Устройство для измерения превышения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано как измерительный орган для защиты электрических машин от повреждений обмоток вследствие превышения температуры обмотки электрической машины в рабочем состоянии. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия. Цель достигается тем, что источник постоянного тока 7 через стабилизатор напряжения 8 подсоединен к нулевой точке обмоток электрической машины, соединенных в звезду, и нулевой точке трехфазного дросселя. В контролируемую фазу последовательно с фазной обмоткой дросселя введены образцовый резистор 9, три операционных усилителя 10, 11, 12 с блоками защиты 13, 14, 15 входов усилителей от переменной составляющей сети. Устранение разбалансировки схемы, вызываемое неравномерным нагревом обмоток электрической машины, за счет автоматического измерения переменных резисторов, устранение изменения постоянного тока в контролируемой обмотке и включение измерительного прибора последовательно с обмоткой машины позволяют повысить точность и быстродействие измерений по сравнению с прототипом. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ)ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 Н 5/04, G 01 К 7/20, 6 01 Е 17/10

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕПВСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

IlPN ГКНТ СССР

1 (21) 4373587/24-07 (22) 01.02.88 (46) 30,06.90, Бюл. ¹ 24 (71) Всесоюзный научно-исследователь ский, проектно-конструкторский и технологический институт электромаши ностроения и Владимирский политехнический институт (72) Н.И.Суворов, А,Ф,Барашев, Н,Г.Комаров, Г,И,Эйдельман, С.С.Петров, А.С.Иванов, А.М,Головинова и О,Г.Онученко (53) 621.316.925(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 780098, кл. Н 02 Н 5/04, 1977, Авторское свидетельство СССР № 1471240, кл, Н 02 Н 5/04, 1987. ац 157Д259 A 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРЕВЫШЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПЕРЕМЕНЕ!ОГО ТОКА ПОД

НАГРУЗКОЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано как измерительный орган для защиты электрических машин от повреждений обмоток вследствие превышения температуры обмотки электрической машины в рабочем состоянии, Целью изобретения является повышение точности и быстродействия. Цель достигается тем, что источник 7 постоянного тока через стабилизатор 8 напряжения подсоединен к нулевой точке обмоток электрической машины, соединенных

1.575259

10 в звезду, и нулевой точке трехфазного дросселя, В контролируемую фазу последовательно с фазной обмоткой дросселя введены образцовый резистор

9, три операционных усилителя 10, 11, 12 с блоками защиты 13, .14, 15 входов усилителей от переменной составляющей,сети, Устраненйе разбалансировки схемы, вызываемое неравномерным нагревом обмоток электрической

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано как измерительный орган для защиты электрического аппарата от поврежде20 ния обмоток вследствие превышения температуры, а также для контроля превышения температуры обмотки электрического аппарата в рабочем состоянии

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия за счет исключения изменения измерительного постоянного тока в контролируе- 30 мой фазной обмотке и автоматизации настройки моста при возникновении асимметрии по сопротивлениям постоянному току фаэных обмоток при их неравномерном нагреве в процессе рабо- 35 ты электрической машины, за счет устранения влияния коммутации переменного напряжения путем включения измерительного прибора в цепь, изолированную от переменной составляющей, 40 и защиты электрической машины от пере-. напряжений, На фиг.1 представлена схема предложенного устройства; на фиг.2 — эквивалентная схема по постоянному току, 45

Устройство (фиг,1) состоит из электрической машины 1, подсоединенной к линейным выводам А, В, С сети . 2, трехфазного дросселя .3, в двух плечах KQTopoI О находятея переменные резисторы 4, 5, подсоединенные к линейным выводам, измерительного прибора 6. Источник 7 постоянного тока через стабилизатор 8 напряжения подсоединен к нулевой точке обмоток

55 электрической машины, соединенных в звезду, и нулевой точке трехфазного, дросселя, в контролируемую, фазу после- . довательно с фазной обмоткой дроссемашины, эа счет автоматического из", . мерения переменных резисторов, устранения изменения постоянного тока в контролируемой обмотке и включения измерительного прибора последовательно с обмоткой машины позволяют повысить точность и быстродействие измерений по сравнению с прототипом, 2 ил. с ля введен эталонный резистор 9, три операционных усилителя 10-12 с блоками защиты 13-!5 входов усилителей от переменной составляющей сети, три регулятора 16-18 сопротивлений, связанных с переменными резисторами,. блок 19 вычитания Напряжений, блок

20 защиты от перенапряжений, блок 21 выделения переменной составляющей, Эквивалентная схема по постоянному измерительному току мостовой схемы имеет вид, показанный на фиг,2.

Схема содержит переменные сопротивления 22, 23 плеч трехфазного дросселя постоянному току, которые складываются иэ сопротивлений обмоток дросселя постоянному току и сопротивлений переменных резисторов; образцовое (эталонное) сопротивление

24; сопротивление 25 фазной обмотки дросселя, выполненной из термостабильного материала, в контролируемом плече; сопротивления 26-28 фазных обмоток электрической машины постоянному току; сопротивления 29-31 по-. стоянному току фаз сети, соединенных в звезду, для наглядности пересчитанные в треугольник.

