RU2685695C1

RU2685695C1 - Device to reduce sparkling in the assembly of sliding current terminal

Info

Publication number: RU2685695C1
Application number: RU2017142443A
Authority: RU
Inventors: Никита Александрович Котков; Игорь Владимирович Плохов; Оксана Игоревна Козырева; Александр Викторович Ильин; Игорь Евгеньевич Савраев
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2019-04-23

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: this device relates to protection schemes for electric generators, in particular, to devices for reducing sparking at sliding current collection assemblies. Device contains the capacitance, which is connected between parallel electrically connected groups of brushes of one contact ring of a sliding current collection unit, where one group of brushes is connected to the power bus, the second group of brushes is isolated from the power bus. Capacitance consists of two groups of parallel-connected capacitors: polar and non-polar, the first terminals of the group of capacitors are connected directly, and the second ones are connected through inductance, between the terminals of the group of polar capacitors the diode is connected by the anode to the positive terminal of the group of polar capacitors. All brush holders of the group of brushes, which are connected to the power bus, are insulated from the power bus, and electrical capacitances are connected between the housings of the closely located brush holders.EFFECT: technical result comprises the increased reliability, lower cost and size.1 cl, 1 dwg

Description

Настоящее устройство относится к схемам защиты электрических генераторов, а именно к устройствам для уменьшения искрообразования в узлах скользящего токосъема.This device relates to the protection of electrical generators, in particular to devices for reducing sparking at the nodes of the sliding current collection.

В узлах скользящего токосъема турбогенераторов искрение вызывает повышенный износ и разрушение щеток, износ поверхности контактных колец, а также может привести к круговому огню и выходу из строя всего щеточно-контактного аппарата и длительному простою турбогенератора. По данным Департамента Генеральной инспекции эксплуатации и финансового аудита РАО ЕЭС России за 1998-2003, на долю щеточно-контактного узла приходится до 25% всех поломок турбогенераторов (Плохов И.В. Комплексная диагностика и прогнозирование технического состояния узлов скользящего токосъема турбогенераторов: дис. … докт. техн. наук: 17.05.02. - СПб., 2001. - 362 с).In the nodes of the sliding current collection of turbogenerators, arcing causes increased wear and destruction of the brushes, wear of the surface of the slip rings, and can also lead to all-round fire and failure of the entire brush contact apparatus and prolonged downtime of the turbogenerator. According to the Department of the General Inspectorate of Operation and Financial Audit of RAO UES of Russia for 1998-2003, the share of the brush-contact junction accounts for up to 25% of all breakdowns of turbine generators (IV Plohov. Doctor of Technical Sciences: 05.17.02 - SPb., 2001. - 362 p).

Из существующего уровня техники известно устройство для искрогашения в узле скользящего токосъема, состоящее из группы электрических емкостей, одним выводом подключенных к узлу скользящего токосъема электрической машины, а другим выводом соединенных в общей точке, описанное в патенте Визе Хинриха «Электродвигатель с колоколообразным якорем и устройством для искрогашения» RU №2195756 от 27.12.2002.From the current level of technology is known a device for the fire extinguishing in the sliding current collection unit, consisting of a group of electrical tanks, one output connected to the sliding current collection unit of an electric machine, and another output connected at a common point, described in the Wiese Hinrich patent "An electric motor with a bell-shaped anchor and a device for spark suppression »RU №2195756 from 12.27.2002.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для уменьшения искрообразования в узле скользящего токосъема, содержащее электрическую емкость, подключенную между параллельно электрически соединенными группами щеток, размещенных в щеткодержателях, одного контактного кольца узла скользящего токосъема, причем одна группа щеток соединена с силовой шиной, вторая группа щеток изолирована от силовой шины, электрическая емкость состоит из двух групп параллельно соединенных конденсаторов, полярных и неполярных, одни выводы группы конденсаторов соединены непосредственно, а вторые - через индуктивность, между выводами группы полярных конденсаторов подключен диод анодом к положительному выводу группы полярных конденсаторов (Патент на полезную модель №132 630).Closest to the claimed device is to reduce sparking in the node of the sliding current collection, which contains the capacitance connected between parallel electrically connected groups of brushes placed in the brush holders, one contact ring of the node of the sliding current collection, with one group of brushes connected to the power bus, the second group of brushes is isolated from the power bus, the capacitance consists of two groups of parallel-connected capacitors, polar and non-polar, one of the terminals of the cond group nsatorov connected directly, and the latter - through the inductance between the terminals of the group of polar capacitors diode anode connected to the positive terminal of the polar group of capacitors (utility model patent №132 630).

