Электрическая машина с устройством защиты

 

Изобретение относится к электротехни ке. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей встроенного блока защиты путем определения поврежденной катушечной группы. Электрическая машина с устройством защиты содержит датчики 1 магнитного потока, располохрн ные против катушечных групп обмотки статора по окружности в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора. Датчики 1 с номерами, отличающимися на 2, расположены на расстоянии полюсного деления, друг от друга. Выходы датчиков 1 с четными номерами подсоединены к инверсному входу 5 одного элемента И 3 и к прямому входу 4 другого элемента И 3 Выход каждого датчика 1 с нечетным номером и выход каждого элемента И 3 подлключены к входу соответствующего элемента 6 выдержки времени, а выходы последних подключены к информационным входам 8 элементов 7 памяти. Установочные входы 9 элементов 7 памяти соединены между собой, а их выходы под к элементу ИЛИ 10 и к указателю 11 повреждения секций. Выход элемента ИЛИ 10 подключен к исполнительному органу 12 Устройство обеспечивает не только защиту электрической машины от витковых замыканий, но и определяет поврежденную секцию обмотки статора. 1 з.п.ф-лы, 6 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<5п5 Н 02 K 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

М(ЕСОЮЗ 11 и,ити -т

Л "чг Г .И0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4412894/07 (22) 19.04.89 (46) 23.06.91.Бюл. ¹ 23 (71) Павлодарский индустриальный институт (72) М.Я.Клецель, А.В,Мануковский, Я,З.Чепелюк и О,И.Гаджиев (53) 621.313 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1046852, кл. Н 02 H 7/08, 1980 .

Авторское свидетельство СССР № 1046853, кл. Н 02 К 11/00, 1983, (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С УСТРОЙСТВОМ ЗАЩИ! Ы (57) Изобретение относится к электротехни ке. Цель изобретения — расширение фун;— циональных воэможностей встроенного блока защиты путем определения поврежденной катушечной группы. Электрическая машина с устройством защиты содержит датчики 1 магнитного потока, расположенные против катушечных групп обмотки ста.... Ы„„1658289 А1 тора по окружности в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора. Датчики 1 с номерами, отличающимися на 2, расположены на расстоянии полюсного деления друг от друга. Выходы датчиков 1 с четными номерами подсоединены к инверсному входу 5 одного элемента И 3 и к прямому входу

4 другого элемента И 3. Выход каждого датчика 1 с нечетным номером и выход каждого элемента И 3 подлключены к входу соответствующего элемента 6 выдержки времени, а выходы последних подключены к информационным входам 8 элементов 7 памяти. Установочные входы 9 элементов 7 памяти соединень между собой, а их выходы подключены к элементу ИЛИ 10 и к указателю

11 повреждения секций. Выход элемента

ИЛИ 10 подключен к исполнительному органу 12. Устройство обеспечивает не только защиту электрической машины от витковых замыканий, но и определяет поврежденную секцию обмотки статора. 1 з.п.ф-лы. 6 ил.

1658289

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электрических машин от повреждений обмотки статора.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей встроенного блока защиты путем определения поврежденной катушечной группы.

На фиг.1 показана схема размещения датчиков в электрической машине; на фиг.2 — то же, на подшипниковом щите; на фиг,3 — структурная схема блока защиты обмотки статора от повреждений; на фиг.4 — структурная схема блока защиты с дополнительными элементами памяти и выдержки времени; на фиг.5 — схема датчиков и элементов И; на фиг.б — схема выполнения указателя повреждения секций.

Устройство содержит датчики 1 магнитного потока, например герконы, количество и которых в два раза превышает число секций обмотки статора 2 электрической машины. Наличие двух датчиков на одну секцию объясняется необходимостью обеспечения высокой чувствительности защиты при больших изменениях величины намагничивающей силы в зависимости от режима работы машины. Чувствительность датчиков с четными и нечетными номерами различна.