Устройство работаеу следующим образом.

Схема представляет собой "трехплечевой" (тройной) мост, В первое плечо. входят резисторы 22, 26, 27, во второе †. 27, 23, 28 и в третье—

23, 28, 22, 26, При этом в одной диагонали каждого плеча (моста) межв точками е и d подключен выход стабилизатора 8 напряжения от источника 17 постоянного тока, а в другой диагонали между точками А-В, В-С, С-А включены сопротивления постоянному току фаз сети 29, 30, 31.

1575259 6 тельного индикаторного прибора как при ручной. балансировке моста, Из изложенного следует, что в диа1 гоналях А-В В-С С-А тока не будет, 5 з у а следовательно, ке будет утечки постоянного измерительного тока в сеть, В контролируемой фазе, в рассматриваемом случае в фа" å В, ток будет равен

Иэ системы удав некий баланса . схемы видим, что балансировка схемы возможна при обеспечении равенства отношещй сопротивлений ветвей схемь

R22 R24+Р.25 Г23

l .26 R27 R28

При изменении двух сопротивлений, например сопротивлений К 22, R 23, балансировку схемы можно осуществить либо ручньхл способом, либо автоматиtt к и 1

Ручным способом балансировка пролзводится следующим образом, При отключенной сети источника постоянного тока и трехфазной обмотки электрической машины с помощью одного из приборов (двойного или оди нарного моста и омметра) измеряют сопротивление постоянному току-контролируемой фазной обмотки, например

R 27, далее определяют отношение суммы сопротивлений известного,образцового сопротивления R 24 и сопротивления R 25 к сопротивлению Р. 27 ° Путем измерений Р 26, R 28 и регулировки

R. 22, R 23 добиваются равенства отношений .В. 22 R 23 R 24 + R 25

R 26 R 28 R 27

При подключении обмотки электрической машины к линейным выводам

А, В, С мост будет сбалансирован °

Балансировка моста может быть выполнена и методом последовательных приближений. При отключенной сети, подсоединив к точкам А-В индикаторный прибор, резистором В. 22 добиваются нулевого показания индикатора, затем, подключив прибор к точкам В-С, добиваются баланса резистором R 23, и так далее до тех пор, пока потенциалы точек А, В, С не станут одинаковыми, Автоматическая балансировка схемы.

При отключенной сети подают питание на операционные усилители и регуляторы сопротивлений 16, 17, Еули мост несбалансирован, то потенциалы точек А, В, С неодинаковые, на входы усилителей действуют сигналы рассогласования, которые после усиления подаются на регуляторы сопротивлений, которые изменяют сопротивления R 22, R 23 в сторону уменьшения сигнала рассогласования до нуля.

Таким образом, мост сбалансирован.

Качество балансировки может быть проверено с помощью высокочувствиПст

R 24 + -В. 25 + R 27

rpe U — стабилизированное регулируемое напряжение;

R 24 — образцовое сопротивление, R 24 = constК 25 — термостабилькое сопротивлен11е фазе1ОИ обмотки дрос селя.

20 При неизменном токе B контролируе-мой обмотке постоянное напряженке на фазной обмотке пропорциональна сопротивлению постоянному току фазкой обмотки, Ток в ветви о;1яс г=я как

25 Пэь

R 24 должен быть стабильным по величине (I = const) и равняться эада11кой нор— ме (I = 1„ор,„,„), при этом напряженке

3д на сопротивлении R 24 будет равно нор— ме:

П„= Т„, R 24.

Напряжение с Гс 24 подается ца неинвертирующий вход операционного ускли35 теля 15, на инвертирующий вход которого подается стабилизированное напряжение со стабилизатора фиксиро11-,íкого напряжения, Напряжение на входе усилителя пропорционально разности капряжеп11й ка входе, В случае I =- I руд разность напряжений на выходе операционного усилителя равна нулю, регулятор сопротивления не работает, 15 При работающей машине обмотки нагреваются, сопротивление постоянному току контролируемой фазной обмотки имеет приращение, что приводит к изменению тока в ветви и соответствен— но к отклонению напряжения на сопротивлении R 3 от нормы. На выходе уси— лителя 8 формируется разностный сигнал рассогласования, который отраба.тывается регулятором сопротивлений, при этом изменяется положение движка потенциометра стабилизатора регули— руемого напряжения, что вызывает изменение напряжения на выходе регу, лируемого стабилизатора, которое прп1575259

30 водит к изменению тока в контролируемой ветви, пока ток не станет равен норме, а разностный сигнал на выходе усилителя 12 равным нулю, Изменение напряжения U на диагонали моста не вызывает разбаланса схемы. Следовательно,:схема сбалансирована, нет утечки измерительного тока в сеть, ток в ветви постоянен по величине и равен норме, следовательно," устранено влияпие распределения тока по ветвям на точность изме-. рений, Ъ

При асимметрии сопротивлений постоянному току фазных обмоток из-за неравномерного их нагрева или других причин сопротивления фазных обмоток изменяются на разные величины, что приводит к разбалансу схемы и утечке, измерительного тока в сеть. В этом случае возникает разность потенциалов между точками А-.В, В-С, которая воспринимается операционными усилителями как сигнал рассогласования, 25 который после усиления будет отработан регуляторами сопротивлений, за счет изменения R 1, R 2 с помощью регуляторов сопротивлений баланс моста восстанавливается, При этом ток в контролируемой фаэной обмотке подцерживается постоянным и равным норме.

