RU123175U1

RU123175U1 - DEVICE FOR CONTACTLESS INSULATION OF THE SYNCHRONOUS MACHINE EXCITATION CHAIN

Info

Publication number: RU123175U1
Application number: RU2012123358/28U
Authority: RU
Inventors: Аркадий Николаевич Ковалёв
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2012-12-20

Abstract

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.1. A device for contactless control of the insulation of the excitation circuit of a synchronous machine, containing a brushless exciter with a multiphase armature winding and a rotating diode rectifier connected to the excitation winding of a synchronous machine, a two-winding dynamic transformer, the stationary secondary winding of which is connected to the actuator through a signal generator to reduce the insulation resistance, characterized in that as a power source for the rotating primary winding of the dynamic transformer, a pulse voltage is used that is induced during switching of the diodes of the rotating rectifier in the protective RC circuit connected to the terminals of the rotating diode rectifier. 2. The device for non-contact insulation monitoring of the excitation circuit of a synchronous machine according to claim 1, characterized in that the protective RC circuit is divided into two series-connected RC circuits. The device for non-contact insulation control of the excitation circuit of a synchronous machine according to claim 2, characterized in that the point of series connection of RC circuits is connected to one of the terminals of the rotating primary winding of the dynamic transformer.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована в электрических машинах, работающих в энергосистемах.The proposed utility model relates to the field of electric power and can be used in electric machines operating in power systems.

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).Turbine generators with brushless exciters are known in which a brush-contact measuring device containing contact rings, a brush beam and a measuring circuit is used to control insulation in excitation circuits (Excitation brushless devices BVUG, IBZHK.651441.003 TO, Vneshtorgizdat, Publishing House No. 10557 СО, USSR , Moscow).

Недостатком известного щеточно-контактного узла является загрязнение возбудителя угольной пылью, снижение эксплуатационной надежности и неудобство обслуживания.A disadvantage of the known brush-contact node is the contamination of the pathogen with coal dust, reduced operational reliability and inconvenience of maintenance.

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.).An electric machine assembly is also known in which the insulation of the excitation circuit is monitored by detecting signals proportional to the insulation resistance and the excitation voltage, and transferring them through two dynamic transformers to the insulation resistance signal conditioner, and then to the executive body (Description of the invention to the RF patent No. 2119674, G01R 31/34, 1996).

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.The disadvantage of this technical solution is the complexity of the design, due to the presence of two dynamic transformers, increased requirements for their isolation and the need to use circuit elements with a high rated voltage.

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.).A device for contactless control of the insulation of the excitation circuit of a synchronous machine is known, in which a dynamic transformer is used to control the insulation of the excitation circuit, the primary winding of which is powered from a complex circuit of series-connected capacitors, zener diodes and diodes. (RF patent No. 2308733, G01R 31/34, 2006).

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.A significant drawback of this technical solution is the complexity of the circuit design, due to the complex circuit of the proposed shaper of the supply voltage of the primary winding of the dynamic transformer and the presence of the dependence of the output signal of the dynamic transformer on the location (closer to the positive or negative terminal of the rectifier) of reducing the insulation resistance of the excitation circuit, due to that the supply voltage of the primary winding of a dynamic transformer is asymmetric tion of positive and negative terminals of the rectifier.

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.The present invention is aimed at simplifying the circuit design of the insulation monitoring device, eliminating the dependence of the output signal of the dynamic transformer on the location (closer to the positive or negative terminal of the rectifier), reducing the insulation resistance of the excitation circuit and increasing the operational reliability of the exciter rectifier.

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 возбудителяThe essence of the utility model lies in the fact that in the device for contactless insulation control of the excitation circuit of a synchronous machine, containing a brushless exciter with a multiphase armature winding and a rotating diode rectifier connected to the excitation winding of the synchronous machine, as well as a two-winding dynamic transformer, as a power source for the rotating primary dynamic transformer winding used pulse voltage induced by switching diodes of a rotating rectifier in a protective An RC circuit connected to the terminals of a rotating diode rectifier, and by dividing the protective RC circuit into two series-connected RC circuits and connecting one of the terminals of the rotating primary winding of the dynamic transformer to the series connection point of the RC circuits, the pulse voltage is symmetrical with respect to the positive and negative terminals of the rectifier throughout the range of the pathogen, and to compensate for the dependence of the level of the output signal of the secondary winding of the dynamic transformer on the current of excitation of the pathogen, the driver of the signal to reduce the insulation resistance is connected in series with the excitation winding of the pathogen

На фиг.1 показана схема устройства для бесконтактного контроля изоляции цепи возбуждения синхронной машины.Figure 1 shows a diagram of a device for contactless control of the insulation of the excitation circuit of a synchronous machine.

