SU317325A1

SU317325A1 -

Info

Publication number: SU317325A1
Application number: SU1334480A
Authority: SU
Inventors: А. В. Мисюлин етени
Original assignee: Энергетический институт Г. М. Кржижановского; , Научно исследовательский институт завода Электрот жмаш
Priority date: 1969-06-02
Filing date: 1969-06-02
Publication date: 1974-07-05

Description

Изобретение относитс к измерительной технике , точнее к бесщеточным системам возбуждени синхронных электрических машин.The invention relates to a measurement technique, more specifically to brushless excitation systems of synchronous electric machines.

Известно устройство дл измерени сопротивлени изол ции во вращающейс части схемы бесщеточной синхронной мащины, состо щее из узла св зи, измерительного блока и четырехпозиционного переключател . С целью повыщениЯ .надежности обслуживаемого объекта и измерительного устройства, точности и ускорени процесса измерений, узел св зи Имеет синхронный генератор, бесщеточный возбудитель с выпр мителем. Вращающа с часть цепи возбудител с .выпр мителем включена между естественной или искусственной точкой нулевого потенциала обслуживаемой цени и корпусом. Выпр митель частично шунтировал сопротивлением, а измерительный блок состоит из регулируемого мсточника тока, подключенного к 1обмотке возбуждени Возбудител и вольтметра, шунтир01ванного диодным ограничителем ,и подсоедилеиюго к обмотке статора синхронного генератора . Это устройство при отключении источника питани и включении диодного ограничител выполн ет функции сигнализатора пробо изолинии, а с помощью дополнительных переключений и измерений можно определить погрешность из:мерений за счет неоимметрии повреждени изол ции.A device for measuring the insulation resistance in a rotating part of a brushless synchronous mask circuit, consisting of a communication unit, a measuring unit and a four-position switch, is known. In order to increase the reliability of the serviced object and measuring device, the accuracy and acceleration of the measurement process, the communication node has a synchronous generator, a brushless exciter with a rectifier. The rotating part of the driver circuit with the driver is connected between the natural or artificial point of zero potential at the price being served and the housing. The rectifier was partially shunted by the resistance, and the measuring unit consists of an adjustable current source connected to the exciter winding and a voltmeter connected by a diode limiter and connected to the stator winding of the synchronous generator. This device, when the power supply is disconnected and the diode limiter is turned on, performs the functions of the isoline break detector, and with the help of additional switches and measurements, the error can be determined from: measurements due to non-symmetry of the insulation damage.

Известное устройство недостаточно точно сигнализирует пробой, поскольку последний на разных шинах сигнализируетс сигналом одного знака, но разной величины. Поэтому снижение сопротивлени изол ции на одной шине может быть прин то за пробой на другой. Уточнение требует дополнительных манипул ций в схеме, что затрудн ет применениЗ устройства дл целей защиты.The known device does not accurately signal a breakdown, since the latter is signaled on different buses by a signal of the same sign, but of different magnitude. Therefore, a decrease in the insulation resistance on one bus can be taken after a breakdown on the other. Refinement requires additional manipulations in the circuit, which makes it difficult to use the device for protection purposes.

Цель изобретени - повышение точности нз:мерени и увеличение объема информации. Дл этого обмотка индуктора генератора щунтирована диодом, включенным встречно выпр мителю , а искусственна нулева точка выполпена в виде двух полуобмоток индуктора датчика напр жени , неподвижный корь которого подсоединен через выпр митель ко вторичному прибору. Во втором контуре обмотки индуктора возбудител и кор генератора Подключены к своему выпр мителю, которые шунтированы резисторами и сочленены между собой последовательно, встречно на вторичный прибор. Кроме того, с целью сокращени аксиального габарита, корь датчика напр жепи намотан /4 слойной трехфазной обмоткой. Лобовые соединени этой обмотки лежат в одной нлоскости, перпендикул рно оси вращени .The purpose of the invention is to improve the accuracy of the NC: measure and increase the amount of information. For this, the generator inductor winding is shunted by a diode connected oppositely to the rectifier, and the artificial zero point is made in the form of two semi-windings of a voltage sensor inductor, the fixed measles of which is connected via a rectifier to the secondary device. In the second circuit, the windings of the inductor of the exciter and core of the generator are connected to their rectifier, which are shunted by resistors and articulated between themselves in series, opposite to the secondary device. In addition, in order to reduce the axial dimension, the measles of the sensor are wound up / 4-layer three-phase winding. The frontal connections of this winding lie in one plane, perpendicular to the axis of rotation.

