Источник сейсмических сигналов

;овета Министров СС во делам извбретенни открытий. 53) УДК 550.834(088,8 Опубликовано 15,11.76, Бюллетень42 Дата опубликования описания 21.12.76) Заявите Томский ордена Октябрьской и ордена Трудового Красног политехнический институт им, С еволюцииЗнамениМ. Кирова 4) ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛО Государственный комнте(23) Приоритет Изобретение относится к устройствам для возбуждения сейсмических сигналов электро- гидравлическим способом.Известны источники возбуждения сейсмических сигналов, состоящие из источника электрической энергии, накопителя, ключевого устройства и электродов, Электрическая энергия разряда обеспечивается от предварительно заряжаемой батареи конденсаторов.Основным недостатком этих источников является малая энергоемкость конденсаторов.Этот недостаток устранен в источнике сейсмических сигналов, который принят в качестве прототипа предлагаемого изобретения. Он состоит из электроразрядного преобразователя и ударного генератора с основной низковольтной обмоткой и вспомогательной высоковольтной обмоткой, вложенной в часть пазов статора генератора, свободных от основной обмотки, причем основная обмотка через выпрямительный блок и дроссель насыщения, а вспомогательная - через воздушный разрядник подключены к электроразрядному преобразователю,Существенным недостатком прототипа является большое сопротивление высоковольтной обмотки генератора, что уменьшает ток инициирования дуги, а следовательно, не позволяет сформировать в процессе инициирования необходимый дуговой канал. Это снижает величину и скорость нарастания тока основной рабочей обмотки генератора, что ведет к недоиспользованию возможностей ударного генератора и, как следствие, к снижению мощ ности установки для возбуждения сейсмических колебаний.Для повышения мощности электрогидравлического разряда от ударного генератора, а следовательно, и интенсивности возбуждаемых 0 сейсмических сигналов в предлагаемом источнике оси вспомогательной высоковольтной и основной низковольтной обмоток взаимно перпендикулярны.На фиг. 1 показана принципиальная сило вая электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема расположения статорных обмоток ударного генератора; на фиг, 3 и 4 - графики изменения электрических величин в источнике.0 Источник состоит (фиг. 1) из ударного генератора 1, содержащего основную низковольтную 2 и вспомогательную высоковольтную 3 обмотки. Эти обмотки включены параллельно на одну нагрузку - электроразрядный 5 преобразователь 4, имеющий двухэлектроднуюконструкцию, Вентильный блок 5, включенный в низковольтную цепь, ограничивает время горения дуги в электроразрядном преобразователе 4 одной полуволной тока. Быстродейст вующее управляемое коммутирующее устрой 535532ство 6, включенное в цепь закоротки параллельно основной обмотке 2, определяет длительность и форму переднего фронта импульса тока нагрузки,Вспомогательная высоковольтная обмотка 3 подключена к электроразрядному преобразователю 4 через воздушный разрядник 7. Низковольтная и высоковольтная цепи ударного генератора разделены дросселем насыщения 8.Низковольтная обмотка 9, 10 (фиг. 2) выполнена однофазной, занимающей 9 з полюсного деления машины. Высоковольтная обмотка 11, 12 - однофазная концентрическая с подразделенными лобовыми частями уложена в свободные пазы на /з полюсного деления таким образом, что шаг обмотки оказывается полным, а магнитная ось обмотки перпендикулярна магнитной оси основной низковольтной обмотки.Расположение на расточке статора обмоток 2, 3 так, что их магнитные оси взаимно перпендикулярны (фиг. 2) обуславливает сдвиг амплитудных значений э. д. с. на 90, причем амплитудное значение э. д. с. вспомогательной высоковольтной обмотки 3 совпадает с максимумом тока 1 внезапного короткого замыкания (фиг. 3) низковольтной основной обмотки 2. Известно, что наличие высших гармонических в кривой тока внезапного короткого замыкания, возникающих при несимметричном роторе, обуславливает появление перенапряжений в незакороченных фазах обмотки статора, Величина перенапряжения тем больше, чем больше степень несимметрии ротора. Напряжение на зажимах высоковольтной обмотки 3Е, = Е 2 - ." - 1 где Е - э.д. с. высоковольтной обмотки 3при разомкнутой обмотке низкого напряжения (режим холостого хода);х - синхронная индуктивность по поперечной оси машины при отсутствии на роторе обмоток по поперечной оси;х" - сверхпереходная индуктивность попродольной оси машины при наличии демпферной обмотки по продольной оси.Известно, что соотношение между х и х" в синхронных явнополюсных машинах может достигать значений 5 - 7 и более. Соответственно многократно увеличивается всплеск высокого напряжения. Это позволяет обеспечить надежное инициирование межэлектр одного промежутка электропреобразователя.Принимаем конструкцию ротора ударного генератора с демпферной обмоткой только по оси й и отсутствием короткозамкнутых контуров по оси О, Тем самым создаем электрическую несимметрию ротора,В исходном состоянии ударный генератор 1 возбуждается. Номинальной э. д. с. Еоснов 5 10 15 20 25 30 35 40 1 ЕгтКЗ22 уд(3) поскольку включение основной обмотки генератора в прототипе происходит в максимум э.