Источник сейсмических сигналов

Источник сейсмических сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ш1535532

Союз. Советских

Социалистических

Республик

\.

«« (« (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.04.74 (21) 2019104/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15,11.76. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 21.12.76 (51) М. Кл.2 G 01Ч 1/02

Государственный комете«

:овета Министров СССР (53) УДК 550.834(088.8) во делам изобретений и открытий. (72) Авторы изобретения

К. А. Хорьков, Б. А. Франковский и Ю. Г. Шмигирилов

Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к устройствам для возбуждения сейсмических сигналов электрогидравлическим способом.

Известны источники возбуждения сейсмических сигналов, состоящие из источника электрической энергии, накопителя, ключевого устройства и электродов. Электрическая энергия разряда обеспечивается от предварительно заряжаемой батареи конденсаторов.

Основным недостатком этих источников является малая энергоемкость конденсаторов.

Этот недостаток устранен в источнике сейсмических сигналов, который принят в качестве прототипа предлагаемого изобретения. Он состоит из электроразрядного преобразователя и ударного генератора с основной низковольтной обмоткой и вспомогательной высоковольтной обмоткой, вложенной в часть пазов статора генератора, свободных от основной обмотки, причем основная обмотка через выпрямительный блок и дроссель насыщения, а вспомогательная — через воздушный разрядник подключены к электроразрядному преобразователю.

Существенным недостатком прототипа является большое сопротивление высоковольтной обмотки генератора, что уменьшает ток инициирования дуги, а следовательно, не позволяет сформировать в процессе инициирования необходимый дуговой канал. Это снижает величину и скорость нарастания тока основной рабочей обмотки генератора, что ведет к недоиспользованию возможностей ударного генератора и, как следствие, к снижению мощности установки для возбуждения сейсмических колебаний.

Для повышения мощности электрогидравлического разряда от ударного генератора, а следовательно, и интенсивности возбуждаемых

10 сейсмических сигналов в предлагаемом источнике оси вспомогательной высоковольтной и основной низковольтной обмоток взаимно перпендикулярны.

На фиг. 1 показана принципиальная сило15 вая электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема расположения статорных обмоток ударного генератора; на фиг, 3 и 4 — графики изменения электрических величин в источнике.

20 Источник состоит (фиг. 1) из ударного генератора 1, содержащего основную низковольтную 2 и вспомогательную высоковольтную 3 обмотки. Эти обмотки включены параллельно на одну нагрузку — электроразрядный

25 преобразователь 4, имеющий двухэлектродную конструкцию. Вентильный блок 5, включенный в низковольтную цепь, ограничивает время горения дуги в электроразрядном преобразователе 4 одной полуволной тока. Быстродействующее управляемое коммутирующее устрой535532

E, = E„2 —." — 1 ство 6, включенное в цепь закоротки параллельно основной обмотке 2, определяет длительность и форму переднего фронта импульса тока нагрузки, Вспомогательная высоковольтная обмотка 3 подключена к электроразрядному преобразователю 4 через воздушный разрядник 7. Низковольтная и высоковольтная цепи ударного генератора разделены дросселем насыщения 8.

Низковольтная обмотка 9, 10 (фиг. 2) выполнена однофазной, занимающей /з полюсного деления машины. Высоковольтная обмотка

11, 12 — однофазная концентрическая с подразделенными лобовыми частями уложена в свободные пазы на /з полюсного деления таким образом, что шаг обмотки оказывается полным, а магнитная ось обмотки перпендикулярна магнитной оси основной низковольтной обмотки.

Расположение на расточке статора обмоток

2, 3 так, что их магнитные оси взаимно перпендикулярны (фиг. 2) обуславливает сдвиг амплитудных значений э. д. с. на 90, причем амплитудное значение э. д. с. вспомогательной высоковольтной обмотки 3 совпадает с максимумом тока 1, внезапного короткого замыкания (фиг. 3) низковольтной основной обмотки

2. Известно, что наличие высших гармонических в кривой тока внезапного короткого замыкания, возникающих при несимметричном роторе, обуславливает появление перенапряжений в незакороченных фазах обмотки статора. Величина перенапряжения тем больше, чем больше степень несимметрии ротора. Напряжение на зажимах высоковольтной обмотки 3 где Е,, — э.д. с. высоковольтной обмотки 3 при разомкнутой обмотке низкого напряжения (режим холостого хода); х — синхронная индуктивность по поперечной оси машины при отсутствии на роторе обмоток по поперечной оси; х " — сверхпереходная индуктивность по продольной оси машины при наличии демпферной обмотки по продольной оси.

Известно, что соотношение между х и хд" в синхронных явнополюсных машинах может достигать значений 5 — 7 и более. Соответственно многократно увеличивается всплеск высокого напряжения. Это позволяет обеспечить надежное инициирование межэлектродного промежутка электропреобразователя.

Принимаем конструкцию ротора ударного генератора с демпферной обмоткой только по оси d и отсутствием короткозамкнутых контуров по оси q. Тем самым создаем электрическую несимметрию ротора.