жен па роторе и вращаетс вместе с «им, а другой иеподвижеи. На общем валу вместе с корем возбудител и (выпр мителем бесщеточной .синхронной машины 1 смонтирован первый 1КОнтур системы 2, ко.кструктивно оформленный В виде отдельного узла-ротора системы, помещеиного внутрь статора 3, вл ющегос частью неподвижного контура системы . Провода от плюса и минуса цени ротора сиБхрониой машины иодключаютс к иолуобмоткам индуктора датчика напр жени 4, вынолненным из манганина ,или имеющим другой вид компенсации температурных изменений сопротивлени . Наход щиес на роторе элементы системы измерени сопротивлени изол ции включены .между искусствееной нулевой точкой, образуемой полуобмотками 4 и корпусом 5. Этот корпус электрически общий дит всей вращающейс части вместе с ротором мащииы. Полуобмотки и корпус включают в себ обмотку индуктора геиератора 6, обмотку кор возбудител 7, выпр митель , собранный на диодах S и конденсаторах 9 (но схеме удвоени напр жени ), резистор 10, шунтирующий этот выпр митель, диод //, включенный параллельно о.б.мотке 6 .и встречно но отношению к выпр мителю, добавочный резистор 12 (если он нотребуетс :по расчету системы), включенный последовательно с обмоткой 6.wives are rotated and rotated along with them and the other is moving. On the common shaft together with the exciter core and (by the rectifier of the brushless synchronous machine 1, the first 1Contour of the system 2 mounted, structurally designed, is installed as a separate rotor node of the system, placed inside the stator 3, which is part of the fixed circuit of the system. Wires from the plus and minus value of the rotor of the sibhrony machine and connected to the voltage windings of the inductor of the voltage sensor 4, made of manganin, or having another kind of compensation for temperature variations of resistance. The components of the measurement system located on the rotor the insulation resistances are included between the art zero point formed by the half windings 4 and the housing 5. This housing is electrically common for the entire rotating part together with the rotor of the machine. The half windings and the housing include the winding of the inductor of the geerator 6, the winding of the exciter core 7, straightener, assembled on diodes S and capacitors 9 (but a voltage doubling circuit), resistor 10, shunting this rectifier, diode // connected in parallel to the operating winding 6. and opposite to the rectifier, additional resistor 12 (if it is required :P Calculation System) in series with the winding 6.

Раоположен.ные на статоре элементы системы состо т из кор датчика напр жени 13 с выпр мителем (или без него). К последнему подсоедин етс измерительный прибор 14 во Бнещ-ней схеме измерений. В качестве такого прибора дл уменьщеНИЯ частотной и температурной погреЩ:Ности -целесообразно использовать амперметр, отградуированный в вольтах измер емого нанр лч:ени на зажимах корпуса /.The elements of the system located on the stator consist of a voltage sensor core 13 with a rectifier (or without it). A measuring device 14 is connected to the latter in the BNS scheme. As such a device for reducing the frequency and temperature barriers: But, it is advisable to use an ammeter calibrated in volts of the measured nanometer: on the clamps of the housing /.

На статоре также наход тс индуктор возбудител 15 и корь генератора 16 с подключенными к .ним выпр мител ми, собранными на диадах 17 и конденсаторах 18 (по схеме удвоени напр жени ). Эти элементы подсоединены к двухпозиционному переключателю 19. В положении «И - измерение - источник напр жени 20, стабилизированный по току, .подключен к обмотке индуктора возбудител 15, а выпр митель, подключенный к обмотке кор генератора 16, соединен с мегомметром - вольтметром 21. Резисторы 22 и вольтметры 23, имеющие щкалу с нулем посредине , в этом положении от остальных элементов системы отключены.The stator also contains an inductor of the exciter 15 and a bark of the generator 16 with the rectifiers connected to the diodes assembled on the dyads 17 and the capacitors 18 (according to the doubling voltage circuit). These elements are connected to a two-position switch 19. In the “I-measurement” position, a voltage source 20 stabilized by current is connected to the winding of the inductor of the exciter 15, and a rectifier connected to the winding of the core of the generator 16 is connected to the megger meter by a voltmeter 21. Resistors 22 and voltmeters 23, having a scale with zero in the middle, are disconnected from the rest of the system in this position.

