устройство для бесконтактного измерения воздушного зазора синхронной электрической машины

Формула изобретения

Устройство для бесконтактного измерения воздушного зазора синхронной электрической машины, содержащее источник света, блок смещения, фотоприемник, соединенный с электрической частью блока смещения, причем механическая часть блока смещения сопряжена с источником света, фотоприемником и блоком определения положения блока смещения, отличающееся тем, что оно снабжено отметчиком оборотов, блоком установки и выбора номера полюса и блоком выборки-хранения, причем выход фотоприемника через усилитель тока соединен с входами блока выборки-хранения и блока выбора и установки номера полюса, который соединен с отметчиком оборотов и с блоком выборки-хранения, причем выход блока выборки хранения соединен с блоком смещения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к контролю воздушного зазора синхронной электрической машины, например гидрогенератора.

Известно устройство для контроля изменения воздушного зазора синхронной электрической машины, содержащее измерительный датчик индукции, установленный в воздушном зазоре и подключенный к электронной схеме.

Существующее устройство для измерения воздушного зазора в генераторе основано на анализе ЭДС индукции магнитного поля в зазоре, однако неравномерность магнитного потока, т.е. разница в величине магнитного потока под различными полюсами ротора, обусловлена не только величиной воздушного зазора под каждым полюсом, но и конструктивными отличиями полюсов и наличием витковых замыканий в обмотке полюса. Кроме того, величина магнитного потока под каждым полюсом сглаживается влиянием соседних полюсов. Наконец, принцип действия этого устройства не позволяет контролировать изменение воздушного зазора при снятии возбуждения и останове генератора.

Указанные выше причины не позволяют точно оценивать величину воздушного зазора под каждым полюсом ротора и изменение воздушного зазора генератора при снятии возбуждения и останове генератора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для бесконтактного измерения расстояний до объекта (заявка N 61-436442, G 01 B 11/14, Япония).

Устройство содержит два источника света, причем линия, соединяющая их, параллельна поверхности измеряемого объекта, находящейся на равном расстоянии от источников, при этом пучки света пересекаются с поверхностью измеряемого объекта и между собой; два фотоприемника, которые установлены между источниками, принимают свет, отраженный поверхностью измеряемого объекта и преобразуют его в электрические сигналы, блок смещения, который обрабатывает электрические сигналы и обнаруживает отклонение расстояния между источниками света и поверхностью измеряемого объекта от предварительно установленного значения, и на основе полученного результата приближает или удаляет вместе источники света и фотоприемники от поверхности, блок определения положения блока смещения.

При помощи указанного устройства можно измерять расстояния до объекта только в случае, если это расстояние остается постоянным на протяжении всего времени измерения. Для прототипа это время обусловлено временем срабатывания механической передачи блока смещения, поэтому для измерений расстояний до быстроменяющихся объектов, как в случае полюсов вращающегося ротора, это устройство не применимо.

Цель изобретения расширение области применения устройства за счет сохранения значения амплитуды импульса с заданным порядковым номером в периодически повторяющемся ряду импульсов.

Цель достигается тем, что устройство для бесконтактного измерения расстояния до объекта, содержащее источник света и фотоприемник, блок смещения и блок определения положения блока смещения, снабжено отметчиком оборотов, блоком установки и выбора номера полюса и блоком выборки-хранения.

Наличие новых блоков (отметчика оборотов, блока установки и выбора номера полюса, блока выборки-хранения позволяет) расширить область применения устройства, т.е. дает возможность использовать его для измерений расстояний до периодически повторяющихся, быстроменяющихся объектов, например полюсов ротора электрической машины.

Это достигается тем, что сигнал от каждого полюса запоминается на время измерения в блоке выборки-хранения. Порядковый номер этого полюса предварительно устанавливается в блоке установки и выбора номера полюса, который запускается от отметчика оборотов.

На чертеже представлена блок-схема устройства для контроля воздушного зазора синхронной электрической машины.

Устройство содержит источник света 1 и фотоприемник 2, которые закреплены на конце вставки 3 и направлены на поверхность полюсов ротора 4, причем оптические оси 1 и 2 параллельны между собой и перпендикулярны поверхности 4. Другим своим концом вставка 3 механически сопряжена с блоком смещения 5, который соединен с блоком определения положения блока смещения 6.

Фотоприемник 2 нагружен на буферный каскад 7, расположенный в непосредственной близости от него, который соединен с блоком выборки-хранения 8 и с блоком установки и выбора номера полюса 9. Блок установки и выбора номера полюса соединен с отметчиком оборотов вала турбины 10 и блоком выборки-хранения 8. Блок выборки-хранения 8 соединен с блоком смещения 5.

Устройство работает следующим образом.

При вращении ротора гидрогенератора свет от источника 1 падает на периодически повторяющиеся поверхности, отражается от них и попадает на фотоприемник 2. Величина светового потока попадающего на фотоприемник оказывается промодулированной величиной изменяющегося воздушного зазора, обусловленного формой ротора. Световой поток преобразуется в электрический сигнал фотоприемником 2, нагруженным на буферный каскад 7, который затем поступает на блок установки и выбора номера полюса с установленным заранее каким-либо номером полюса и на вход блока выборки-хранения 8. Блок установки и выбора номера полюса 9 запускается от отметчика оборотов 10 и синхронизируется импульсами с выхода буферного каскада 7. На выходе этого блока формируется сигнал, разрешающий запись в блок выборки-хранения 8. Этот сигнал появляется каждый раз при прохождении мимо приемника полюса с установленным, при помощи блока установки и выбора номера полюса, номером. Максимальное значение амплитуды сигнала запоминается блоком выборки-хранения 8 и подается на блок смещения 5, где сравнивается с напряжением уставки, соответствующему предварительно выставленному зазору, в зависимости от того, меньше этот сигнал или больше напряжения уставки, блок смешения 5 приближает или удаляет вставку 3 от исследуемого полюса. После того как сигнал совпадает с напряжением уставки блок определения положения блока смещения указывает величину зазора до выбранного полюса. После этого на блоке установки и выбора номера полюса 9 выставляется номер следующего полюса и т.д.

Экспериментальные исследования предлагаемого устройства для контроля воздушного зазора гидрогенератора показали, что по сравнению с устройствами аналогичного назначения, заявляемое устройство обеспечивает более информативное определение воздушного зазора так, как измеряет его в различных режимах работы генератора.