Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ГЕНЕРИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников электропитания переменного тока широкого назначения, например для бортовых систем летательных аппаратов.

Известно устройство защиты системы генерирования, выполненное по дифференциальной схеме. В качестве датчиков тока короткого замыкания генератора использованы токовые трансформаторы, встречно-последовательно включенные в каждую фазу генератора. Выходы датчиков через измерительно-преобразовательные устройства подключены к входу блока развозбуждения генератора или /и к устройству механического расцепления валов приводного двигателя и генератора («Электрооборудование летательных аппаратов» т.1, Москва, МЭИ, 2005 г., с.349-350).

Недостатком известной схемы защиты является ее сложность, которая объясняется тем, что в схемах подобного типа трансформаторы тока работают в режимах от тока холостого хода генератора до трехкратного тока короткого замыкания на выходе. Кроме того, дифференциальная защита требует весьма сложной системы обработки полученных от трансформаторов тока сигналов, что усугубляется в случаях нагрузки генератора на вентильный преобразователь (из-за резкого искажения формы тока генератора).

Наиболее близким к изобретению является устройство защиты системы генерирования переменного тока, содержащее магнитоэлектрический генератор, вентильный преобразователь, соединенный с выходом генератора через фидер, и блок развозбуждения генератора, выполненный в виде управляемых контактов, включенных в каждую фазу генератора со стороны его нулевой точки (RU 71046, 2007 г.).

Недостатком известного устройства является наличие токовых трансформаторов дифференциальной защиты (с вышеперечисленными их недостатками), а также отсутствие защиты при обрыве фидера и фаз генератора, что создает трудности в процессе эксплуатации из-за недостаточности информационного обеспечения.

Техническим результатом, которого можно достичь при осуществлении изобретения, является повышение эксплуатационных качеств системы при одновременном упрощении конструкции.

Технический результат достигается тем, что в системе генерирования переменного тока, содержащей магнитоэлектрический генератор, входные выводы фаз которого соединены друг с другом через узел развозбуждения генератора, выполненного с нормально разомкнутыми либо нормально замкнутыми контактами, выходные выводы фаз генератора соединены через фидер с входными выводами вентильного преобразователя, при этом нулевая точка фаз генератора присоединена к первым входам датчиков обрыва фаз и короткого замыкания генератора, а к выходным выводам фаз генератора и входным выводам вентильного преобразователя присоединены последовательно соединенные резисторы, образующие соответственно первый и второй делители напряжения, нулевые выводы которых образуют соответственно первую и вторую их искусственные нулевые точки, которые подключены к соответствующим входам датчика короткого замыкания фидера, при этом средние точки последовательно соединенных резисторов первого делителя напряжения присоединены соответственно к первым входам датчика обрыва фаз генератора и обрыва фаз фидера, а вторые входы датчика обрыва фаз фидера соединены со средними точками последовательно соединенных резисторов второго делителя напряжения, причем одни из выходов всех датчиков соединены соответственно со входами узла преобразования сигналов, соединенного с блоком сигнализации, а вторые выходы всех датчиков соединены со входом узла согласования, выходом соединенного с блоком управления узлом развозбуждения генератора, при этом вторые входы датчиков обрыва и короткого замыкания фаз генератора соединены с нулевой точкой фаз генератора, которая совпадает с нулевой точкой контактов узла развозбуждения генератора при его выполнении с нормально замкнутыми контактами либо является искусственно созданной нулевой точкой фаз генератора, образованной общей точкой резисторов, подсоединенных к входным выводам фаз генератора при выполнении узла развозбуждения генератора с нормально разомкнутыми контактами.

