Пристрій контролю щіткового апарату постійного струму електричної машини

Изобретение относится к области схем защиты электрических машин и может быть использовано во всех случаях, когда питание вращающейся обмотки постоянным током осуществляется через многощеточный токосъемник. Известны устройства, осуществляющие контроль щеточного аппарата по искрению щеток и выявлению кругового огня [1]. Однако данные устройства не позволяют выявлять ухудшение токопередачи отдельных щеток. Известно устройство для контроля щеточного аппарата постоянного тока электрической машины, содержащее блоки измерения распределения тока в параллельных ветвях [2]. Однако данные устройства не нашли практического применения в условиях эксплуатации электрических машин в связи с тем, что вся измерительная цепь находится под напряжением рабочей цепи машины, а процесс измерения весьма трудоемок. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением (прототипом) является устройство для контроля щеточного аппарата постоянного тока электрической машины [3], содержащее источник переменного тока, включенный между траверзой рабочих щеток и дополнительной щеткой (первый вариант устройства) или между секциями щеточного аппарата (второй вариант устройства) и измерители переменного тока в цепях отдельных щеток. Процесс контроля в этом устройстве осуществляют п утем измерения переменного тока в параллельных ветвях щеточного аппарата и сравнения результатов. Недостатком данного устройства является сложность процедуры контроля щеточного аппарата, а также невозможность использования его для эксплуатации электрических машин с достаточно большим числом щеток (турбогенераторы, прокатные и гребные двигатели и т.д.). Цель изобретения - создание устройства контроля щеточного аппарата постоянного тока электрической машины, в котором путем установки дополнительных блоков измерения общего тока, вычисления среднего тока, коммутации и сравнения достигаются повышение быстродействия и упрощение процедуры контроля, обеспечивается возможность непрерывного эксплуатационного контроля, и за счет этого повышается эксплуатационная надежность контролируемого объекта. Цель достигается тем, что в устройстве контроля щеточного аппарата постоянного тока электрической машины, содержащем источник переменного тока, блоки измерения распределения тока в параллельных ветвях дополнительно введены блок коммутации каналов измерения, измеритель переменного тока, блок определения среднего расчетного тока через одну параллельную ветвь, блок сравнения и блок индикации, причем выходы измерителей тока в параллельных ветвях щеточного аппарата подключены к входам блока коммутации каналов измерения, выход измерителя переменного тока, проходящего через все рабочие щетки, подключен к входу блока определения среднего расчетного тока через одну параллельную ветвь щеточного аппарата, первый вход блока сравнения подключен к выходу блока коммутации каналов измерения, второй вход - к выходу блока определения среднего расчетного тока, а выход - к входу блока индикации. Введение блока коммутации каналов измерения, блока производящего определение среднего расчетного тока через одну параллельную ветвь и блоков, производящих сравнение измеренных величин токов в параллельных ветвях со средним расчетным, током и индикацию результатов сравнения, обеспечивают ускорение процедуры контроля, исключают субъективные ошибки обслуживающего персонала, позволяют создать автоматизированную систему контроля. Поскольку источник переменного тока имеет два варианта включения в схему [3], предлагаемое изобретение также может быть реализовано двумя вариантами подключения источника переменного тока к исследуемому объекту. На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема устройства контроля состояния щеточного аппарата электрической машины; на фиг.2 - то же, с другим вариантом подключения источника. Устройство (фиг. 1, 2) содержит токоподводы 1.1 (фиг. 1) и 1.2 (фиг.2) рабочего постоянного тока щеточного аппарата; траверзу 2.1 (фиг. 1) и секции траверзы 2.2 ¸2.3 (фиг.2) (для машин с токоведущей траверзой) или бракеты (для коллекторных машин); рабочие щетки 3.1¸6.1 (фиг,1) и 3.2¸5.2; 3.3¸5.3 (фиг.2); контактные кольца 7.1 (фиг.1) и 7.2 (фиг.2) либо ламели коллектора; обмотку 8.1 (фиг.1) и 8.2 (фиг.2) либо катушки якоря (для коллекторных