Устройство для бесконтактного контроля изоляции цепи возбуждения синхронной машины
Предлагаемая полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована в электрических машинах, работающих в энергосистемах.
Устройство для бесконтактного контроля изоляции цепи возбуждения синхронной машины содержит бесщеточный возбудитель с многофазной якорной обмоткой и вращающимся диодным выпрямителем, подключенным к обмотке возбуждения синхронной машины, двухобмоточный динамический трансформатор, неподвижная вторичная обмотка которого подключена к исполнительному органу через формирователь сигнала снижения сопротивления изоляции. В качестве источника питания вращающейся первичной обмотки динамического трансформатора использовано импульсное напряжение, наводимое при коммутации диодов вращающегося выпрямителя в защитной RC цепи, подключенной к выводам вращающегося диодного выпрямителя, причем защитная RC цепь разделена на две последовательно соединенные RC цепи, а точка последовательного соединения RC цепей подключена к одному из выводов вращающейся первичной обмотки динамического трансформатора. Формирователь сигнала снижения сопротивления изоляции включен последовательно с обмоткой возбуждения возбудителя.
Использование предлагаемого технического решения позволяет упростить схемно-конструктивное исполнение устройства для бесконтактного контроля изоляции цепи возбуждения синхронной машины, дает возможность более точно выявлять дефекты в цепи возбуждения синхронной машины и обеспечивать ее высокую эксплуатационную надежность.
Предлагаемая полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована в электрических машинах, работающих в энергосистемах.
Известны турбогенераторы с бесщеточными возбудителями, в которых для контроля изоляции в цепях возбуждения используется измерительное щеточно-контактное устройство, содержащее контактные кольца, щеточную траверсу и измерительную схему (Устройства возбудительные бесщеточные БВУГ, ИБЖК.651441.003 ТО, Внешторгиздат, Изд. 
1057 СО, СССР, Москва).
Недостатком известного щеточно-контактного узла является загрязнение возбудителя угольной пылью, снижение эксплуатационной надежности и неудобство обслуживания.
Известен также электромашинный агрегат, в котором контроль изоляции цепи возбуждения осуществляется посредством выявления сигналов, пропорциональных сопротивлению изоляции и напряжению возбуждения, и передачи их через два динамических трансформатора на формирователь сигнала сопротивления изоляции, и далее на исполнительный орган (Описание изобретения к патенту РФ 2119674, G01R 31/34, 1996 г.).
Недостатком этого технического решения является сложность конструктивного исполнения, обусловленная наличием двух динамических трансформаторов, повышенные требования к их изоляции и необходимость применения элементов схемы с высоким номинальным напряжением.
Известно устройство для бесконтактного контроля изоляции цепи возбуждения синхронной машины, в котором для контроля изоляции цепи возбуждения используется динамический трансформатор, первичная обмотка которого запитана от сложной цепи из последовательно соединенных конденсаторов, стабилитронов и диодов. (Патент РФ 2308733, G01R 31/34, 2006 г.).
Существенным недостатком этого технического решения является сложность схемно-конструктивного исполнения, обусловленная сложной схемой предложенного формирователя напряжения питания первичной обмотки динамического трансформатора и наличие зависимости выходного сигнала динамического трансформатора от места (ближе к положительному или отрицательному выводу выпрямителя) снижения сопротивления изоляции цепи возбуждения, обусловленное тем, что напряжение питания первичной обмотки динамического трансформатора несимметрично относительно положительного и отрицательного выводов выпрямителя.
Предлагаемое изобретение направлено на упрощение схемно-конструктивного исполнения устройства контроля изоляции, устранение зависимости выходного сигнала динамического трансформатора от места (ближе к положительному или отрицательному выводу выпрямителя) снижения сопротивления изоляции цепи возбуждения и повышение эксплуатационной надежности выпрямителя возбудителя.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве для бесконтактного контроля изоляции цепи возбуждения синхронной машины, содержащем бесщеточный возбудитель с многофазной якорной обмоткой и вращающимся диодным выпрямителем, подключенным к обмотке возбуждения синхронной машины, а также двухобмоточный динамический трансформатор, в качестве источника питания вращающейся первичной обмотки динамического трансформатора использовано импульсное напряжение, наводимое при коммутации диодов вращающегося выпрямителя в защитной RC цепи, подключенной к выводам вращающегося диодного выпрямителя, причем за счет разделения защитной RC цепи на две последовательно соединенные RC цепи и подключения к точке последовательного соединения RC цепей одного из выводов вращающейся первичной обмотки динамического трансформатора импульсное напряжение симметрично относительно положительного и отрицательного выводов выпрямителя во всем диапазоне работы возбудителя, а для компенсации зависимости уровня выходного сигнала вторичной обмотки динамического трансформатора от тока возбуждения возбудителя формирователь сигнала снижения сопротивления изоляции включен последовательно с обмоткой возбуждения возбудителя
На фиг.1 показана схема устройства для бесконтактного контроля изоляции цепи возбуждения синхронной машины.
