Файл: Глебов, И. А. Научные проблемы турбогенераторостроения.pdf

ник и установленного на любом расстоянии от ротора; 2) катушки, установленные на зонде, позволяли измерять скорость изменения волны тангенциального магнитного потока в зазоре; 3) устрой­ ство с использованием эффекта Холла: датчик на конце зонда

измерял индукцию; 4) одновитковая катушка с охватом одного или двух пакетов сердечника статора по его длине.

Типичное напряжение от устройства показано на рис. 14-11. Хотя кривые рис. 14-11 отражают пульсацию потока у каждого зубца, способы, изложенные в пи. 3 и 4, недостаточно чувствительны для обнаружения одного короткозамкнутого витка, например,

20 витков в катушке. Эти методы поэтому были исключены из даль­ нейшего рассмотрения.

if

~^⅛

Рис. 14-10. Напряжение пробной катушки.

Измерения скорости изменения магнитной индукции могут быть получены катушками, установленными для восприятия либо радиального потока, либо тангенциального. Оба вида катушек были использованы при исследованиях. Катушки тангенциаль­

ного потока обеспечивали наибольшую чувствительность во время опытов холостого хода. Во время опытов короткого замыкания

чувствительность обеих катушек была почти одинакова. Ниже

использованы данные, полученные от катушек радиального потока, для показа типичных результатов, потому что пики на­

синхронизацией генератора. Чтобы определить, дают ли данные пробной катушки в условиях холостого хода достаточную чув­ ствительность для обнаружения короткозамкнутых витков, были

проведены многочисленные испытания на роторах различного типа в разных условиях размещения пробной катушки и уровнях возбуждения. Хотя эти испытания показали намного большую чувствительность пробной катушки, чем у прежних средств, не­ которые короткозамкнутые витки не были обнаружены, особенно

в малых катушках (у большого зуба).

232 -

Чувствительность пробной катушки, которая может быть по­ лучена в опыте холостого хода, представлена в осциллограммах (рис. 14-12), полученных на двухполюсном генераторе 281.6 MBA,

который имел ротор с семью катушками на полюс по 11 витков

и одной катушки по 9 витков.

Если на вход электронного интегратора подавалось напряже­

ние пробной катушки (рис. 14-12, а, б), то на выходе получалось

нйпряжение той же формы, которая показана на рис. 14-11, а, б.

поток основной гармонической составляющей ротора в значитель­

ной мере компенсируется основной гармонической составляющей магнитного потока реакции якоря. Поэтому производные от зуб­ цовых потоков ротора определяются значительно проще. На рис. 14-13 приведена осциллограмма напряжения пробной ка­ тушки при возбуждении, обеспечивающем ток короткого замыка­ ния в обмотке якоря, равном 50% от номинального. В опытах ис­ пользовался тот же турбогенератор, что и в опытах холостого хода.

Из осциллограммы (рис. 14-13, б) видно, что при искусствен­ ном замыкании витка катушки 6 напряжение уменьшилось на

9% по сравнению с напряжением аналогичной катушки на дру­ гом полюсе. Принимая во внимание, что число витков в одной катушке равно 11, можно сделать вывод о достаточной чувстви­ тельности данного метода,

233

Следует иметь в виду, что в условиях эксплуатации возникают некоторые трудности с выполнением трехфазного короткого замыкания на выводах генератора. Однако проведенные экспери­

замыкание в цепи высоковольт­ ной обмотки трансформатора позволяет выявить один закоро­ ченный виток в обмотке ротора. При этом ток возбуждения при­

ходится увеличивать до значе-

6

Рис. 14-13. Напряжение пробной

Для анализа кривой напряжения пробной катушки более удобно использовать двухлучевой осциллограф, подавая на вто­

рой луч один сигнал за один оборот. Такой сигнал упрощает

определение полюса и номера паза поврежденной полюсной ка­

тушки.

234

В ряде случаев важно выяснить, будет ли исчезать корот­ кое замыкание при остановленном роторе. В этом случае следует вести наблюдение по экрану осциллографа до скорости, при кото­ рой исчезает короткое замыкание.

На рис. 14-14 показано принципиальное устройство датчиков, которые применялись в процессе разработки. Главная проблема

Рис. 14-14. Устройство для измерения магнитных индукций в зазоре.