В состав устройства входят логические элементы И 3 с одним прямым 4 и одним инверсным 5 входом, элементы 6 выдержки времени, элементы 7 памяти с одним информационный 8 и одним установочным 9 входами, элемент ИЛИ 10 с количеством входов п/3, равным числу секций обмотки статора 2, указатель 11 повреждений секций и исполнительный орган 12.

Датчики 1 магнитного поля расположены против катушечных групп обмотки статора 2 по окружности в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора 13 электрической машины, причем датчики 1 с номерами i и i+ 2 расположены на расстоянии одного полюсного деления (т) друг от друга. Выход каждого датчика 1 с четным номером подсоединен к инверсному входу

5 одного элемента И 3 и прямому входу 4 другого элемента И 3, а выход каждого датчика 1 с нечетным номером и выход каждого элемента И 3 — к входу соответствующего элемента 6 выдержки времени 6, выходы последних подключены к информационным входам 8 элементов 7 памяти, Установочные входы 9 всех элементов 7 памяти соединены между собой, а их выходы подключены к элементу ИЛИ 10 и к указателю 11 поврежденной секции. Выход элемента ИЛИ 10 подключен к исполнительному органу 12.

Датчики 1 представляют собой пороговые элементы, выдающие сигнал логической "1" при превышении величины намагничивающей силы определенного Ilopora срабатывания, и сигнал логического нуля при величине намагничивающей силы в месте их установки, меньшей порога отпускания. Порог срабатывания датчиков 1 с четными номерами выбирается из условия выдачи ими логического нуля при номинальной нагрузке.

Порог срабатывания датчиков 1 с нечетными номерами выбирается таким, чтобы при пуске в безаварийном режиме сигналы на их выходе были равны нулю. Позицией 14 обозначена кнопка "Сброс", Указатель 11 поврежденной секции выполнен в виде цепочек иэ токоограничительных резисторов 15 и светодиодов 16, каждый из которых подключен к соответствующему элементу 7 памяти (фиг.6). На фиг.4 показан фрагмент структурной схемы блока защиты обмотки статора 2 от повреждений с дополнительно введенными расширителями 17 импульсов и элементами 18 выдержки времени, Число расширителей 17 импульсов и дополнительных элементов 18 выдержки времени равно числу катушечных групп в обмотке статора.

Вход каждого расширителя 17 импульсов подключен к выходу соответствующего элемента 6 выдержки времени, а его выход — к входу соответствующего дополнительного элемента 18 выдержки времени, выход каждого дополнительного элемента 18 выдержки времени подсоединен к информационному входу 8 элемента 7 памяти. Сигнал на выходе расширителя 17 импульсов появляется одновременно с сигналом на его входе, а исчезает не сразу после исчезновения сигнала на входе. а через определенный промежуток времени Лтг. Работа дополнительного элемента 18 выдержки времени аналогична работе элемента 7 выдержки времени, они обеспечивают задержку передачи сигнала с входа на выход на время соответственно Лгэ и Ьг.

Пример конкретного выполнения датчиков 1 и элементов И 3 показан на фиг.5.

Здесь датчиками служат герконы 19-22 с замыкающими контактами. В то же время эти контакты, будучи соединенными последовательно с раэмыкающими контактами герконов 23 и 24, образуют схемы элементов И 3. Герконы 19, 20, 24 расположены рядом друг с другом, герконы 22 и 23 также расположены рядом друг с другом и отстоят от герконов 18 и 24 на одно полюсное деление t. Правые выводы герконов 19 и 20, 21

1658289 и 24 подсоединяются к входам соответствующих элементов 6 выдержки времени.

Рассмотрим работу блока защиты.

В режиме номинальной нагрузки и на холостом ходу электрической машины при отсутствии аварии сигналы на выходах всех датчиков 1 равны нулю, поэтому на выходах всех последующих элементов блока защиты присутствуют логические нули, исполнительный орган 12 не срабатывает.