Недостатком данного технического решения являются: низкая степень уменьшения искрообразования под щетками.The disadvantage of this technical solution are: low degree of reduction of sparking under the brushes.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение степени уменьшения искрообразования под щетками.The task, which directed the proposed technical solution is to increase the degree of reduction of sparking under the brushes.

Данная задача решается за счет того, что все щеткодержатели группы щеток, подсоединенных к силовой шине, изолированы от силовой шины и между корпусами близко расположенных щеткодержателей подключены электрические емкости.This task is solved due to the fact that all the brush holders of a group of brushes connected to the power bus are isolated from the power bus and electrical capacitances are connected between the housings of the closely located brush holders.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение степени уменьшения искрообразования под щетками.The technical result provided by the above set of features is to increase the degree of reduction of sparking under the brushes.

На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства для уменьшения искрообразования в узле скользящего токосъема с указанием его подключения к узлу скользящего токосъема.FIG. 1 is an electrical diagram of a device for reducing sparking at a sliding current collection node with an indication of its connection to the sliding current collection node.

Устройство подключено между параллельно электрически соединенными группами щеток 1, 2 одного контактного кольца 3 узла скользящего токосъема, причем одна группа щеток 1 соединена с силовой шиной 4, вторая группа щеток 2 изолирована от силовой шины 4. Например, за счет установки щеток этой группы в щеткодержателях, изолированных от силовой шины и отсоединения токопроводящих проводников данных щеток от силовой шины. Устройство содержит электрическую емкость 5, состоящую из двух групп параллельно соединенных конденсаторов 6, 7. Первая группа конденсаторов 6 - неполярные, вторая группа 7 - полярные. Одни выводы группы конденсаторов соединены непосредственно, а вторые - через индуктивность 8. Между выводами группы полярных конденсаторов 7 подключен диод 9 анодом к положительному выводу группы полярных конденсаторов 7. Новым является то, что все щеткодержатели 10 группы щеток 1, подсоединенных к силовой шине, изолированы от силовой шины и между корпусами близко расположенных щеткодержателей 10 подключены электрические емкости.The device is connected between parallel electrically connected groups of brushes 1, 2 of one contact ring 3 of the slip current collection assembly, with one group of brushes 1 connected to the power bus 4, the second group of brushes 2 is isolated from the power bus 4. For example, by installing brushes of this group in the brush holders insulated from the power bus and disconnecting the conductive conductors of these brushes from the power bus. The device contains a capacitance 5, consisting of two groups of parallel-connected capacitors 6, 7. The first group of capacitors 6 is non-polar, the second group 7 is polar. Some terminals of a group of capacitors are connected directly, and the second through an inductance 8. Between the terminals of a group of polar capacitors 7, a diode 9 is connected by an anode to the positive terminal of a group of polar capacitors 7. New is that all brush holders 10 of brush groups 1 connected to the power bus are insulated Electrical capacitances are connected from the power bus and between the housings of closely spaced brush holders 10.

Работает устройство следующим образом. При работе группы щеток 1, подключенных к силовой шине 4, на них воздействуют неровности контактной поверхности вращающегося контактного кольца 3, при этом щетки вибрируют, и происходит глубокая модуляция переходного сопротивления скользящего контакта. Вследствие наличия паразитных индуктивностей в токоведущей шине 4 и подводящих проводниках, а также вследствие наличия емкостной составляющей в переходном сопротивлении скользящего контакта, в электрической цепи образуется резонансный контур напряжений. Модуляция переходного комплексного сопротивления «щетка-кольцо» приводит к возникновению высокочастотного параметрического резонанса напряжений и, как следствие, к значительным выбросам амплитуды тока через щетку, превышающим среднее значение в десятки и сотни раз, что приводит к усиленному искрению. Для снижения влияния модуляции переходного сопротивления «щетка-кольцо» на резонансные процессы в электрическую цепь узла скользящего токосъема турбогенератора вводится предлагаемое демпфирующее устройство. За счет электрической емкости 5, входящей в состав устройства, достигается уменьшение амплитуды резонансных токов.The device works as follows. When the group of brushes 1 connected to the power bus 4 is working, they are affected by irregularities of the contact surface of the rotating contact ring 3, while the brushes vibrate and a deep modulation of the contact resistance of the sliding contact occurs. Due to the presence of parasitic inductances in the busbar 4 and the supply conductors, as well as due to the presence of a capacitive component in the transition resistance of the sliding contact, a resonant voltage circuit is formed in the electrical circuit. Modulation of the brush-ring transitional impedance leads to the appearance of high-frequency parametric voltage resonance and, as a result, to significant current amplitudes through the brush, exceeding the average value tens or hundreds of times, which leads to increased sparking. To reduce the effect of modulation of the brush-ring transition resistance on resonant processes, the proposed damping device is introduced into the electrical circuit of the turbogenerator sliding current pickup unit. Due to the electrical capacitance 5, which is part of the device, is achieved by reducing the amplitude of the resonant currents.