Устройство для бесконтактного контроля изоляции цепи возбуждения синхронной машины содержит бесщеточный возбудитель 1 с многофазной якорной обмоткой и вращающимся диодным выпрямителем, подключенным к обмотке возбуждения синхронной машины 2. К выводам вращающего диодного выпрямителя подключена защитная RC цепь 3, разделенная на две последовательно соединенные RC цепи 4. Точка последовательного соединения RC цепей подключена к одному из выводов вращающейся первичной I обмотки динамического трансформатора 5, другой вывод подсоединен к массиву ротора синхронной машины 2. Неподвижная вторичная II обмотка динамического трансформатора 5 подключена к формирователю сигнала 6. Для компенсации зависимости уровня выходного сигнала вторичной обмотки динамического трансформатора 5 от тока возбуждения возбудителя 1 формирователь сигнала 6 снижения сопротивления изоляции включен в цепь питания 7 последовательно с обмоткой возбуждения возбудителя 1. Сигнал с формирователя сигналов 6 поступает на исполнительный орган 8.
Устройство работает следующим образом.
При работе бесщеточного возбудителя 1 на выводах вращающегося диодного выпрямителя во время коммутации диодов возникают импульсы коммутационного перенапряжения, обуславливающие протекание тока через защитную RC цепь 3, состоящую из двух последовательно соединенных RC цепей 4. Поскольку один вывод вращающейся первичной обмотки I динамического трансформатора 5 подключен к средней точке последовательно соединенных RC цепей 4, то на этом выводе импульсное напряжение симметрично относительно положительного и отрицательного выводов выпрямителя возбудителя 1 во всем диапазоне работы возбудителя 1. Второй вывод первичной обмотки I подключен к массиву ротора синхронной машины 2. При работе возбудителя 1 по вращающейся первичной обмотке I динамического трансформатора 5 протекает импульсный ток, величина которого обратно пропорциональна величине сопротивления изоляции цепи возбуждения синхронной машины 2 и прямо пропорциональна току возбуждения возбудителя 1. Импульсный ток, протекающий по первичной обмотке I динамического трансформатора 5, индуцирует во вторичной обмотке II напряжение. Напряжение вторичной обмотки поступает на формирователь сигнала 6. В формирователе сигнала 6 это напряжение корректируется для устранения зависимости от величины тока возбуждения возбудителя 1 и после корректировки величина этого напряжения обратно пропорциональна величине сопротивления изоляции цепи возбуждения синхронной машины 2. При снижении сопротивления изоляции цепи возбуждения синхронной машины 2 ниже минимально допустимого значения формирователь сигнала 6 формирует сигнал о снижении сопротивления изоляции цепи возбуждения синхронной машины 2. Сигнал о снижении сопротивления изоляции цепи возбуждения синхронной машины 2 используется для воздействия на исполнительный орган 8.
Проведенные экспериментальные исследования подтвердили положительные технические характеристики устройства контроля изоляции.
Использование предлагаемого технического решения позволяет упростить схемно-конструктивное исполнение устройства для бесконтактного контроля изоляции цепи возбуждения синхронной машины, дает возможность более точно выявлять дефекты в цепи возбуждения синхронной машины и обеспечивать ее высокую эксплуатационную надежность.
1. Устройство для бесконтактного контроля изоляции цепи возбуждения синхронной машины, содержащее бесщеточный возбудитель с многофазной якорной обмоткой и вращающимся диодным выпрямителем, подключенным к обмотке возбуждения синхронной машины, двухобмоточный динамический трансформатор, неподвижная вторичная обмотка которого подключена к исполнительному органу через формирователь сигнала снижения сопротивления изоляции, отличающееся тем, что в качестве источника питания вращающейся первичной обмотки динамического трансформатора использовано импульсное напряжение, наводимое при коммутации диодов вращающегося выпрямителя в защитной RC цепи, подключенной к выводам вращающегося диодного выпрямителя.
2. Устройство бесконтактного контроля изоляции цепи возбуждения синхронной машины по п.1, отличающееся тем, что защитная RC цепь разделена на две последовательно соединенные RC цепи.
3. Устройство бесконтактного контроля изоляции цепи возбуждения синхронной машины по п.2, отличающееся тем, что точка последовательного соединения RC цепей подключена к одному из выводов вращающейся первичной обмотки динамического трансформатора.
