Ceea ce se pretinde este

rezistenței

1. Aparat pentru măsurarea rezistenței de izolație a unei mașini sincrone fără perii, incluzând un rotor și un cadru care susține rotorul menționat, respectivul rotor având un punct cu potențial zero (dată), respectivul aparat cuprinzând:

2. Aparat conform revendicării 1 care cuprinde o altă diodă și în care înfășurarea de câmp a generatorului sincron de măsurare este manevrată de dioda suplimentară menționată care este conectată în opoziție cu redresorul rotativ, contorul unității de măsurare menționate fiind un centru-zero contor și fiind conectat într-una dintre pozițiile comutatorului menționat la terminalele similare ale două redresoare incluse de unitatea de măsurare în conexiune opusă seriei și manevrate de rezistențe incluse de unitatea respectivă; unul dintre rectificatoarele menționate ale unității de măsurare fiind conectat la unul dintre înfășurările menționate ale generatorului sincron de măsurare menționat, iar celălalt la unul dintre înfășurările menționate ale excitatorului de măsurare menționat.

3. Aparat conform revendicării 1, în care circuitul rotor al mașinii sincrone fără perii include o unitate de măsurare a tensiunii de inducție cuprinzând:

4. Aparat conform revendicării 3, în care înfășurarea înarmată a unității de măsurare a tensiunii de inducție menționată este o înfășurare trifazată cu două sau patru straturi, incluzând conexiuni de capăt plasate într-un plan perpendicular pe axa de rotație a rotorului menționat.

Prezenta invenție se referă la instrumente pentru mașini rotative și, mai precis, la un aparat pentru măsurarea rezistenței de izolație a rotorului unei mașini sincrone fără perii.

Un aparat este cunoscut pentru măsurarea rezistenței de izolație a părții rotative a unui circuit, cum ar fi rotorul unei mașini sincrone mari fără perii. Acest aparat cunoscut cuprinde o unitate de măsurare a izolației, o sursă de alimentare și o unitate de cuplare care conectează rotorul mașinii menționate la unitatea de măsurare a rezistenței la izolație printr-un comutator (a se vedea, de exemplu, DB Hoover, Sistemul de excitație fără perii pentru AC mare Generatori, Westinghouse Engineer, Vol. 24, No. 5, 1964).

În acest aparat cunoscut, unitatea de cuplare cuprinde inele de alunecare și perii care sunt ținute de inelele de alunecare în timpul măsurătorilor de către un electromagnet alimentat de la o sursă de alimentare.

Acest aparat cunoscut suferă de o serie de dezavantaje. Folosește contacte de frecare care necesită o întreținere substanțială și afectează fiabilitatea măsurătorilor. Praful cu curent care se acumulează pe perii și inele de alunecare reduce nivelul de izolație al mașinii asociate. Are piese mobile care, de asemenea, necesită întreținere și afectează fiabilitatea măsurătorilor din cauza convulsiilor care pot apărea și a altor factori. Datele de măsurare nu intră neîntrerupt și, în plus, aparatul nu poate fi utilizat în circuitele de protecție.

Un obiect al prezentei invenții este de a evita dezavantajele menționate mai sus.

Invenția își propune să furnizeze un aparat îmbunătățit pentru măsurarea rezistenței de izolație și a tensiunii transversale a rotorului unei mașini sincrone fără perii, care asigură o precizie îmbunătățită a măsurătorilor, este simplu în funcțiune, accelerează procedura de măsurare, poate măsura rezistență la izolație sub sarcină și are dimensiuni axiale generale reduse.

Obiectivele invenției sunt realizate prin furnizarea unei unități de cuplare care conectează rotorul unei mașini sincrone fără perii la unitatea de măsurare a rezistenței izolației ca generator sincron de măsurare și un excitator de măsurare montat pe un arbore comun cu mașina sincronă și alimentarea câmpului rotativ înfășurarea generatorului sincron de măsurare de la înfășurarea armăturii excitatorului de măsurare printr-un redresor rotativ. Câmpul de înfășurare al generatorului sincron de măsurare și redresorul rotativ conectat la acesta sunt conectate între punctul de potențial zero (dată) al circuitului rotor al mașinii sincrone fără perii și cadrul acestui rotor, cel puțin unele dintre diodele redresor rotativ fiind manevrat de rezistențe.

