Способ измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением

 

Изобретение относится к испытаниям электрических машин, а именно к способам измерения тока ротора мощных синхронных генераторов с бесщеточным возбуждением. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения тока ротора таких генераторов до уровня, обеспечивающего диагностику технического состояния обмотки ротора. В способе измерения тока ротора, включающем измерение тока возбуждения возбудителя, измеряют напряжение обмотки ротора генератора, частоту вращения ротора или частоту напряжения обмотки статора, а ток обмотки ротора определяют по соответствующей формуле. В описании изобретения приведено соотношение тока ротора и частоты вращения ротора, тока возбуждения возбудителя. 1 ил.

Изобретение относится к испытаниям электрических машин, а именно к способам измерения тока ротора (или иначе тока возбуждения) синхронных электрических машина с бесщеточным возбуждением.

Известен способ измерения тока ротора на генераторах с бесщеточным возбуждением путем измерения параметров электромагнитного поля вблизи вращающихся шин цепи возбуждения ротора.

Недостатком способа является низкая точность измерения тока, так как на измерения влияют намагниченность вала ротора, изменение геометрии вследствие теплового расширения ротора и другие причины.

Наиболее близким техническим решением является способ измерения тока ротора бесщеточного генератора, где измеряют ток возбуждения его возбудителя, и по этой величине находят ток ротора генератора. Для чего используют тарировочную зависимость тока ротора от тока возбуждения возбудителя, определенную заранее [2] .

Недостаток такого способа в том, что тарировочная зависимость не однозначна и зависит от сопротивления обмотки ротора электрической машины, которое изменяется по мере нагрева обмотки во время работы, что не позволяет выполнить точные измерения тока ротора.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения тока ротора электрических машин с бесщеточным возбуждением до уровня, обеспечивающего диагностику технического состояния обмотки ротора.

Для достижения технического результата в способе измерения тока ротора, включающем измерение тока возбуждения возбудителя, дополнительно измеряют напряжение обмотки ротора и частоту вращения ротора или ей пропорциональную частоту, а ток ротора определяют как функцию измеренных величин.

С помощью математической модели работы бесщеточного возбудителя, для которого характерно отсутствие насыщения магнитной цепи, получена следующая зависимость: I_p= (1/C_кз) (1) где i_АВ - ток возбуждения возбудителя; U_р - напряжение обмотки ротора; f - частота вращения ротора; f_н - номинальная частота вращения ротора; C_КЗ - постоянная, равная отношению тока возбуждения возбудителя, к току возбудителя по его характеристике короткого замыкания; С_хх - постоянная, равна отношению тока возбуждения возбудителя к напряжению возбудителя на линейном участке его характеристики холостого хода.

При этом следует отметить, что С_ЗК и С_ХХ - постоянные, зависящие от конструкции возбудителя, могут быть определены по характеристикам, указанным в паспорте возбудителя.

Реализация способа представлена на чертеже. На одном валу находятся ротор турбины 1, ротор генератора 2 с обмоткой ротора 3, измерительные кольца 4 для измерения напряжения обмотки ротора, вращающийся выпрямитель 5 возбудителя генератора, якорь возбудителя 6.

Возбудитель представляет собой обращенный синхронный генератор переменного тока, который имеет неподвижную обмотку возбуждения возбудителя 7, подключенную к источнику постоянного тока 8. Якорь возбудителя 6, выпрямитель 5, измерительные кольца 4 и обмотка возбуждения 3 связаны между собой электрическими цепями переменного тока 9 и постоянного тока 10.

В цепь тока возбуждения возбудителя включен амперметр 11, к измерительным кольцам 4 через щетки 12 подключен вольтметр 13. С валом ротора связан тахометр 14, который дублируется частотометром 15, подключенным к обмотке статора генератора 16. Измерительные приборы связаны с электронной вычислительной машиной (ЭВМ) 17 информационными каналами связи 18. ЭВМ имеет блок индикации информации 19 для отображения сведений о значениях тока ротора электрической машины.

Способ осуществляется следующим способом.

П р и м е р 1. С помощью амперметра 11, вольтметра 13 и тахометра 14 измеряют ток возбуждения возбудителя i_ВВ, напряжение обмотки ротора U_р и частоту вращения ротора f. Значение тока ротора находят по зависимости (1).

П р и м е р 2. Способ реализуется устройством, включающим в себя измерительные приборы 11, 13, 15 ЭВМ 17 с дисплеем 19. ЭВМ подключена к приборам информационными линиями связи 18. Измерительные приборы 11, 13, 15 измеряют и преобразуют в аналоговые либо цифровые сигналы ток возбуждения возбудителя, напряжение обмотки ротора, а также частоту тока статора генератора, которая пропорциональна частоте вращения ротора, а на двухполюсных генераторах равна ей. Сигналы от приборов по линиям связи 18 поступают на ЭВМ 17, которая осуществляет расчет тока ротора по зависимости (1) и отображает значение тока возбуждения на дисплее 19.

Способ опробован на турбогенератора ТВВ-1000-4, оснащенном бесщеточным возбудителем БВД-4600-1500 АУЗ.

Применение данного способа для диагностики технического состояния роторов генераторов с бесщеточным возбуждением позволяет избежать ложного диагностирования дефектов. (56) Жарве Г. К. Промышленные испытания электрических машин. Л. : Энергоатомиздат, ЛО, 1984.

Пекне В. З. Синхронные компенсаторы. М. : Энергия, 1980, с. 136, 227-228.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА РОТОРА ГЕНЕРАТОРА С БЕСЩЕТОЧНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ, включающий измерение тока возбуждения возбудителя, отличающийся тем, что измеряют напряженние обмотки ротора генератора, частоту вращения ротора, а ток I_р ротора генератора находят как функцию от измеренных величин I_p= (1/C_кз)
где i_в.в - ток возбуждения возбудителя;
U_р - напряжение обмотки ротора генератора;
f - частота вращения ротора;
f_н, C_кз, C_хх - постоянные.

РИСУНКИ

Рисунок 1