматывается обмотка. Первичной обмоткой датчика является токо- подвод 5, соединяющей рабочие щетки 4 с возбудительным устройством 6, которое пропускается внутрь сердечника. Параметры магнитопроеода выбираются из условия исключения его насыщения при максимально возможном постоянном токе возбуждения. Измерительные высокочастотные трансформаторы 11, 12 также могут быть выполнены на ферритовых сердечниках.Трансформаторы 11, 12, токовые датчики 7, 8 и разделительные конденсаторы 15, 16 располагаются в непосредственной близости от рабочих щеток 4 своего полюса.Формирователь импульсов 27 можетбыть выполнен на основе одновибратора (4,5), запуск которого осуществляется через две дифференцирующие цепи, входы которых связаны с обмотками датчиков 7 и 8, а выходы объединены между собой, например. через эмиттерные повторители и подключены к входу одновибратора.Длительность выходного импульса одновибратора выбирается несколько большей10 15 времени затухания переходного процесса в контролируемой цепи.Устройство работает следующим образом,При эксплуатации контролируемой мащины и появлении искрения рабочих щеток4 возникают высокочастотные токи, которые циркулируют по элементам цепи системы возбуждения. В том числе замыкаютсячерез контур, образованный измерительнойщеткой 13, первичной обмоткой 9 измерительного высокочастотного трансформатора 11, разделительным конденсатором 15, рабочими щетками 4 и участком контактного кольца 3 (аналогичная цепь образуется на втором полюсе), Ьо вторичной обмотке 17 (18) измерительного трансформатора 11 (12) 20 25 30 35 40 45 50 55 будет наводиться высокочастотная ЭДС, вызванная протеканием ВЧ.тока (вследствие искрения щсток 4) по его первичной обмотке 9 (10), Часть сигнала замыкается через емкость обмотки 2 ротора и токоподводов 5 на землю и через возбудительное устройство 6, Все эти токи протекают через токоподводы 5 и, следовательно, в обмотке токового датчика 7 (8) также будет наводиться высокочастотная ЭДС. Соединение обмоток блоковых датчиков 7 (8) и измерительных т рансформаторов 11 (12) выполнено так, что возникающие в них ЭДС от токов искрения щеток 4 складываются, а ЭДС, вызванные токами внешних высокочастотных помех, вычитаются и компенсируют друг друга,На фиг,2 приведена упрощенная схема замещения цепи возбуждения для высоких частот, поясняющая циркуляцию ВЧ-токов при искрении щеток. Здесь ротор представлен индуктивностьюр и емкостью Ср обмотки возбуждения на землю и сопротивлениями контактных колец Ек.к. Цепь рабочих щеток 4 представлена переходным сопротивлением в скользящем контакте Е и сопротивлением самих щеток Ещ, включающим сопротивление тела щетки, переходное сопротивление в месте заделки токоподвода в тело щетки и сопротивление самого токоподвода к щетке Еи.щ, - сопротивление измерительной щетки (13, 14), Возбудительное устройство 6 и токоподводы 5 представлены сопротивлением Ев. и емкостями Ст.л,На фиг.2 рассмотрен случай искрения щеток одного иэ полюсов, представленный ЭДС Еи. действующей между точками а и б, При этом возможно пять контуров для замыкания высокочастотных токов:1 контур - (б.в,г,а) образован дополнительной щеткой, первичной 9 обмоткой измерительного ВЧ-трансформатора 11 и разделительным конденсатором 15, 165662011 и 111 контуры - (б,д,к,н,и,а) и что повышает надежность работы системы (б,е,л,н,и,а) образованы емкостью обмотки возбуждения в целом, посколькуисключаетротора и токоподвода на землю; ся возможность перехода повреждений из1 Ч - (б,ж,м,н,и,а) образован емкостями измерительных цепей в аварию контролирутокоподводов на землю; 5 емых цепей, осуществляет селективныйЧконтур - (б,ж,э,и,а) обусловлен проте- контроль уровня искрения щеток каждого канием токов через возбудительное устрой- полюса. что повышает точность диагностиство, рования за счет определения места возникТок. протекающий в контуре 1, вызывает новения искрения и имеет более высокую во вторичной обмотке 17 измерительного 10 чувствительность и помехозащищенность трансформатора 11 ЭДС, которая складыва- за счет регистрации всех составляющих выется с ЭДС, наводимой в обмотке токового сокочасотного тока, возникающего при искдатчика 7 от токов, протекающих через 1-Ч рении и компенсации внешних ;нтуры, что обеспечивает высокую чувст- высокочастотных сигналов, не связанных с ьительность контроля. Таким образом, на 15 нарушением работы щеток.