Sursa de alimentare este conectată la înfășurarea staționară a inductorului excitator de măsurare, în timp ce contorul unității de măsurare este conectat la înfășurarea staționară a armăturii generatorului sincron de măsurare cu comutatorul poziționat corespunzător pentru măsurarea rezistenței izolației. Când sursa de alimentare este deconectată, contorul este conectat la înfășurarea armăturii generatorului sincron de măsurare în operațiunile de semnalizare a defecțiunii izolației cu comutatorul poziționat corespunzător.

În unitatea de cuplare, înfășurarea de câmp a generatorului sincron de măsurare poate fi manevrat de o diodă conectată în opoziție cu redresorul rotativ, iar în unitatea de măsurare contorul centru-zero este conectat într-una din pozițiile comutatorului la polii similari ai două redresoare manevrate cu rezistență, dintre care unul este conectat la înfășurarea armăturii generatorului sincron de măsurare și celălalt la înfășurarea inductorului excitator de măsurare.

Punctul de potențial zero (data) pentru rotorul mașinii sincrone fără perii poate fi robinetul central al înfășurării unei unități de măsurare a tensiunii de inducție plasată în circuitul rotor al mașinii sincrone.

Pentru a reduce dimensiunile axiale globale ale senzorului de tensiune de inducție și al aparatului în ansamblu, înfășurarea armăturii acestuia trebuie să fie de preferință de construcție trifazată cu două sau patru straturi, cu conexiunile sale de capăt plasate într-un plan comun normal la axa de rotație a armăturii.

Un aparat fabricat așa cum este descris aici a îmbunătățit fiabilitatea și simplifică întreținerea sistemelor de excitație fără perii pentru mașini sincrone mari, deoarece nu are conexiuni electrice între circuitele rotorului și părțile staționare.

Acest aparat poate:

măsurați periodic rezistența de izolație a circuitelor rotorului la cadru în locurile prevăzute de instrucțiunile de operare asociate;

acționați o alarmă în cazul unei defecțiuni de izolație și localizați defectul aproximativ;

măsurați continuu tensiunea de excitație a mașinii sincrone asociate;

protejați mașina împotriva unei defecțiuni de izolație la cadrul asociat.

Invenția va fi mai bine înțeleasă din următoarea descriere a exemplelor de realizare preferate atunci când este citită în legătură cu desenele însoțitoare, unde:

FIG. 1 este o schemă schematică a unui aparat pentru măsurarea rezistenței de izolație și a tensiunii rotorului unei mașini sincrone fără perii;

FIG. 2 este o schemă schematică a circuitului aceluiași aparat în care înfășurarea de câmp a generatorului sincron este manevrat de o diodă și contorul unității de măsurare are o scară centru-zero;

FIG. 3 este o schemă schematică a aparatului din FIG. 2 în care punctul cu potențial zero este robinetul central al înfășurării inductorului senzorului de tensiune; și

FIG. 4 prezintă conexiunile înfășurării armăturii în senzorul de tensiune de inducție.

În FIG. 1 este prezentat un prim aparat pentru măsurarea rezistenței de izolație și a tensiunii transversale a rotorului 1 al unei mașini sincrone fără perii 2, cuprinzând o unitate de măsurare a rezistenței la izolație 3, o sursă de alimentare 4, o unitate de cuplare 5 pentru conectarea rotorului 1 al mașinii menționate la unitatea de măsurare a rezistenței la izolație 3, conectată printr-un întrerupător 6 și la o unitate de măsurare a tensiunii de inducție 7.

Unitatea de cuplare 5 este un generator sincron 8 cu un redresor rotativ 9 și un excitator de măsurare 10, astfel încât înfășurarea de câmp 11 a generatorului sincron de măsurare 8, împreună cu redresorul rotativ 9 și înfășurarea armăturii 12 a excitatorului 10 sunt serie- conectat între potențialul zero (data) punctul 13 al rotorului 1 și un punct 14 pe cadrul rotorului 1. Partea rotativă 15 a unității de cuplare 5 este conectată mecanic la cadrul rotorului 1. Redresorul rotativ 9 poate fi un circuit de punte așa cum se arată în FIG. 1 sau orice alt circuit, cum ar fi un dublor de tensiune sau altele asemenea. Poate fi manevrat de rezistențele 16 parțial (ca în FIG. 1) sau complet (nereprezentat).

