Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Возбуждение, управление и защита бесщеточных синхронных машин

Устройства измерения тока ротора - Возбуждение, управление и защита бесщеточных синхронных машин

Оглавление
Возбуждение, управление и защита бесщеточных синхронных машин
Функциональная структура
Источники питания
Вращающийся преобразователь
Пускозащитные устройства
Статические преобразователи
Устройства управления статические
Устройства управления вращающиеся
Устройства передачи сигнала управления  на вращающуюся часть
Устройства измерения тока ротора
Промышленные бесщеточные синхронные машины, заключение

2.9. Устройства измерения тока ротора (УИТ)
В БСМ ток возбуждения СМ измеряют обычно косвенным
методом с помощью различных датчиков или измерительных катушек, расположенных в магнитной системе Вб. Сигнал с данных датчиков используется для измерения тока, заведения обратных связей
в АРВ и выявления повреждений в БСМ.
Одним из способов измерения является способ, основанный на использовании передатчика тока, представляющего собой упрощенный СГ с равномерным воздушным зазором. Обмоткой возбуждения этого генератора является токовод, соединяющий ОВ и ПбВ и уложенный в расточке вала БСМ [119]. Статор такого передатчика представляет собой кольцо с пазами, в которые измерительные обмотки уложены с шагом, близким или равным диаметральному.


Рис. 63. Схема БСМ с УИТ в виде измерительной катушки по оси возбудителя

Сигнал на зажимах обмотки передатчика пропорционален току и частоте вращения БСМ. При недостаточности н.с., создаваемой одним витком токовода, на индукторе передатчика может быть уложена соответствующая обмотка, включенная в цепь токовода. Для устранения зависимости выходного сигнала от частоты вращения СМ (что важно при использовании передатчика в АРВ и в БСГ с переменной частотой вращения) последовательно со статорной обмоткой передатчика включается дроссель с большим индуктивным сопротивлением.
Недостатком измерения тока с помощью передатчика является усложнение БСМ за счет появления в конструкции дополнительного элемента. Косвенная оценка величины тока по величине тока возбуждения возбудителя с диодным ПбВ не нашла широкого применения.  При отсутствии повреждений и сквозных токов в ПбВ измерение тока может производиться с помощью измерительных катушек,
уложенных на индукторе возбудителя, в том числе по оси q ВбС (рис. 63) [122-125]. На зажимах измерительных катушек, находящихся в магнитном поле высших пространственных гармоник н.с. Вб, индуктируется ЭДС, пропорциональная величине тока фазы якоря ВбА [125, 126]. Следует отметить, что такое УИТ позволяет измерять сигнал, пропорциональный, только в режимах, не сопровождающихся изменением гармонического состава тока фазы возбудителя, что ограничивает область его применения.

  В связи с этим целесообразно оснащать БСМ бесконтактными устройствами УЗВЧА, которые строятся на основе:
использования спектра и (или) амплитуды пульсаций тока возбуждения возбудителя;
определения соответствия режима работы БСМ току возбуждения возбудителя;
определения соответствия тока возбуждения СМ току возбуждения возбудителя.
Сущность первого принципа состоит в том, что при повреждении вентиля ПбВ изменяется гармонический состав реакции якоря Вб, и в токе ОВВ появляется составляющая основной гармонической, причем отношение пульсаций тока при аварии к пульсациям в номинальном режиме достигает 5-8. В случае пробоя двух диодов ПбВ ток содержит пульсации удвоенной частоты, а при к.з.
Используя измерение величины пульсаций тока   с помощью интеграторов или (и) частоту пульсаций с помощью фильтров ряду фирм за рубежом и в СССР удалось построить УЗВЧА, обеспечивающие отключение БСМ при авариях с выдержкой времени (до 5 с).
Фирмами AEG и Westinghouse применены УЗВЧА, которые выявляют соответствие режима работы БСД и величины тока. Регулятор двигателя нормально настраивается на определенный cos φ . При пробое диода и других авариях ток возбуждения                уменьшается, что и служит сигналом на отключение БСД. Недостатком таких УЗВЧА является сложность измерения параметров, которые неоднозначно связаны с током.
Устройство УЗВЧА, в котором сопоставляются сигналы, пропорциональные токам, причем ток, измеряется с помощью катушки, расположенной на оси Вб, предложено в [131]. В случае значительного расхождения упомянутых сигналов фиксируется внутреннее повреждение. Для выдачи сигнала в УУС используется дифференциальное реле РП, одна обмотка которого подключена к измерительной катушке, а вторая - к датчику тока (напряжения) ОВВ [132]. Полярности подключенных к РП сигналов датчиков выбираются такими, чтобы н.с. обмоток реле имели противоположное направление. В нормальном режиме БСМ данные н.с. уравновешиваются, а при авариях уменьшается н.с., создаваемая датчиком тока, что и приводит к срабатыванию реле [133].
При эксплуатации БСМ в разнообразных условиях изменение сопротивления обмоток может достигать 30-40%, причем перегревы ОВ и ОВВ могут быть не пропорциональны, зависимость существенно нелинейна. При пробое вентиля в БСМ с трехфазным нулевым ПбВ ток уменьшается лишь на 15%, а в БСМ с трехфазным мостовым ПбВ - на 30%. Поэтому УЗВЧА с дифференциальным репе может вызывать ложные отключения БСМ. Повышение надежности УЗВЧА достигается при введении в его структуру блока коррекции, учитывающего возможные отклонения параметров БСМ, возникающие в процессе эксплуатации.