Диод 9, подключенный к группе полярных конденсаторов 7, защищает ее от обратного напряжения и предотвращает выход полярных конденсаторов 7 из строя. Подключенная между группами конденсаторов индуктивность 8 защищает группу полярных конденсаторов 7 от критической скорости нарастания тока. Разделение электрической емкости на группы позволяет добиться существенного уменьшения стоимости и габаритов устройства, так как полярные конденсаторы имеют более низкую стоимость на единицу емкости, чем неполярные.A diode 9 connected to the group of polar capacitors 7 protects it from reverse voltage and prevents the output of polar capacitors 7 from failure. Connected between groups of capacitors inductance 8 protects a group of polar capacitors 7 from the critical rate of current rise. The division of electrical capacitance into groups allows to achieve a significant reduction in the cost and dimensions of the device, since polar capacitors have a lower cost per unit capacity than non-polar ones.

Эффект от того, что все щеткодержатели группы щеток, подсоединенных к силовой шине, изолированы от силовой шины и между корпусами близко расположенных щеткодержателей подключены электрические емкости заключается в следующем. Между каждой щеткой и обоймой щеткодержателя, выполненной из металла, имеется достаточно хороший и устойчивый электрический контакт. Если две соседние щетки контактируют устойчиво, то их переходные падения напряжений между контактным кольцом и щеткой достаточно малы и близки по величине. При этом конденсатор, подключенный между щеткодержателями этих щеток разряжен. При нарушении контакта одной из щеток переходное напряжение между этой щеткой и кольцом резко возрастает, при этом конденсатор начинает заряжаться и забирает часть тока щетки на себя. Это снижает переходное напряжение и величину тока разрыва цепи щетка-кольцо, что вызывает снижение искрообразования. Опыты, проведенные на экспериментальной установке, подтверждают уменьшение искрения при подключении конденсаторов между близко расположенными щеткодержателями, примерно, на 10%.The effect of the fact that all the brush holders of a group of brushes connected to the power bus are insulated from the power bus and the electrical capacitances are connected between the housings of the closely located brush holders is as follows. Between each brush and the holder of the brush holder, made of metal, there is a fairly good and stable electrical contact. If two adjacent brushes are in contact stably, then their transient voltage drops between the contact ring and the brush are quite small and close in magnitude. In this case, the capacitor connected between the brush holders of these brushes is discharged. If the contact of one of the brushes breaks, the transition voltage between this brush and the ring increases sharply, and the capacitor starts charging and takes part of the brush current to itself. This reduces the transient voltage and the magnitude of the brush-ring break current, which causes a decrease in sparking. Experiments conducted on the experimental setup, confirm the reduction of sparking when connecting capacitors between closely spaced brush holders, by about 10%.

Claims

A device for reducing sparking in a sliding current collection unit containing a capacitance connected between parallel electrically connected groups of brushes placed in the brush holders of one contact ring of the sliding current collection unit, one group of brushes connected to the power bus, the second group of brushes isolated from the power bus, electrical capacity consists of two groups of parallel-connected capacitors, polar and non-polar, one terminals of a group of capacitors are connected directly, and W Oops - through inductance, between the terminals of a group of polar capacitors anode diode is connected to a positive terminal of a group of polar capacitors, characterized in that all brush holders of a group of brushes connected to the power bus are isolated from the power bus and electrical capacitances are connected between the housings of the brush holders.