În poziția I1 a comutatorului 6, prezentată în FIG. 1, sursa de alimentare 4 (care ar trebui să fie, de preferință, stabilizată în curent) este conectată la bobina inductor 17 a excitatorului de măsurare 10, iar contorul 18 la bobina armăturii 19 a generatorului sincron de măsurare 8.

În poziția I2 a comutatorului 6, sursa de alimentare 4 este deconectată de la înfășurarea 17. Restul circuitului este în starea descrisă anterior.

În poziția O a comutatorului 6, în locul înfășurării 19, contorul 18 este conectat la o înfășurare 20 situată pe inductorul excitatorului, care poate fi fie o înfășurare separată, așa cum se arată în FIG. 1 sau înfășurarea inductorului 17 în sine. Sursa de alimentare 4 este deconectată.

În poziția C a comutatorului 6, contorul 18 este conectat la înfășurarea 19 printr-un limitator 21 bazat pe diode de cristal sau aranjat în alt mod. Sursa de alimentare 4 este deconectată.

Unitatea de măsurare a tensiunii de inducție 7 are o înfășurare inductivă 22 situată pe partea rotativă 15 și conectată la bornele + și - ale rotorului 1. Circuitul staționar al unității de măsurare a tensiunii 7 cuprinde înfășurarea armăturii 23 și un contor 24 care poate să fie conectat în orice mod cunoscut cu un redresor 25 așa cum se arată în FIG. 1 sau fără ea.

În diferitele poziții ale comutatorului 6, aparatul dezvăluit aici funcționează după cum urmează: în poziția I1, măsoară rezistența de izolație; în poziția I2, măsoară semnalul de interferență; în poziția O, determină direcția curentului de interferență; în poziția C, acționează alarma de avarie.

Înfășurările rotative și staționare ale excitatorului de măsurare 10, în funcție de condițiile de funcționare, pot îndeplini diferite funcții. Dacă un curent continuu curge prin înfășurarea staționară, acesta îndeplinește funcția de inductor, iar înfășurarea rotativă îndeplinește funcția de armătură a excitatorului de măsurare. În schimb, dacă curentul continuu curge prin înfășurarea rotativă, acesta devine inductor și înfășurarea staționară devine armătura.

Dacă rezistența izolației este distribuită altfel decât uniform, tensiunea pe rotorul 1 va genera un semnal de interferență care poate fi înregistrat după cum urmează.

În poziția I1 a comutatorului 6, rezistența de izolație Ro este citită din scala de rezistență și, în același timp, tensiunea Vo de la scala de tensiune. După aceea, comutatorul 6 este mutat în poziția I2. Deoarece sursa de alimentare 4 este deconectată, curentul care circulă în circuitul înfășurării 11 se va datora exclusiv tensiunii din rotorul 1, adică va fi o interferență pur curentă. Pe măsură ce înfășurarea 11 se rotește, un e.m.f proporțional. este indus în înfășurarea 19, iar contorul 18 măsoară tensiunea de interferență U.

Efectul produs de interferența curentă depinde de direcția sa, care este la rândul ei dependentă de locația rezistenței reduse a izolației în raport cu rotorul 1. Pentru a determina direcția interferenței curente, comutatorul 6 este deplasat în poziția O.

Dacă o rezistență de izolație redusă este situată mai aproape de partea pozitivă a rotorului 1, atunci, cu polaritatea redresorului 9 așa cum se arată în FIG. 1, curentul de interferență va curge de la punctul 14 la punctul 13, ocolind bobina 12, prin diodele redresorului 9. Deoarece nu curge curent în bobina 12, contorul 18 conectat la bobina 20 va citi zero. În acest caz, rezistența efectivă a izolației poate fi găsită din cea măsurată prin ecuație:

unde R11 este rezistența înfășurării 11.

Dacă o rezistență de izolație redusă este situată mai aproape de partea negativă a rotorului 1, interferența curentă va curge de la punctul 13 la punctul 14 prin rezistențele 16 și înfășurarea 12. Deoarece înfășurarea energizată 12 este acum rotită față de înfășurare 20, un emf va fi indus în acesta din urmă, iar contorul 18 va da o altă indicație decât zero. În acest caz, rezistența efectivă a izolației poate fi găsită prin ecuația:

unde R16 este rezistența totală a rezistențelor 16 și R12 este rezistența înfășurării 12.

Rezistența izolației este măsurată periodic, ocupând nu mai mult de 20 de secunde de fiecare dată (așa cum este necesar în general pentru citirea contoarelor și notarea citirilor lor în pozițiile U1, U2 și O ale comutatorului).