Напряжение на фаэной обмотке U можно определить как

Псу = Пст — Т но ма (R 24 + R 25)

Напряжение на .термостабильном сопротивлении постоянному току фазной обмотки дросселя R.25 и на эталонном сопротивлении R 24 при I = I q О равно константе, обеспечивают его равенство напряжению на выходе стабилизатора фиксированного напряжения, На блок вычитания напряжений, выполненный, например как операционный усилитель с дифференциальным входом, на неинвертирующий вход подают напряжение с выхода стабилизатора регули руемого напряжения U,,а на инвертирующий вход — напряжение с выхода стабилизатора фиксированного напряжения, При коэффициентах усилителя снимают напряжение, равное напряжению на контролируемой фазной обмотке,,при этом стабилизатор является хоро55 шим фильтром для переменной составляющей, При необходимости коэффи- . циент передачи операционного усилите-.. ля по инвертирующему и неинвертирующему входам легко можно сделать большие единицы, что важно при измерении малых значений напряжений на фазной обмотке.и приводит к повышению точности.

Если установить фиксированное напряжение на входе блока вычитания равным сумме напряжений на сопротивлении постоянному току фазной обмотке дросселя, на эталонном сопротивлении и на сопротивлении фазной обмотки в

13 и холодном состоянии, то напряжение на выходе блока вычитания пропорционально приращению сопротивления постоянному току фазной обмотки электрической машины, Следовательно, повышаются удобства эксплуатации.

При пуске электрической машины могут возникать перенапряжения в сети, которые могут повредить высокочувствительную аппаратуру, так как непосредственно действуют на входы операционных усилителей. Блок защиты от перенапряжений ограничивает напряжение на линейных выводах А, В, С, предохраняет входы усилителей от бросков напряжения, что повышает надежность работы схемы. Блок выделения переменной составляющей, в качестве которогo могут. быть использованы конденсаторы, пропускающие высокочастотные сигналы перенапряжения на вход блока защиты от перенапря" жений, исключает возможность утечки измерительного тока через блок защиты, Таким образом, предлагаемое уст- ройство позволяет повысить точность и быстродействие измерения превышения температуры обмоток электрических машин, расширить диапазон по мощности испытуемых машин, т,е ° в целом расширить пределы измерения при заводских испытаниях электрических машин без отключения их от сети, повысить удобства эксплуатации и надежность работы устройства, Формула из обретения

Устроиство для измерения превышения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой, содержащее два переменных резистора, первые концы которых соединены с соответствующими выводами трехфазного дросселя, а вторые концы соединены с клеммами для Подключения

1575259

Фиг.7

Составитель К.Шилан

Техред М;Моргентал Корректор С.Черни

Редактор Н,Швыдкая

Заказ 1789 Тираж 488 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 соответствующих фаз питающей сети, источник постоянного тока, измерительный прибор, два регулятора переменного резистора с реверсивными испол5 нительными механизмами, механически связанными с ползунками переменных резисторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, дополнительно введен третий регулятор переменного резистора, стабилизатор с фиксированным и регулируемым выходами, регулируемые выходы которого соединены соответственно с нулевой точкой трехфазных обмоток дросселя и клеммой для подключения нулевой точки электрической машины, к входу его подсоединен источник постоянного тока, в контролируемую фазу последовательно с фазной обмоткой дросселя подключен эталонный резистор, свободный вывод которого имеет клемму для подключения в третью фазу питающей сети, два операционных усилителя, неинверти- 25 рующие входы которых через соответствующие входы вновь введенных своих . блоков защиты от переменной составляющей сети соединены со свободным выводом эталонного резистора, инвертирую- 3р щие входы через другие входы своих блоков защиты от переменной состав.— .. ляющей сети соединены с соответствующими вторыми концами переменных резисторов, выходы операционных усилителей соединены с. входами своих регуляторов переменного резистора с реверсивными исполнительными механизмами, вход третьего регулятора переменного резистора соединен с выходом третьего вновь введенного операционного усилителя с дифференциальным входом, входы которого через вновь введенный третий блок .защиты от переменной составляющей подключены параллельно эталонному резистору, выход третьего регулятора переменного резистора соединен с входом управления стабилизатора регулируемого напряжения> входы операционного усилителя с дифференциальным входом подключены к фиксированным выходам стабилизатора и к входам вновь введенного блока вычитания напряжений, к другим входам которого подключены регулируемые выходы стабилизатора, к выходу блока вычитания напряжений подключен измерительный прибор, последовательно соединенные блок защиты от перенапряжений и блок выделения переменной составляющей, соответствующие выходы которого подключены к концам переменных резисторов и эталонного резистора, а вход блока защиты от перенапряжений имеет клемму для подключения к нулевому проводу,