В проанализированных источниках патентной информации не обнаружено сведений о подобной конструкции схемы генерирования, узел защиты которой обеспечивает возможность определения аварийного состояния ее силовых элементов (как генератора, так и фидера), при одновременном упрощении схемы защиты, что позволяет сделать вывод о соответствии данного технического решения критериям изобретения.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит магнитоэлектрический генератор 1, входные выводы фаз (фазных обмоток) которого соединены друг с другом через узел развозбуждения 2 генератора с нормально разомкнутыми контактами, а выходные выводы соединены через фидер 3 с входными выводами вентильного преобразователя 4. К входным выводам фаз генератора подключен блок резисторов 5, общий вывод которых образует искусственную нулевую точку А фаз генератора 1, которая присоединена к датчику обрыва фаз генератора 6 и датчику короткого замыкания 7 фаз генератора. К выходным выводам фаз генератора присоединены последовательно соединенные резисторы первого делителя напряжения 8, общая точка которых образует его искусственную нулевую точку К. Средние точки резисторов делителя напряжения 8 (b, c, d) соединены с соответствующими входами датчика обрыва фаз генератора 6 и первыми входами датчика обрыва фаз 9 фидера. Вторые входы датчика обрыва фаз фидера 9 соединены со средними точками (е, f, g) последовательно соединенных резисторов второго делителя напряжения 10, точка соединения которых образует его искусственную нулевую точку М. Точки К и М присоединены соответственно ко входам датчика короткого замыкания фидера 11. Одни из выходов всех датчиков 6, 7, 9, 11 соединены с соответствующими входами узла преобразования сигналов 12, соединенного с блоком сигнализации. Вторые выходы всех датчиков соединены со входом узла согласования 13, выходом соединенного с блоком управления 14 узлом развозбуждения генератора. Входы датчиков обрыва 6 и короткого замыкания 7 фаз генератора соединены с нулевой точкой фаз генератора, являющейся одновременно нулевой точкой контактов узла развозбуждения генератора при его выполнении с нормально замкнутыми контактами либо искусственно созданной нулевой точкой фаз генератора, образованной общей точкой резисторов, подсоединенных к входным выводам фазных обмоток генератора при выполнении узла развозбуждения генератора с нормально разомкнутыми контактами.

Устройство работает следующим образом.

Магнитоэлектрический генератор 1 вырабатывает энергию переменного тока, которая через длинную линию (фидер 3) с индуктивностью L поступает на вход вентильного преобразователя 4, преобразующего энергию генератора 1 в энергию требуемой частоты и напряжения.

Обрыв фазы генератора 1 и/или фидера 3 определяется путем измерения падения напряжения в соответствующей фазе генератора или фидера, а короткое замыкание - по появлению нулевой (или несимметричной) последовательности сигналов между нулевыми точками А и К. Таким образом, обрыв любой фазы генератора 1 фиксируется датчиком 6 по величине напряжения между нулевой точкой фаз генератора А и средними точками резисторов (b, c, d) первого делителя напряжения 8. Короткое замыкание фаз генератора 1 фиксируется датчиком 7 по величине напряжения между точкой А и нулевой точкой К первого резистивного делителя напряжения 8.

Обрыв фазы фидера 3 определяется датчиком 9 по величине напряжения между точками b, c, d делителя 8 и точками е, f, g второго делителя напряжения 10.

Короткое замыкание фаз фидера 3 определяется датчиком 11 по напряжению между нулевыми точками К и М.

В случае выполнения узла развозбуждения 2 генератора с нормально замкнутыми контактами его нулевая точка совпадает с нулевой точкой фаз генератора, и необходимость создания искусственной нулевой точки А отпадает. В этом случае входы датчиков обрыва фаз 6 и короткого замыкания 7 фаз генератора соединяются непосредственно с нулевой точкой фаз генератора.

Таким образом, возможность определения аварийного состояния элементов системы (как генератора, так и фидера) и, следовательно, сокращение времени на ремонт и предполетную подготовку системы обеспечивают повышение эксплуатационной функциональности при одновременном упрощении схемы защиты.

Благодаря простоте схемы защиты и высокой эксплуатационной функциональности изобретение может найти широкое применение при разработке источников электропитания бортовых систем.