Între măsurători, aparatul funcționează cu comutatorul 6 în poziția C, pentru a acționa alarma în cazul unei defecțiuni a izolației.

Când nu are loc o defecțiune, sursa de alimentare 4 este deconectată, iar contorul citește niciun semnal sau un semnal nesemnificativ.

În cazul unei defecțiuni de izolație pe partea pozitivă a rotorului 1, tensiunea pe rotorul 1 va face să curgă un curent în înfășurarea 11 de la punctul 14 la punctul 13, având o magnitudine maximă de la rezistență din acest circuit este minim. În consecință, contorul 18 va înregistra o deviere maximă, iar limitatorul 21 îl va limita la o valoare care se încadrează în limitele zonei de alarmă marcate + pe scara contorului 18 (scara nu este prezentată în FIG. 1).

În cazul unei defecțiuni de izolație pe partea negativă a rotorului 1, tensiunea pe rotorul 1 va face să curgă un curent în înfășurarea 11 de la punctul 13 la punctul 14, prin rezistențele 16 și înfășurarea 12, cu o magnitudine mai mică decât în ​​cazul unei defecțiuni pe partea pozitivă a rotorului, deoarece circuitul are o rezistență mai mare. În consecință, contorul 18 va devia printr-un unghi mai mic, astfel încât indicatorul să se regăsească în sectorul marcat - pe scară.

Pentru o mai bună precizie în indicarea defecțiunii și pentru a simplifica măsurarea rezistenței izolației, ar trebui să se utilizeze, de preferință, aparatul prezentat în FIG. 2. În acest caz, unitatea de cuplare are înfășurarea de câmp 11 a generatorului sincron de măsurare 8 șuntată de o diodă 26 conectată în opoziție cu redresorul 9.

Contorul 18 este un c.c. instrument suplimentat de un metru 27 cu o scară centru-zero și două redresoare 28 și 29 care sunt manevrate de rezistențele 30 și 31 în poziția de alarmă de avarie a comutatorului 6.

În această poziție a comutatorului 6, sursa de alimentare 4 este deconectată, înfășurarea armăturii 19 a generatorului 8 este conectată prin redresorul 28 la contorul 27 care acceptă, de asemenea, înfășurarea inductor 17 a excitatorului 10 prin redresorul 29, deci că cele două redresoare 28 și 29 sunt interconectate în serie-opoziție, iar terminalele lor neocupate sunt conectate la contor.

În poziția I a comutatorului 6, care corespunde măsurării rezistenței izolației, contorul 27, redresorul 29 și registrele 30 și 31 sunt deconectate de la înfășurările 17 și 19, redresorul 28 este conectat la contorul 18, iar sursa de alimentare 4 este conectată la înfășurarea 17.

În starea de măsurare, aparatul dezvăluit aici funcționează așa cum se explică în FIG. 1 pentru poziția I2 a comutatorului 6.

În poziția C a comutatorului 6 și în cazul unei defecțiuni pe partea pozitivă a rotorului, aparatul funcționează așa cum s-a explicat deja cu privire la FIG. 1 cu singura excepție că o indicație a defecțiunii este dată de contorul 27 prin care curentul din redresorul 28 își are traseul prin rezistorul 31. Redresorul și contorul sunt conectate într-o astfel de polaritate încât contorul să devieze în direcție pozitivă.

În cazul unei defecțiuni pe partea negativă a rotorului, tensiunea pe rotorul 1 face ca un curent să curgă de la punctul 13 la punctul 14 prin dioda 26, ocolind înfășurarea 11 și apoi prin rezistențele 16 și înfășurarea 12. Ca rezultat, când înfășurările 11 și 12 se rotesc, nu este indusă emf în înfășurarea 19, în timp ce în înfășurarea 17 este. Acest emf este aplicat prin redresorul 29 și rezistorul 30 la metrul 27, unde dă naștere la un curent cu polaritate inversă, astfel încât contorul să devieze în direcția negativă.

Pentru a permite efectul tensiunii pe rotorul 1 asupra rezultatelor măsurătorilor, este necesar să se noteze tensiunea respectivă Vo pe scara de tensiune a contorului 18 pe lângă rezistența de izolație Ro citită pe scara de rezistență în poziția U a comutatorului în timp ce se află în poziția C a comutatorului 6 este necesar să se măsoare semnalul U. Când U> 0, rezistența de izolație reală va avea valoarea