В положении «С - сигнализаци - .источник напр жени 20 и вольтметр 21 отключены от остальных элементов схемы, выпр мители обмоток индуктора возбудител 15 и кор генератора 76 соединены -между собой оослеиовательно встречно и подключены к вольтметру 2Sj а резисторы 22 щуитируют каждый свой выпр митель.In position "C - signaling - the source of voltage 20 and voltmeter 21 are disconnected from the rest of the circuit elements, the rectifiers of the inductor windings of the exciter 15 and the generator core 76 are connected - between themselves oppositely and connected to the 2Sj voltmeter and the resistors 22 smash each of its rectifier .

тел сопротивлени изол ции и напр жени . Обмотки 4, 6 и 7 размещены на полюсах сердечников 24, щихтованных из листовой электротехнической стали и насаженных на .втулку 25. Удерживаютс обмотки кольцевыми выступами на фланцах 26 и бандажах 27, которые также выполн ют и роль экранов: фланцы и бандажи выполнены из немагнитных металлов. Все элементы схемы ротора (8, 9, 10, 11, 12), за .исключением обмоток, вмонтированы во вкладыщ из изол ционного материала и образуют полупроводниковый блок 28, укрепленный внутри втулки 25, .служащей дл него бандажом .insulation and voltage resistance bodies. The windings 4, 6 and 7 are placed on the poles of the cores 24, molded from electrical steel sheet and mounted on the sleeve 25. The windings are held by annular projections on the flanges 26 and bandages 27, which also act as shields: the flanges and bandages are made of nonmagnetic metals . All elements of the rotor circuit (8, 9, 10, 11, 12), with the exception of the windings, are embedded in a liner of insulating material and form a semiconductor block 28, reinforced inside the sleeve 25, which serves as a bandage for it.

Обмотка кор датч.ика напр жени 13 укладываетс .в пазы сердечника 29, щихтованного из листовой электротехнической стали, а обмотки измерител сопротивлеии 15 и 16 размещены на полюсах сердечников 30, также щихтова.нных из листовой электротехнической ста и. Все сердечники вставлены в корпус 31 и заперты фланцем 32. Крайне лобовые соединени .обмоток изолируютс от корпуса кольцами 33. Между собой сердечники расперты дистанционными кольцами 34, па среднем сердечнике обмотки на полюсах удерживаютс кольцами 35. .Пустоты в пазах сердечника 29 запол.н ютс сухар ми 36. Дл повышени .надежности детали 33 и 36 выполнены .из изол ционного материала.The winding of the core of the voltage sensor 13 fits into the grooves of the core 29, which is made of electrical steel sheet, and the windings of the resistance meter 15 and 16 are placed at the poles of the cores 30, also made of electrical parts made of sheet electrical engineering. All the cores are inserted into the housing 31 and locked with the flange 32. The extreme frontal winding connections are insulated from the housing by rings 33. The cores are uncovered between each other by spacer rings 34, and the middle winding on the poles is held by the rings 35. The hollows in the slots of the core 29 are filled. Breads 36. To enhance the reliability of the parts 33 and 36 are made of insulating material.

Изображенный на фиг. 3 корь датчика .напр жени с выпр мителем 13 конструктивно разделены: обмотка кор находитс в пазах сердечника внутри корпуса, как уже описано выще, а выпр митель вынесен в блок выпр мителей 37, куда помещены также и элементы 17 к 18. Блок 37 размещен в клемм.ной коробке корпуса 31. С внешними элементами системы он соедин етс .семижильным экранированным проводом.Depicted in FIG. The 3 gauge of the sensor. The voltages with the rectifier 13 are structurally separated: the core winding is in the slots of the core inside the housing, as already described above, and the rectifier is placed into the rectifier unit 37, where the elements 17 are also placed. terminal box of the housing 31. It is connected to the external elements of the system by a screened seven-wire cable.

Дл сокращени габаритов кор датчика напр жени обмотка 13 .изготовлена по специальной схеме, позвол ющей получить минимальную величину вылета лобовых соедине .ний. Развер.нута схема обмотки изображена на фиг. 4.In order to reduce the dimensions of the core of the voltage sensor, the winding 13 is manufactured according to a special scheme that allows to obtain the minimum amount of overhang of frontal connections. An unwrapped winding circuit is shown in FIG. four.