выходе дифференциальной схемы, образо- Устроиство может быть исполь зовано ванной вторичной обмоткой 17 измеритель- для диагностики щеток синхронных генераного трансформатора 11 и обмоткой торов, синхронных компенсаторов и двига. токового датчика , появляется высокоча- телеи, а также других электрических машин, стотный сигнал, обусловленный искрением 20 в том числе машин постоянного тока вс всех щеток данного полюса, который поступает отраслях промышленности.на вход первого измерительного канала 19,где сигнал усиливается усилителем 21, де- Формула изобретения тектируется выпрямителем 22 и интегриру- Устройство для определения уровня исется интегратором 23, С выхода 25 кренив щеток электрических машин. конст интегратора 23 сигнал поступает на первый руктивно сопряженное с токоприемнйком, вход коммутатора 24, Управляющий вход содержащее два токоподвода с возбуди- .оммутатора 24 соединен с выходом форми- тельным устройством, предназначенным рователя импульсов 27, При отсутствии сиг- для подключения к щеткам, два токоьы датнала на выходе формирователя 27, 30 чика, выполненных в виде магнитопровода коммутатор 24 открыт и напряжение с выхо- с обмоткой, причем один датчик установлен да интегратора 23 поступает (через комму- на токопроводе одной полярности, один изтатор 24) на вход порогового элемента 25, мерительный канал, состоящий из последоАналогично работает второй измеритель- вательно включенных усилителя, ный канал 20, 35 выпрямителя, интегрэтора, коммутатора иПри превышении уровня искрения ще- порогового элемента, соединенного с блоток 4 какого-либо иэ полюсов заданнои ус- ком индикации, и формирователя импультавки срабатывания на выходе порогового сов, выход которого соединен с элемента 25 соответствующего измеритель- управляющим входом коммутатора, о т л иного канала появляется сигнал, который по ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения ступает на блок индикации 26, где надежности, точности и чувствительности в отображается неисправный полюс(положи- него дополнительно введены две измерительный, отрицательный или оба сразу). тельные щетки, изолированные от цепи тоП ри появлении скачков (выбросов) на- коподвода машины, два измерительных пряжения возбудительного устройства 6 45 высокочастотных трансформатора, два раэ(при форсировке возбуждения, из-за комму- делительных конденсатора, второй измеритации тиристоров и т.п,) осуществляется за- тельнй канал, идентичный первомУ второй пуск формирователя импульсов 27 токовый датчик установлен на токоподводе сигналами, снимаемыми с обмоток токовых противоположной полярности, первичные датчиков 7, 8. На выходе формирователя 27 50 обмотки измерительных трансформаторов появляется импульс, который поступает на подключены к измерительным щеткам и управляющие входы коммутаторов 24 и за- через разделительные конденсаторы к пирает их на время действия переходного токоподводам, предназначенным для сопроцесса, что предотвращает ложные сра- единения с рабочими щетками, а вторичбатывания устройства и повышает устойчи ная обмотка первого измерительного вость его функционирования в условиях трансформатора соединена по дифференмощных импульсных помех. циальной схеме с первым токовым датчиТакимобразом предлагаемое устройст- ком и входом усилителя первого во обеспечивает гальваническую развязку измерительного канала, вторичная обконтролируемых и измерительных цепей, мотка второго измерительного трансфор1656620 и. Составитель Ю. НиколаеТехред М.Моргентал Фельдм акто ектор О. Кунд аз 2311 ВНИИП Тираж 327 Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Га матора соединена по дифференциальной схеме со вторым токовым датчиком и входом усилителя второго измерительного канала, кроме того, выход порогового элемента второго измерительного канала соединен с блоком индикации, а управляющий вход коммутатора второго измерительного канала соединен с выходом формирователя импульсов, входы которого 5 подключены к токовым датчикам.