машин), измерители 9.1 ¸12.1 (фиг.1) и 9.2¸ 11.2; 9.3¸ 11.3 (фиг.2) переменного тока в параллельных ветвях щеточного аппарата (щетках), источник 13.1 переменного тока, включенный между траверзой 2.1 и дополнительной щеткой 14 (фиг.1) и источник 13.2 переменного тока, выход которого подключен к первичной обмотке трансформатора, средняя точка вторичной обмотки которого подключена к токоподводу 1.2 (фиг.2); блоки 15.1 (фиг.1) и 15.2 (фиг.2) коммутации каналов измерения; измеритель 16.1 (фиг.1) переменного тока, проходящего через все контролируемые щетки 3.1 ¸ 6.1 и измеритель 16.2 переменного тока, проходящего через одну секцию траверзы 2.3 (фиг.2); блоки 17.1 (фиг. 1) и 17.2 (фиг.2) определения среднего расчетного тока через одну параллельную ветвь щеточного аппарата, блоки 18.1 (фиг.1) и 18.2 (фиг.2) сравнения; блоки 19.1 (фиг.1) и 19.2 (фиг.2) индикации состояния щеточного аппарата. Устройство, представленное на фиг.1, работает следующим образом. Постоянный рабочий ток проходит по схеме питания: токоподвод 1.1 - траверза 2.1 - щетки 3.1 ¸ 6,1 первичное контактное кольцо 7.1 - обмотка 8.1 - второе контактное кольцо 7.3. Переменный ток от источника 13.1 переменного тока проходит через траверзу 2. 1 - щетки 3.1 ¸6.1 - контактное кольцо 7.1 - дополнительную щетку 14, т.е. замыкается в пределах одного токосъемника. Измерение величины переменного тока в каждой параллельной ветви (щетке) щеточного аппарата производится с помощью измерителей 9.1-М2.1, сигналы с выходов которых поступают на вход блока 15.1 коммутации каналов измерения, который производит поочередное подключение каждого из входов на выход. Сигнал с выхода измерителя 16.1 переменного тока, проходящего через все рабочие щетки 3.1-г 6.1 контролируемого токоподвода 1.1, поступает на вход блока 17.1 определения среднего расчетного тока, в котором производится определение тока через одну параллельную ветвь токоподвода 1.1: где Iå - общий переменный ток, протекающий через все рабочие щетки 3.1 ¸ 6.1 контролируемого токоподвода 1.1; n - число параллельных ветвей в токоподводе 1.1. Сигнал с выхода блока 15.1 коммутации каналов измерения и блока 17.1 определения среднего расчетного тока поступают на блок 18.1 сравнения, где производится сравнение между собой сигналов, например, в виде: где Iср - средний расчетный ток через одну параллельную ветвь; II - ток, протекающий через f-ую параллельную ветвь; d - допустимая неравномерность распределения тока в параллельных ветвя х в доля х среднего расчетного тока. Если неравномерность распределения тока по параллельным ветвям не превышает допустимой величины, т.е. неравенство выполняется по всем n-каналам, сигнал на выходе блока 18.1 сравнения отсутствует. Если же хотя бы в одном канале измерения (в одной ветви) величина тока будет отличаться от среднего расчетного больше, чем на δ ·Ιср, на выходе блока 18.1 сравнения формируется сигнал, при котором срабатывает блок 19.1 индикации. Сигнал с выхода блока 18.1 сравнения может быть использован для включения звуковой предупредительной сигнализации или для приведения в действие противоаварийной автоматики. Устройство, представленное на фиг.2, работает следующим образом. Рабочий постоянный ток от токоподвода 1.2 в средней точке вторичной обмотки трансформатора разделяется на две параллельные цепи и затем проходит через секции траверз 2.2 и 2.3 щетки 3.2-5.2 и 3.35.3 - первое контактное кольцо 7.2 - обмотку 8.2 и второе контактное кольцо 7,3. Переменный ток источника 13,2 после трансформатора проходит по цепи: вторичная обмотка - секция траверзы 2.2 - щетки 3.2 ¸5.2 контактное кольцо 7.2 - щетки 3.3¸5.3 - секции траверзы 2.3 - вторичная обмотка трансформатора, т.е. замыкается в пределах одного токосъемника. Измерение переменных токов, протекающих в отдельных щетках переменного тока через весь токоподвод 1.2, определение среднего расчетного через одну параллельную ветвь, коммутация каналов измерения, поочередное сравнение тока через каждую параллельную ветвь щеточного аппарата со средним расчетным током через одну ветвь и индикация состояния щеточного аппарата производится так же, как и в схеме, приведенной на фиг.1. Таким образом, предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом позволяет получить новый технический результат; повышение эксплуатационной надежности контролируемого объекта.