Электрически обмотка вл етс двухслойной , но .конструктивно она выполнена четырехслойной , благодар чему |при числе фаз, равном 3 и числе полюсов, кратном конструктивному числу слоев, все лобовые соединени обмотки оказываютс непересекающимис между собой .при сохранении электромагнитной Симметрии обмотки. Этим определ етс сокращение осевого габарита устройства, что существенно дл установки бесщеточного возбуждени в целом. Наличие полости внутри ротора устройства не вл етс необходимым конструктивным признаком. В изображенном варианте оно объ сн етс услови ми сопр жени с другими элементами обслуживаемой установк и.The electrically winding is two-layer, but structurally it is made four-layer, so that when the number of phases is 3 and the number of poles is a multiple of the design number of layers, all frontal winding connections are non-intersecting with each other when the electromagnetic winding is maintained. This determines the reduction in the axial dimension of the device, which is essential for the installation of brushless excitation as a whole. The presence of a cavity within the rotor of the device is not a necessary design feature. In the depicted embodiment, it is explained by the mating conditions with other elements of the unit being serviced.

Работа устройства заключаетс в следующем . При вращении ротора и наличии напр же«и на зажимах корпуса / (см. фиг. 1) по обмоткам 4 потечет ток, пропорциональный величипе напр жени , а в коре 13 :наведетс пропор.циопальна этому току э.д.с вращепи , поскольку магнитна система датчика напр женин ненасыщена во всем диапазоне измер емых напр жений. Соответствен.но по цепи прибора 14 потечет ток, пропорциональный измер емому напр жению на зажимах. В коэффициент пропорциональности вход т скорость вращени , индуктивные и активные сопротивлени цепей кор .и нагрузки. Отклонение скорости от номинальной и изменение температуры окружающей среды внос т погрешность в измерени . Дл уменьшени этих Погрешностей вместо вольтметра 14 используетс прибор типа амперметра, т. е. с малым внутренним сопротивлением, отградуированный в вольтах. Благодар относительно малому сопротивлению цепи нагрузки (т. е. прибора 14) цепь измерени в целом имеет превалирующее индуктивное сопротивление, которое не зависит от темературы, а от скорости зависит также, как и з.д.с. В результате изменени э.д.с. от скорости компенсируютс соответствующими изменени ми индуктивного сопротивлени , а темлературные изменени активного сопротивлени мало сказываютс на фоне превалирующего индуктивного.The operation of the device is as follows. When the rotor rotates and the presence of the voltage is the same at the clamps of the housing / (see Fig. 1) a current proportional to the voltage will flow through the windings 4, and in the core 13: the current will rotate proportional to this current, because The magnetic system of the sensor voltage is unsaturated over the entire range of measured voltages. Correspondingly, a current flows through the circuit of the device 14, which is proportional to the measured voltage at the terminals. The coefficient of proportionality includes the rotational speed, inductive and active resistances of the circuits and loads. The deviation of the speed from the nominal and the change in the ambient temperature introduce an error in the measurements. To reduce these errors, instead of a voltmeter 14, an ammeter-type device is used, i.e., with a small internal resistance, calibrated in volts. Due to the relatively low resistance of the load circuit (i.e., device 14), the measurement circuit as a whole has a prevailing inductive resistance, which does not depend on temperature, but also depends on speed, as well as w.s. As a result of the change in emf. speed is compensated by corresponding changes in inductive resistance, and temperature changes in active resistance have little effect on the background of prevailing inductive.