К основным функциям УЗВЧА при асинхронном режиме относится выявление асинхронного режима (а.р.) двигателя и возможности осуществления ресинхронизации, а также подача сигнала на ресинхронизацию при выполнении соответствующих условий. Специфической особенностью БСМ является невозможность проведения непосредственных измерений в цепи ОБ. Однако появляются другие пути использования не только поведения СМ, но и возбудителя и преобразователя ПбВ для выявления а.р.

Рис. 64. Схема элементов БСД для выявления асинхронного режима работы а - схема с датчиком пространственного положения ЭДС двигателя; б - схема с измерительными катушками на индукторе возбудителя

Устройство выявления а.р. БСД с датчиком пространственного положения вектора ЭДС двигателя представлено на рис. 64, а. Оно состоит из трансформатора напряжения 1, разделительного трансформатора 2, датчика пространственного положения вектора ЭДС двигателя 3, индукторной 4 и якорной 5 обмоток датчика, преобразователя ЭДС 6, преобразователя напряжения 7, блока сравнения 8, блока логики 9. Датчик 5 представляет собой бесконтактное электромагнитное устройство, индуктор которого включен последовательно с ОВ СД. При изменении угла нагрузки Θ в блоке сравнения появляется разностный сигнал, характеризующий режим работы БСД.
В БСД с ПбВ по трехфазной нулевой схеме и ПЗУ на тиристоре, включенном встречно-параллельно одному из диодов ПбВ, выявление а.р. и измерение скольжения тока ротора в а.р. может быть осуществлено с помощью измерительных обмоток, уложенных на индукторе возбудителя, что по сравнению с рассмотренным выше устройством не требует дополнительных элементов на ВЧ.
При а.р. положительная полуволна индуктированного в ОВ тока протекает через диоды 4, 5, 6 и в н.с. якоря ВбС проявляется 3-я гармоническая (64, б). В период отрицательной полуволны обтекается током только одна фаза 3 ВбС, которая играет роль индуктора и наводит в измерительных обмотках и ОВВ ЭДС основной частоты. Измерительные катушки 9 и (или) 10 размещаются на общих с ОВВ 11 полюсах индуктора возбудителя. Катушка 9 имеет полюсное деление, равное 2/3 γ (τ - полюсное деление возбудителя), а катушка 10 — т/З. Поэтому в катушке 9 в отрицательный полупериод тока индуктируется напряжение, величина которого модулирована током и частотой скольжения. Окончание этого сигнала указывает на начало положительного полупериода тока. Во время положительной полуволны тока сигнал в катушке 10 имеет тройную частоту, а его продолжительность определяет длительность положительного полупериода тока. Разность напряжений катушек 10 и 9 обеспечивает сигнал, возникающий только во время положительной полуволны тока, начало которого непосредственно показывает начало положительной полуволны тока. Данный сигнал позволяет осуществить подачу возбуждения БСМ в наиболее благоприятный момент при переходе тока от отрицательных значений к положительным.
Для определения скольжения и тока в течение всего периода пуска на индукторе ВбС предусмотрена катушка 11, ось которой смещена относительно оси катушки 9 на 90 эл. Сигналы данных катушек суммируются.

Таким образом, система катушек на индукторе ВбС позволяет выявить а.р., определить скольжение и ток и осуществить синхронизацию и ресинхронизацию БСМ в наиболее благоприятный момент. Однако данная схема работоспособна только при применении трехфазного нулевого ПбВ . Для других схем ПбВ простые схемы выявления а.р. без применения дополнительных устройств на ВЧ не разработаны.



 
« Возбудители ВСТ   Воздушные зазоры у электрических машин »
электрические сети