317325

111 3 7325 ОП И ИЗОБ Союз Советсккх Социалисткцеских Республин) М, Кл, 6 01 г 27/1 с присоединег32) Приоритет -асударственный камитетСовета Министрае СССРт 1 с делам изобретенийл атнрытий Опубликовано 05. Дата опубликован 621,317,33. Мазникин Энергетический институт им. Г,аучно-исследовательский институт Заявительи(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕ ИЗОЛЯЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ ЦЕПИ РОТОРА БЕС 1 ЦЕТОЧНОЙ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ 2) Авторы В, С. Кильдишев изобретения Изобретение относигся к измерительной технике, точнее к бесщеточным системам возбукдения синхронных электрических машин.Известно устройство для измерения сопротивления изоляции во врац 1 а 1 О 1 цейся части 5 схемы бесщеточной синхронной машины, состоящее из узла связи, измерительного блока и четырехпозиционного переключателя. С целью повышения, надежности оослуживаемого объекта и измерительного устройства, 10 точности и ускорения процесса измерений, узел связи имеет синхронный генератор, бесщеточный возбудитель с выпрямителем, Вращающаяся часть цепи возбудителя с выпрямителем включена между естественной или ис куоственной точкой нулевого потенциала обслуживаемой цепи и корпусом. Выпрямитель частично шунтирован сопротивлением, а измерительный блок состоит из регулируемого .сточпика тока, подключенного к обмотке воз буждения возбудителя и вольтметра, шунтированпого диодным ограничителем и подсоединенного к обмотке статора синхронного генератора. Это устройство при Отключении источника питания и включении диодного ограничи теля выполняет функции сигнализатора пробоя изоляции, а с помощью дополнительных переключений и измерений можно определить погрешность измерений за счет песимметрии повреждения изоляции. 30 Известное устройство недостаточно точно сигнализирует пробой, поскольку последний па разных шинах сигпализируется сигналом одного знака, но разной величины, Поэтому с 11 иже 1 ие сопротивле 11 ия изоляции па Одной шине может бь 1 ть принято за пробой на другой. Уточнение требует дополнительных манипуляций в схеме, что затрудняет применени устройства для целей защиты.Цель изобретения - повышение точности измерения и увеличение объема информации. Для этого обмотка индуктора генератора шунтирована диодом, включвнным встречно выгрямителю, а искусственная нулевая точка выполнена в виде двух полуобмоток индуктора датчика напряжения, неподвижный якорь которого подсоединен через выпрямитель ко вторичному приборуч Во втором контуре обмотки ппдуктора возбудителя и якоря генератора подключшы каждая к своему Выпрямител 1 О, которые шуптированы резисторами и сочленепы между собой последовательно, встречно на вторичный прибор. Кроме того, с целью сокраще 11 ия аксиального габарита, якорь датчика папрякения намотан -/4 слойной трехфазной обмоткой. Лобовые соединения этой обмотки лежат в одной плоскостиперпендикулярно Осп вращения.Схема устройства состоит из двух основных контуров (см. фиг. 1). Один из них расположен на роторе и вращается вместе с ним, а другой неподвижен. На общем валу вместе с якорем возбудителя и выпрямителем бесщеточной синхронной машины 1 смонтирован первый контур системы 2, конструктивно оформленный в виде отдельного узла-ротора системы, помещенного внутрь,статора 3, являющегося частью неподвижного контура силемы. Провода от плюса и минуса цепи ротора синхронной машины подключаются к полуобмоткам индуктора датчика напряжения 4, выполненным из манганина или имеющим другой вид компенсации температурных изменений сопротивления, Находящиеся на роторе элементы системы измерения сопротивления изоляции вкл 1 очены между искусстве 1 нной нулевой точкой, образуемои полуобмотками 4 и корпусом 5. Этот корпус электрически общий для всей вращающейся части вместе с ротором машины. Полуобмотки и корпус включают в себя обмотку индуктора генератора 6, обмотку якоря возбудителя 7, выпрямитель, собранный на диодах 8 и конденсаторах 9 (по схеме удвоения напряжения)резистор 10, шунтирующий этот выпрямитель, диод 11, включенный параллельно обмотке 6 и встречно по отношению к выпрямителю, добавочный резистор 12 (если он потребуется по расчету системы), включенный последовательно с обмоткой 6.