RU2527056C2

RU2527056C2 - Alternating current generation system

Info

Publication number: RU2527056C2
Application number: RU2012125279/07A
Authority: RU
Inventors: Марк Миронович Юхнин; Эмиль Яковлевич Лившиц; Максим Александрович Маслов; Виктор Геннадиевич Пузанов; Алексей Сергеевич Хлебников; Сергей Александрович Харитонов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "СИБНАНОТЕХ"; Марк Миронович Юхнин; Эмиль Яковлевич Лившиц; Максим Александрович Маслов; Виктор Геннадиевич Пузанов; Алексей Сергеевич Хлебников; Сергей Александрович Харитонов
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2014-08-27
Also published as: RU2012125279A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention is related to electric engineering and may be used at design of alternating current sources for onboard systems of flight vehicles. The device comprises a magnetoelectric generator, which input pins of the phases are interconnected through a de-excitation unit with normally open or normally close contacts. Output pins are coupled through the feeder to input pins of a valve inverter. Voltage dividers are connected to output pins of the generator phases and input pins of the valve inverter. Loss of any generator phase is fixed by a phase loss sensor against voltage value between the generator zero point and midpoints of resistors of the voltage dividers. Short-circuiting of the generator phase is fixed by the respective sensor against voltage value between zero points of the generator phases and voltage divider. Phase loss of the feeder is identified by a sensor. Short-circuiting of the feeder phases is identified by the sensor against voltage between zero points of the respective dividers.

EFFECT: improvement of operational functionality with simultaneous simplification of the protection circuit.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников электропитания переменного тока широкого назначения, например для бортовых систем летательных аппаратов.The invention relates to electrical engineering and can be used in the design of AC power sources for general purposes, for example, for on-board systems of aircraft.

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).A device for protecting a generation system made according to a differential circuit is known. As transducers of short-circuit current of the generator, current transformers are used, which are intermittently connected in each phase of the generator. The outputs of the sensors through the measuring and converting devices are connected to the input of the generator de-excitation unit and / or to the device for mechanical disengagement of the shafts of the drive engine and generator (Electrical Equipment of Aircraft, Vol. 1, Moscow, MPEI, 2005, p.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).A disadvantage of the known protection circuit is its complexity, which is explained by the fact that, in schemes of this type, current transformers operate in modes from the generator no-load current to a triple short-circuit current at the output. In addition, differential protection requires a very complex processing system for signals received from current transformers, which is exacerbated in cases of generator load on the valve converter (due to a sharp distortion of the generator current shape).

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.).Closest to the invention is a protection device for an alternating current generation system comprising a magnetoelectric generator, a valve converter connected to the output of the generator via a feeder, and a generator excitation block made in the form of controlled contacts included in each phase of the generator from its zero point (RU 71046 , 2007).

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.A disadvantage of the known device is the presence of current transformers of differential protection (with the above disadvantages), as well as the lack of protection when the feeder and generator phases are broken, which creates difficulties during operation due to insufficient information support.

Техническим результатом, которого можно достичь при осуществлении изобретения, является повышение эксплуатационных качеств системы при одновременном упрощении конструкции.The technical result that can be achieved with the implementation of the invention is to improve the performance of the system while simplifying the design.

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.The technical result is achieved by the fact that in an alternating current generation system containing a magnetoelectric generator, the input terminals of the phases of which are connected to each other through the node of the excitation of the generator, made with normally open or normally closed contacts, the output terminals of the phases of the generator are connected through the feeder to the input terminals of the valve converter while the zero point of the phases of the generator is connected to the first inputs of the sensors of phase failure and short circuit of the generator, and to the output of the output m of the generator phases and the input terminals of the valve converter are connected in series with resistors, forming respectively the first and second voltage dividers, the zero conclusions of which form respectively their first and second artificial zero points, which are connected to the corresponding inputs of the feeder short circuit sensor, while the midpoints are connected in series the resistors of the first voltage divider are connected respectively to the first inputs of the sensor era, and the second inputs of the sensor of phase loss of the feeder are connected to the midpoints of the resistors of the second voltage divider connected in series, and one of the outputs of all sensors is connected respectively to the inputs of the signal conversion unit connected to the signaling unit, and the second outputs of all sensors are connected to the input of the matching unit, the output of the generator excitation unit connected to the control unit, while the second inputs of the generator break and phase short circuit sensors are connected to the zero point of the generator phases torus, which coincides with the zero point of the de-excitation of the generator assembly of contacts when it is running normally closed contacts or is artificially created by the zero generator phase point defined by the common point of resistors connected to the input terminals of the generator phase when the de-excitation of the generator unit with normally open contacts.

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.In the analyzed sources of patent information, no information was found on a similar design of the generation scheme, the protection unit of which provides the ability to determine the emergency state of its power elements (both generator and feeder), while simplifying the protection scheme, which allows us to conclude that this technical solution meets the criteria inventions.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.The drawing shows a functional diagram of the device.