д,с,Одновременно с достижением амплитудного значения тока внезапного короткого замыкания 1 в момент времени а 1 = л амплитуда э.д, с, высоковольтной обмотки 3 (имеющая пикообразный характер за счет перенапряжения) достигает напряжения электрического пробоя промежутков воздушного разрядника 7 и электроразрядного преобразователя 4. Происходит пробой межэлектродного промежутка электроразрядного преобразователя 4 в момент 1, (фиг. 4). Управляемым коммутирующим устройством 6 разрывается шунтирующая цепь низковольтной обмотки 2 - ток короткого замыкания из шунтирующей цепи перебрасывается в межэлектродный промежуток электроразрядного преобразователя (фиг. 4). Амплитуда тока и скорость нарастания тока в электроразрядном преобразователе 4 зависит от времени срабатывания устройст 45 50 55 60 65 ной обмотки 2 (фиг. 3) недостаточно для пробоя межэлектродного промежутка электро- разрядного преобразователя 4. В высоковольтной обмотке 3 наводится э.д.с., амплитуда которой недостаточна для электрического пробоя промежутков воздушного разрядника 7 и электроразрядного преобразователя 4. Ударный генератор работает в режиме холостого хода, С сейсмостанции подается сигнал, которым включается управляемое коммутирующее устройство 6 в нуль э. д. с. Е, основной обмотки 2 генератора 1. С этого момента 1 о (фиг. 3) обмотка 3 закорачивается устройством 6, и ударный генератор находится в режиме внезапного короткого замыкания. По обмотке 2 и к устройству 6 протекает ток внезапного короткого замыкания 1,з, (фиг. 3), который состоит из периодической и апериодической составляющих. Последняя составляющая обусловлена закороткой основной обмотки 2 в нуль э. д. с. Е,. При внезапном коротком замыкании вклад в амплитудное значение тока короткого замыкания 1, (фиг. 3) обеих составляющих одинаков. Амплитуда тока вне. запного короткого замыкания генератора.1 2 ЕгтКз (2) где Е, - амплитудное значение э. д. с. основной обмотки 2 ударного генератора,У - полное сопротивление основной обмотки в сверхпереходном режиме генератора,К, - коэффициент затухания, равный0,85 - 0,95.Эта амплитуда тока в 2 2 раза больше, чем в прототипе, так как амплитуда тока прототипа определяется лишь периодической составляющей тока короткого замыкания и рав- на535532 15 8 ва 6 и величины сопротивления канала дуги,подготовленного в процессе иницшрования. График э. д. с. высоковольтной обмотки 3 при внезапном коротком замыкании низковольтной обмотки 2 при несимметрии ротора представлен на фиг. 3, Результирующая э. д.с. обмотки 3 включает в себя весь спектр высших гармонических составляющих потока реакции якоря, так как обмотка 3 выполнена с полным шагом. Например, при х/х"а = 4 согласно выражению (1) величина перенапряжения достигает семикратного значения номинальной э. д. с. обмотки 3. Учитывая это, можно уменьшить число витков вспомогательной высоковольтной обмотки во столько же раз п, соответственно, увеличить сечение меди. Снижение числа витков обмотки в 7 раз приводит к снижению ее активного и индуктивного сопротивлений в 49 раз. Уменьшение полного сопротивления высоковольтной обмотки позволяет значительно повысить величину тока инициирования дуги и соответственно снизить величину сопротивления межэлектродного промежутка, что повышает эффективность перехвата дуги основной низковольтной обмоткой,Вентильный коммутатор 5 ограничивает протекание тока через электроразрядный преобразователь 4 при переходе тока через нулевое значение (фиг. 4), Дроссель насыщения 8 препятствует попаданию высокого напряжения в низковольтную цепь ударного генератора 1нрн инициировании дуги,Таким образом, предлагаемое устройствопозволяет посылать в нагрузку ударный ток5 амплитудой в 2 Ъ 2 раза выше, чем в прототипе, при скорости ввода энергии на порядоквыше, чем в протогипс и прн токе порядкедлительности горения дуги в электроразрядном преобразователе. В результате этого об 10 разуется интенсивная волна давления со значительно большей амплитудой, что позволяетэффективнее использовать электрогндравлический метод в сейсморазведке,Ф ор мул а изобретения Источник сейсмических сигналов, состоящий из электроразрядного преобразователя и 20 ударного генератора с основной низковольтной обмоткой и вспомогательной высоковольтной обмоткой, вложенной в часть пазов статора генератора, свободных от основной обмотки, причем основная обмотка через выпря мнтельный блок и дроссель насыщения, авспомогательная - через воздушный разрядник подключены к электроразрядному преобразователю, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности возбуждае мых сейсмических сигналов, оси вспомогательной высоковольтной и основной низковольтной обмоток взаимно перпендикулярны.Составитель А. РынсихРедактор И. Шубина Техред Е, ПетроваЗаказ 2766/2ЦНИИПИ Типография, пр. Сапунова,Изд,1852 Государственного комитета по делам изобретений 13035, Москва, Ж, РаушТираж 1029 ПодписноеСовета Министров СССРоткрытийая на 6., д. 4/5