В исходном состоянии ударный генератор 1 возбуждается. Номинальной э. д. с. Е„основ5

30 з5

65 ной обмотки 2 (фиг. 3) недостаточно для пробоя межэлектродного промежутка электроразрядного преобразователя 4. В высоковольтной обмотке 3 наводится э.д.с., амплитуда которой недостаточна для электрического пробоя промежутков воздушного разрядника 7 и электроразрядного преобразователя 4. Ударный генератор работает в режиме холостого хода, С сейсмостанции подается сигнал, которым включается управляемое коммутирующее устройство 6 в нуль э. д. с. Е, основной обмотки 2 генератора 1. С этого момента to (фиг. 3) обмотка 3 закорачивается устройством 6, и ударный генератор находится в режиме внезапного короткого замыкания. По обмотке 2 и к устройству 6 протекает ток внезапного короткого замыкания 1, . (фиг. 3), который состоит из периодической и апериодической составляющих. Последняя составляющая обусловлена закороткой основной обмотки 2 в нуль э.д. с. Е,. При внезапном коротком замыкании вклад в амплитудное значение тока короткого замыкания I„, (фиг. 3) обеих составляющих одинаков. Амплитуда тока внезапного короткого замыкания генератора. у 2ЕгтКз (2)

z» где Е, — амплитудное значение э. д. с. основной обмотки 2 ударного генератора, Z — полное сопротивление основной обмотки в сверхпереходном режиме генератора, К, — коэффициент затухания, равный

0,85 — 0,95.

Эта амплитуда тока в 2 2 раза больше, чем в прототипе, так как амплитуда тока прототипа определяется лишь периодической составляющей тока короткого замыкания и равна у гтК3

V 2Z» (3) поскольку включение основной обмотки генератора в прототипе происходит в максимум э. д. с.

Одновременно с достижением амплитудного значения тока внезапного короткого замыкания 1,<, в момент времени 0)t = л амплитуда э.д. с. высоковольтной обмотки 3 (имеющая пикообразный характер за счет перенапряжения) достигает напряжения электрического пробоя промежутков воздушного разрядника

7 и электроразрядного преобразователя 4.

Происходит пробой межэлектродного промежутка электроразрядного преобразователя 4 в момент t> (фиг. 4). Управляемым коммутирующим устройством 6 разрывается шунтирующая цепь низковольтной обмотки 2 — ток короткого замыкания из шунтирующей цепи перебрасывается в межэлектродный промежуток электроразрядного преобразователя (фиг. 4). Амплитуда тока и скорость нарастания тока в электроразрядном преобразователе

4 зависит от времени срабатывания устройст535532 ва 6 и величины сопротивления канала дуги, подготовленного в процессе иниц шрования.

График э. д. с. высоковольтной обмотки 3 при внезапном коротком замыкании низковольтной обмотки 2 при несимметрии ротора представлен на фиг. 3. Результирующая э. д.с. обмотки 3 включает в себя весь спектр высших гармонических составляющих потока реакции якоря, так как обмотка 3 выполнена с полным шагом. Например, при х„/х", = 4 согласно выражению (1) величина перенапряжения достигает семикратного значения номинальной э. д. с. обмотки 3. Учитывая это, можно уменьшить число витков вспомогательной высоковольтной обмотки во столько же раз п, соответственно, увеличить сечение меди. Снижение числа витков обмотки в 7 раз приводит к снижению ее активного и индуктивного сопротивлений в 49 раз. Уменьшение полного сопротивления высоковольтной обмотки позволяет значительно повысить величину тока инициирования дуги и соответственно снизить величину сопротивления межэлектродного промежутка, что повышает эффективность перехвата дуги основной низковольтной обмоткой.

Вентильный коммутатор 5 ограничивает протекание тока через электроразрядный преобразователь 4 при переходе тока через нулевое значение (фиг. 4). Дроссель насыщения 8 препятствует попаданию высокого напряжения в низковольтную цепь ударного генератора 1 нрн инициировании дуги.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет посылать в нагрузку ударный ток

5 амплитудой в 2 V 2 раза выше, чем в прототипе, при скорости ввода энергии на порядок выше, чем В прототипе и прн том жс порядке длительности горения дуги в электроразрядном преобразователе. В результате этого об10 разуется интенсивная волна давления со значительно большей амплитудой, что позволяет эффективнее использовать электрогидравлический метод в сейсморазведке.

Ф ор мул а изобретения

Источник сейсмических сигналов, состоящий из электроразрядного преобразователя и

20 ударного генератора с основной низковольтной обмоткой и вспомогательной высоковольтной обмоткой, вложенной в часть пазов статора генератора, свободных от основной обмотки, причем основная обмотка через выпря25 мптельный блок н дроссель насыщения, а вспомогательная — через воздушный разрядник подключены к электроразрядному преобразователю, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности возбуждаеЗО мых сейсмических сигналов, оси вспомогательной высоковольтной и основной низковольтной обмоток взаимно перпендикулярны.

535532

Ф иг.ф

Составитель А. Рынсих

Техред E. Петрова

Редактор И. Шубина

Корректор Л. Котова

Заказ 2766/2 Изд. № 1852 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2