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.The device for contactless control of the insulation of the excitation circuit of a synchronous machine contains a brushless exciter 1 with a multiphase armature winding and a rotating diode rectifier connected to the excitation winding of the synchronous machine 2. A protective RC circuit 3 is connected to the terminals of the rotating diode rectifier, divided into two RC circuits 4 connected in series. The serial connection point of the RC circuits is connected to one of the terminals of the rotating primary I winding of the dynamic transformer 5, the other terminal is connected to the masses rotor willow of a synchronous machine 2. A fixed secondary II winding of a dynamic transformer 5 is connected to a signal shaper 6. To compensate for the dependence of the output signal level of the secondary winding of a dynamic transformer 5 on the exciter current 1, the shaper of the signal 6 for reducing insulation resistance is connected to the supply circuit 7 in series with the excitation winding pathogen 1. The signal from the signal shaper 6 is supplied to the Executive body 8.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

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.When the brushless exciter 1 is operating at the terminals of the rotating diode rectifier during switching diodes, switching overvoltage pulses occur, causing the current to flow through the protective RC circuit 3, which consists of two series-connected RC circuits 4. Since one terminal of the rotating primary winding I of the dynamic transformer 5 is connected to the middle point of the series-connected RC circuits 4, then on this pin the pulse voltage is symmetrical with respect to the positive and negative terminals For the pathogen 1 in the entire range of operation of the pathogen 1. The second output of the primary winding I is connected to the rotor array of the synchronous machine 2. When the pathogen 1 is operating along the rotating primary winding I of the dynamic transformer 5, a pulsed current flows, the value of which is inversely proportional to the value of the insulation resistance of the excitation circuit of the synchronous machine 2 and is directly proportional to the excitation current of the pathogen 1. The pulse current flowing through the primary winding I of the dynamic transformer 5 induces in the secondary winding II, for example pang The voltage of the secondary winding is supplied to signal conditioner 6. In signal conditioner 6, this voltage is adjusted to eliminate the dependence on the excitation current of the exciter 1, and after correction, the voltage is inversely proportional to the insulation resistance of the excitation circuit of the synchronous machine 2. When the insulation resistance of the excitation circuit of the synchronous machine is reduced 2 below the minimum permissible value, the signal conditioner 6 generates a signal about a decrease in the insulation resistance of the excitation circuit synchronous machine 2. The signal to reduce the insulation resistance of the excitation circuit of the synchronous machine 2 is used for influencing the actuator 8.

Проведенные экспериментальные исследования подтвердили положительные технические характеристики устройства контроля изоляции.The conducted experimental studies confirmed the positive technical characteristics of the insulation control device.

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.Using the proposed technical solution allows us to simplify the circuit design of the device for contactless control of the insulation of the excitation circuit of a synchronous machine, makes it possible to more accurately identify defects in the excitation circuit of a synchronous machine and to ensure its high operational reliability.

Claims

1. A device for non-contact monitoring of the insulation of the excitation circuit of a synchronous machine, containing a brushless exciter with a multiphase armature winding and a rotating diode rectifier connected to the excitation winding of the synchronous machine, a two-winding dynamic transformer, the stationary secondary winding of which is connected to the actuator through the signal conditioning signal shaper, characterized in that as a power source of the rotating primary winding of a dynamic transformer used pulse voltage induced during switching of the diodes of the rotating rectifier in a protective RC circuit connected to the terminals of the rotating diode rectifier.

2. The contactless monitoring device of the insulation of the excitation circuit of a synchronous machine according to claim 1, characterized in that the protective RC circuit is divided into two series-connected RC circuits.

3. The contactless monitoring device of the insulation of the excitation circuit of a synchronous machine according to claim 2, characterized in that the point of serial connection of the RC circuits is connected to one of the terminals of the rotating primary winding of the dynamic transformer.