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.The device comprises a magnetoelectric generator 1, the input terminals of the phases (phase windings) of which are connected to each other through the excitation node 2 of the generator with normally open contacts, and the output terminals are connected through a feeder 3 to the input terminals of the valve converter 4. A resistor block is connected to the input terminals of the generator phases 5, the general output of which forms an artificial zero point A of the phases of the generator 1, which is connected to the sensor for phase loss of the generator 6 and the short circuit sensor 7 of the generator phases. To the output terminals of the generator phases are connected the series-connected resistors of the first voltage divider 8, the common point of which forms its artificial zero point K. The middle points of the resistors of the voltage divider 8 (b, c, d) are connected to the corresponding inputs of the phase-break sensor of the generator 6 and the first inputs of the sensor phase loss 9 feeder. The second inputs of the feeder 9 phase loss sensor are connected to the midpoints (e, f, g) of the series-connected resistors of the second voltage divider 10, the connection point of which forms its artificial zero point M. Points K and M are connected respectively to the inputs of the feeder short circuit sensor 11. One of the outputs of all sensors 6, 7, 9, 11 are connected to the corresponding inputs of the signal conversion unit 12, connected to the alarm unit. The second outputs of all sensors are connected to the input of the coordination unit 13, the output of the generator excitation unit connected to the control unit 14. The inputs of the sensors for interruption 6 and short circuit 7 of the generator phases are connected to the zero point of the generator phases, which is also the zero point of the contacts of the generator excitation node when it is executed with normally closed contacts or the artificially created zero point of the generator phases formed by the common point of the resistors connected to the phase input terminals the generator windings when performing the node excitation of the generator with normally open contacts.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

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.The magnetoelectric generator 1 generates alternating current energy, which, through a long line (feeder 3) with inductance L, is fed to the input of the valve converter 4, which converts the energy of the generator 1 into the energy of the required frequency and voltage.

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.The phase loss of the generator 1 and / or feeder 3 is determined by measuring the voltage drop in the corresponding phase of the generator or feeder, and the short circuit is detected by the appearance of a zero (or asymmetric) sequence of signals between the zero points A and K. Thus, the break of any phase of the generator 1 is fixed sensor 6 in terms of voltage between the zero point of the phases of generator A and the midpoints of the resistors (b, c, d) of the first voltage divider 8. A short circuit in the phases of generator 1 is detected by sensor 7 in terms of voltage between A zero point K and a first resistive voltage divider 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.The phase failure of the feeder 3 is determined by the sensor 9 according to the voltage between the points b, c, d of the divider 8 and the points e, f, g of the second voltage divider 10.

Короткое замыкание фаз фидера 3 определяется датчиком 11 по напряжению между нулевыми точками К и М.The short circuit of the phases of the feeder 3 is determined by the sensor 11 according to the voltage between the zero points K and M.

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.In the case of execution of the unit of excitation 2 of the generator with normally closed contacts, its zero point coincides with the zero point of the generator phases, and the need to create an artificial zero point A disappears. In this case, the inputs of the sensors for phase loss 6 and short circuit 7 of the generator phases are connected directly to the zero point of the generator phases.

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.Thus, the ability to determine the emergency state of system elements (both the generator and the feeder) and, therefore, reducing the time for repair and preflight preparation of the system provide increased operational functionality while simplifying the protection scheme.

Благодаря простоте схемы защиты и высокой эксплуатационной функциональности изобретение может найти широкое применение при разработке источников электропитания бортовых систем.Due to the simplicity of the protection circuit and high operational functionality, the invention can be widely used in the development of power supplies for on-board systems.

Claims

An alternating current generation system comprising a magnetoelectric generator, the input terminals of the phases of which are connected to each other through the node of the excitation of the generator, made with normally open or normally closed contacts, the output terminals of the phases of the generator are connected via a feeder to the input terminals of the valve converter, while the generator phase zero point connected to the first inputs of the phase-loss and short-circuit sensors of the generator, and to the output terminals of the phases of the generator and the input terminals of the valve about the converter, series-connected resistors are connected, forming respectively the first and second voltage dividers, the zero conclusions of which form their first and second artificial zero points, respectively, which are connected to the corresponding inputs of the feeder short-circuit sensor, while the midpoints of the series-connected resistors of the first voltage divider are connected, respectively to the first inputs of the sensor for phase loss of the generator and phase failure of the feeder, and the second inputs of the sensor for phase loss of the feeder connected to the midpoints of the series-connected resistors of the second voltage divider, and one of the outputs of all the sensors are connected respectively to the inputs of the signal conversion unit connected to the alarm unit, and the second outputs of all the sensors are connected to the input of the matching unit, the output connected to the control unit of the generator excitation unit, in this case, the second inputs of the sensors breakage and short circuit of the phases of the generator are connected to the zero point of the generator phases, which coincides with the zero point Node de-excitation of the generator acts when it is running normally closed contacts or is artificially created by the zero generator phase point defined by the common point of resistors connected to the input terminals of the generator phase when the de-excitation of the generator unit with normally open contacts.