Расположенные на статоре элементы системы состоят из якоря датчика напряжения 13 с выпрямителем или без него), К последнему подсоединяется измерительный прибор 14 во внешней схеме измерений. В качестве такого прибора для уменьшения частотной и температурной погрешности целесообразно использовать амперметр, отградуированный в вольтах измеряемого напряжения на зажимах корпуса 1,На статоре также находятся индуктор возбудителя 15 и якорь генератора 16 с подключенными к,ним выпрямителями, собранными на диадах 17,и,конденсаторах 18 (по схеме удвоения напряжения), Эти элементы под. соединены к двухпозиционному переключателю 19. В положении И - измерение - источник напряжения 20, стабилизированный по токуподключен к обмотке индуктора возбудителя 15, а выпрямитель, подключенный к обмотке якоря генератора 16, соединен с мегомметром - вольтметром 21. Резисторы 22 и вольтметры 23, имеющие шкалу с нулем посредине, в этом положении от остальных элементов системы отключены.В положении С - сигнализация - ,источник напряжения 20 и вольтметр 21 отключены от остальных элементов схемы, выпрямители обмоток индуктора возбудителя 15 и якоря генератора 16 соединены между собой последовательно встречно и подключены к вольтметру 23, а резисторы 22 шунтируют каждый свой выпрямитель.На фиг. 2 и 3 дан вариант конструкции основных узлов системы ротора и статора измери 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 теля сопротивления изоляции и напряжения. Обмотки 4, 6 и 7 размещены на полюсах сердечников 24, шихтованных из листовой электротехнической стали и насаженных на втулку 25. Удерживаются обмотки кольцевыми выступами на фланцах 26 и бандажах 27, которые также выполняют и роль экранов: фланцы и бандажи выполнены из немагнитных металлов. Все элементы схемы ротора 8, 9, 10, 11, 12), за исключением обмоток, вмонтированы во вкладыш из изоляционного, материала и образуют полупроводниковый блок 28, укрепленный внутри втулки 25, служащей для него бандажом.Обмотка якоря датчика напряжения 13 укладывается,в пазы сердечника 29, шихтованного из листовой электротехнической стали, а обмотки измерителя сопротивления 15 и 16 размещены на полюсах сердечников 30, также шихтованных из листовой электротехнической стали. Все сердечники вставлены в корпус 31 и заперты фланцем 32. Крайне лобовые соединения обмоток изолируются от корпуса кольцами ЗЗ. Между собой сердечники расперты дистанционными кольцами 34, на среднем сердечнике обмотки на полюсах удерживаются кольцами 35, Пустоты в пазах сердечника 29 заполняются сухарями 36, Для повышения надежности детали 33 и 36 выполнены из изоляционного материала.Изображенный на фиг. 3 якорь датчика,напряжения с выпрямителем 13 конструктивно разделены: обмотка якоря находится в пазах сердечника внутри корпуса, как уже описано выше, а выпрямитель вынесен в блок выпрямителей 37, куда помещены также и элементы 17 и 18. Блок 37 размещен в клеммнои коробке корпуса 31. С внешними элементами системы он соединяется семижильным экранированным проводом.Для сокращения габаритов якоря датчика напряжения обмотка 13 изготовлена по специальной схеме, позволяющей получить минимальную величину вылета лобовых соединений. Развернутая схема обмогки изображена на фиг. 4.Электрически обмотка является двухслойной, но конструктивно она выполнена четырехслойной, благодаря чему при числе фаз, равном 3 и числе полюсов, кратном конструктивному числу слоев, все лобовые соединения обмотки оказываю вся непересекающимися между собой при сохранении электромагнитной симметрии обмотки. Этим определяется сокращение осевого габарита устройства, что существенно для установки бесщеточного возбуждения в целом. Наличие полостями внутри ротора устройства не является необходимым конструктивным признаком. В изображенном варианте оно объясняется условиями сопряжения с другими элементами обслуживаемой установки.Работа устройства заключается в следующем.При вращении ротора и наличии напряже(ггия ца зажимах корпуса 1 1 сч. фиг. 1) по сбмоткам 4 потечет ток, пропорциональный величине напряжения, а в якоре 13 цаведется пропорциональная этому току э.