а — устройство в целом: 1 — наружный диаметр бочки ротора, 2 — внутренний диаметр сердечника, 3 — обшивка, 4 — уплотнение на входе, 5 — шаровой вентиль; б — катушки для измерения составляющих индукций: 1 — радиального потока, 2 — тангенциального потока; в — датчик Холла: 1 — клин, 2 — вход, з — выход, 4 — зубец.

заключалась в их размещении. Наиболее просто разместились датчики на специально выступающем в зазор клине. Однако

при таком решении вопроса возникает опасность повреждения

устройства при заводке и выводе ротора. Поэтому наилучшим решением оказался стержень—зонд (рис. 14-14, а). Трубка с флан­

цем размещается в обшивке на заводе. Шариковый клапан с теф­

лоновым уплотнением и входное уплотнение устанавливаются на электростанции, когда в машине нет водорода. Стержень проходит в радиальном канале. Все элементы устройства выпол­

няются из немагнитных материалов. Радиальная и тангенциаль­ ная катушки изготовляются из провода диаметром 0.127 мм с числом витков в каждой катушке, равным 100.

235

В заключение необходимо отметить, что применение танген­

циальных катушек может дать более высокую чувствительность,

чем использование радиальных катушек.

14-7. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОВЫШЕННОГО ИСКРЕНИЯ ЩЕТОЧНО-КОНТАКТНОГО

АППАРАТА

Поскольку фирма «Дженерал Электрик» (США) применяет статические системы возбуждения, ею проведен большой ком­

плекс работ по повышению надежности работы щеточно-кон­ тактного аппарата. Однако энергосистемы США проявляют ин­ терес к более широкому внедрению бесщеточных систем возбужде­ ния в связи с упрощением эксплуатации турбогенераторов с та­ кими системами. Поэтому фирма разработала специальное устрой­ ство для выявления искрения щеточно-контактного аппарата.

Это устройство упрощает эксплуатацию машин, так как исклю­ чается необходимость систематического наблюдения за уровнем искрения щеток и контактных колец.

Описание устройства было представлено специалистами фирмы «Дженерал Электрик» (США) в докладе на летней сессии 1971 г.

Американского института инженеров-электриков и радиоинжене­ ров [126].

Как известно, щетки, скользящие по коллектору или кон­

тактным кольцам, создают радиочастотный шум. Принцип работы аппаратуры, используемой для обнаружения повышенного ис­ крения, основан на пропорциональности напряжения радио­ частоты степени искрения.

Внедрение систем возбуждения с выпрямителями весьма ус­

ложнило выявление искрения щеток, поскольку при этом на­

блюдается три частоты: 1) низкая частота в соответствии с ос­

новным коммутационным процессом выпрямителя; 2) высокая частота, сопровождающая коммутацию вентилей, при этом основное значение имеет первая полуволна высокочастотного колебания в форме пика; 3) радиочастоты, связанные с наличием

искрения.

Устройство для обнаружения повышенного искрения выполнено таким образом, что в нем исключаются напряжения первых двух,

частот и остаются только радиочастоты, связанные с искрением.

Одновременно напряжение от фильтра подается к цепи смещения

236

и ограничения 2, где исключаются радиочастоты и остаются только положительные импульсы коммутации напряжением около 5 В. В первом моностабильном мультивибраторе 4 происходит сдвиг начала отрицательного прямоугольного импульса на 0.5 мсек,

для исключения в дальнейшем интервала времени, в течение кото­ рого могут быть не только радиочастоты от искрения, но и высоко­ частотные колебания от коммутации вентилей. После дифферен­

цирования 5 выходного сигнала первого мультивибратора он

Рис. 14-15. Блок-схема устройства для обнаружения повы­ шенного искрения щеток.

1 — фильтр; 2 — смещение и ограничение; 3 — повторитель; 4 — первый моностабильный мультивибратор; 5 — дифференциатор; 6 — второй моностабильный мультивибратор; 7 — ограничитель; 8 — по­

проходит через диод и поступает на второй моностабильный муль­ тивибратор 6, где формируется положительный прямоугольный

импульс длительностью 0.6 мсек. В этом случае исключается интервал времени после импульса, в течение которого опять могут быть высокочастотные колебания от коммутации вентилей. Та­

ние радиочастот в постоянное напряжение. Это напряжение в диф­

ференциальном усилителе сравнивается с эталоном и по­ дается на звуковую сигнализацию 15. Для проверки устройства

используется генератор шумов 16. Принципиальная схема устрой­ ства приведена на рис. 14-16.

237