При установке (переключател 19 в положевне «И ток от источника 20 потечет по обмотке индуктора возбудител 15. В результате вращени обмотки 7 кор возб-удител относительно обмотки 15 в первой наведетс э.д.с., котора с помощью диодов 8 и конденсаторов 9 превратитс в выпр мленное напр жение заданной величины. Это напр жение оказываетс подключенным к цепи, состо щей из обмотки индуктора 6, добавочного сопротивлени 12, включенных параллельно полуобмоток - и сопротивлени утечки изол ции на корпус, так как вс электрическа схема и корпус /, подключенный в точке 5 к одному из полюсов выпр мител , вл ютс электродами дл сопротивлени утечки. Следовательно, ток, протекающи по этой цени, будет зависеть от сопротивлени изол ции, а носкольку он протекает по обмотке индуктора 6, то наведенда э.д.с. в обмотке 16 и соответствующее ей напр жение на приборе 21 также будут зависеть от сопротивлени изол5:ции, которое .можно 1прочитать но щкале сопротивлений.When installed (switch 19 in position ", the current from source 20 will flow along the inductor winding of the exciter 15. As a result of rotation of the winding 7 of the exciter core relative to the winding 15, the emf is induced in the first, which with the help of diodes 8 and capacitors 9 Turns into a rectified voltage of a given magnitude. This voltage is connected to a circuit consisting of winding inductor 6, additional resistance 12 connected in parallel to the half winding and insulation leakage resistance to the housing, since the entire electrical circuit and housing connected at one of the poles of the rectifier, are electrodes for leakage resistance, therefore, the current flowing at this value will depend on the insulation resistance, and so on it flows through the winding of the inductor 6, then at the end em. The voltage in the winding 16 and the voltage corresponding to it on the device 21 will also depend on the insulation resistance 5, which can be read in the resistance box.

При положении «С переключател 19 система сигнализирует о наличии пробо изол ции ротора или опасном снижении величины Се сопротивлени , а позвол ет получить 1еобходимые данные дл учета погращности измерени сопротивлени изол ции в режимеAt position C of switch 19, the system signals the presence of a breakdown of the rotor insulation or a dangerous decrease in the CE value of the resistance, and allows you to obtain the 1 necessary data to take into account the measurement resistance of the insulation resistance

измере 1ий. При пробое изол ции на положительном полюсе корпуса 1 ток от него, как от источника, потечет через точку 5, диоды 8, обмотку 6, резистор 12 и одну из полуобмоток 4 к отрицательному полюсу. В результате вращени обмотки генератора 6 относительно кор генератора 16 на последнем по витс э.д.с., а .ка приборе 23 - соответствующее па-пр жение , которое отклонит его стрелку вправо (в положительную сторону).measure 1 In the case of insulation breakdown on the positive pole of case 1, the current from it, as from a source, will flow through point 5, diodes 8, winding 6, resistor 12 and one of the half-windings 4 to the negative pole. As a result of rotation of the winding of the generator 6 relative to the core of the generator 16 at the last Vits emf, and device 23 is the corresponding voltage, which will deflect its arrow to the right (in the positive direction).

При пробое изол ции 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. Обмотка 7 в данном случае будет .играть роль индуктора , а 15 - кор , на которой наведетс э.д.с.; -подключенный к ней выпр митель преобразует эту э.д.с. в соответствующее напр жение, которое отклонит стрелку прибора 23 влево (в отрицательную сторону).In the case of insulation breakdown at the negative pole, the current from the pole will flow through one of the half-windings 4, diode 11, resistor 10, winding 7, second resistor 10 and point 5 to minus. Winding 7 in this case will play the role of inductor, and 15 - the core on which the emf will induce; - The rectifier connected to it converts this emf. to the appropriate voltage, which will deflect the arrow of the device 23 to the left (in the negative direction).

Таким образом, осуществл етс сигнализаци пробо изол ции и показываетс , на каком полюсе этот пробой произошел.Thus, a breakdown of the isolation signaling is performed and it is shown at which pole this breakdown occurred.

Предмет изобретени Subject invention

Claims

1. A device for measuring the insulation resistance and voltage of the rotor circuit of a brushless synchronous machine, consisting of two circuits, one of which is located on the rotor, is made as connected between an artificial zero point and a rotor core the amplifier and rectifier shunted by resistors, and the second circuit is stationary and contains windings i} 1 of the exciter and the generator core, power source, switch and secondary devices, characterized in that measurement accuracy, in the first circuit the generator inductor winding is shunted with a diode connected oppositely to the rectifier, and the artificial zero point is made in the form of two coil windings of the voltage sensor inductor, the fixed core of which is connected through the rectifier to the secondary device, and in the second circuit The coils of the inductor of the exciter and the core of the generator are connected to each of its rectifier, which are shunted by resistors and connected to each other in series to the secondary device.

2. A device according to claim 1, characterized in that, in order to reduce the axial dimension, the voltage sensor bore is wound with a three-phase winding layer, the frontal connections of which lie in one plane, perpendicular to the axis of rotation.

/ 2 3 H 5 6 7 d 9 10 11 12 13 14 f5 16 17 fe i9 20 21 22 23 2

00 and

Rig.

a C6 C2 C3

V-i

-I4b es

C C5