д,с вращения, поскольку магнитная система датчика напряжения цецасыщена во всем диапазоне измеряемых напряжений. Соответственно по цепи прибора 14 потечет ток, пропорциональный измеряемому напряжению на зажимах. В коэффициент пропорциональности входят скорость вращения, индукти(вные и активные сопротивления не(пей якоря,и нагрузки. Отклонение скорости от номинальной и изменение температуры окружающей среды вносят погрешность в измерения. Для уменьшения этих погрешностей вместо вольтметра 14 исполь. зуется прибор типа амперметра, т. е. с малым внутренним сопротивлением, отградуированцый в вольтах. Благодаря относительно малому сопротивлению цепи нагрузки 1 т. е, при. бора 14) цепь измерения в целом имеет превалирующее индуктивное сопротивление, кото. рое не зависит от темературы, а от скорости зависит также, как и э.д.с. В результате изме. пения э.д,с. от скорости компенсируются соот. ветствующими изменениями индуктивного сопротивления, а температурные изменения активного сопротивления мало сказываются на фоне превалирующего индуктивного,При установке переключателя 19 в положение И ток от источника 20 потечет по об. мотке ицдуктора возбудителя 15. В результате вращения обмотки 7 якоря возбудителя относительно обмотки 15 в первой цаведется э.д.с., которая с помощью дисдов 8 и конденсаторов 9 превратится в выпрямленное напряжение заданной величины, Это напряжение оказывается подключенным к цепи, состоящей из обмотки ицдуктора 6, добавочного сопротивления 12, гключеццых параллельно (полуобмоток 4 и сопротивления утечки изоляции па корпус, так как вся электрическая схема и корпус 1, подключенный в точке 5 к одному из полюсов .выпрямителя, являются электродами для сопротивления утечки, Следовательно, ток, протекающий по этой цепи, будет зависеть от сопротивления изоляции, а поскольку он протекает цо обмотке ицдуктора 6, то наведенная э.д.с, в обмотке 16 и соответствующее ей напряжение ца приборе 21 также будут зависеть от соротивлецг(я изоляции, которое можно прочитать по шкале сопротивлений.При положении С переключателя 19 система сигнализирует о наличии пробоя изоляци ( ротора или опасном сниже:(ии величины се сопротивления, а та(кжс позволяет получить необходимые данные для учета пограшности измерения сопротивления изоляции в режиме измерений. Прц пробое изоляции на положительном полюсе корпуса 1 ток от него, как отисточника, потечет через точку 5, диоды 8, обмотку 6, резистор 12 и одну из полуобмоток 45 к отрицательному полюсу. В результате вращения обмотки генератора 6 относительно якорягенератора 16 на последнем появится э.д.с ана приборе 23 - соответствующее напряжениее, которое отклонит его стрелку вправо10 1 в положительную сторону) .Г 1 ри пробое изоляции на отрицательном полюсе ток от полюса потечет через одну из полуобмоток 4, диод 11, резистор 10, обмотку 7,второй резистор 10 и точку 5 к минусу. Обмот 15 ка 7 в данном случае будет играть роль индук(ора, а 15 - якоря, на которой наведется э,д.с,;подключенный к цей выпрямитель преобразуетэту э.д,с. (в соответствующее .напряжение, которое отклонит стрелку приоора 28 влево20 (в отрицательную сторону),Таким образом, осуществляется сигнализация пробоя изоляции и показывается, ца каком полюсе этот пробой произошел.25Предмет изобретен ия1. Устройство для измеренкя сопротивленияизоляции и напряжения цепи ротора бесщеточ цой синхронной машины, состоящее из двухконтуров, один из которых расположен на роторе, выполнен в виде включенных между кскусствепной нулевой точкой цепи ротора и его корпусом обмотки индуктора гецератора, 35 обмотками якоря вобудителя и выпрямителя,шунтироваццого резисторами, а второй контур непо(движец и содержит обмотки ш(дуктора возбудителя и якоря генератора, источник питания, переключатель ц вторичные приборы, 40 отличающееся тем, что, с целью повышенияточности измерения, в первом контуре обмотка ицдуктора генератора шунтироваца диодом, включенным встречно выпрямителю, а искусственная,нулевая точка выполнена в виде двух 45 полуобмоток индуктора датчика напряжения,неподвижный якорь которого подключен через выпрямитель к вторичному прибору, а во втором контуре обмотки индугктора возбудителя и якоря генератора подключены каждая к свое му выпрямителю, которые шунтированы резисторами и соединены между собой последовательно встречно на вторичный прибор.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что, с целью сокращеия аксиальцого габари 9/та, якорь датчика напряжения намотац -/ слойной трехфазной обмоткой, лобовые соединения которой лежат в одной плоскости, перпендикулярно оси вращения.