При пусках и бросках нагрузки сигналы на выходах каждой пары датчиков 1 с четными номерами появляются и исчезают одновременно, так как в катушечных группах по равному количеству витков протекают одинаковые токи, создающие одинаковые

МДС, Поэтому на выходах элементов И 3 остается уровень логического нуля, а исполнительный орган 12 бездействует. Однако это верно только при соблюдении одновременно условий, когда все датчики 1 одинаковы и равноудалены от лобовых частей обмотки; все датчики 1 одинаковы и расположены строго на расстоянии г друг от друга, а обмотка двигателя строго симметрична. На практике эти условия обычно не выполняются, поэтому сигналы на входах каждого элемента И 3 появляются и исчезают с некоторым сдвигом во времени, на выходе последних присутствуют короткие всплески напряжения логической единицы длительностью Л t =- 0,002 ã..Однако на входы соответству<«цих зл ментов 7 памяти эти всплески не проходят из за >ого, что между выходами элементов l1 3 и входами элементов 7 памяти включены элементы 6 выдержки времени, пропускающие только импульсы с длительностью, превышающей Л t«« «. Поэтому в указанных режимах исполнительный орган 12 и указа ель 11 поврежденной секции также не срабатывают.

При замыкании между витками одной катушечной, руппы появляются короткоэамкнутые витки, ток в которых существенно отличается от тока в этих витках до замыкания, В результате магнитные потоки, создаваемые токами поврежденной и неповрежденной катушечных групп, значительно отличаются один от другого, временной сдвиг между появлением и исчезновением сигналов на выходах пар датчиков (i, < 2) существенно увеличится, поэтому сигнал с выхода одного из элементов И 3 проходит íà вход соответствующего элемента 7 памяти, на выходе элемента

ИЛИ 10 появляется сигнал логической единицы, запускающий исполнительный орган

12, который действует на отключение вы5

55 ключателя электрической машины. указатель 11 поврежденной секции выдает соответствующую информацию, после считывания которой можно вернуть устройство в исходное состояние нажатием на кнопку 14 "Сброс". Датчики 1 с нечетными номерами в описанных режимах влияния на работу блока не оказывают. Они вступают в работу только при возникновении виткового за>лыкании во время пуска, когда намагничивающая сила поврежденной катушечной группы возрастает иэ — sa большой кратности пускового тока и наличия короткозамкнутых витков.

Вырабатываемый соответствующим датчиком 1 с нечетным номером сигнал поступает на вход элемента 6 выдержки времени и далее блок защиты работает так же, как описано для случая возникновения замыкания в режиме нагрузки.

Выберем Лt = 0,002 с;Л1 = 0,01 с и

Л 1з =0,06 с, Тогда элемент 6 выдержки времени обеспечит отстройку от разновременности срабатывания датчиков расширителя

17 импульсов, превратит пульсирующий сигнал на выходе элемента б выдержки времени (при наличии аварии) в постоянный сигнал на входе дополнительного элемента

18 выдержки времени (3TQ необходимо для предотвраще«ия сброса дополнительного элемента 18 выдержки времени через каждые полпериг<да напр жен<»я про>1ышRå><нои частот«,), а дополнительный элемент 18 выдержки «ром<;><и пропустит сигнал о поврежде><ии о1<><г<тки с задержкой Л1з и не пропустит помп»у «<эз>«.кшую в результате какого-либо пеГ<э ° эдип<а процесса в питающей сети или «алек>рической машине.

При отсутствии аварии герконы 20 и 19 (а также 22 и 24) и другие пары герконов го чиглу катушечных <рупп обмотки < татора 2 переключаютгя почти одновременно, сигнал на выходе элементов 6 выдержки времени отсутствует и сигнал о неисправности не выдается. Герконы 19 и 21 (и анагогичные пары герконов других катушечных групп, не срабатывают, так как их чувствительность низка. Расстояние от этих герконов до nohoвых частей обмотки статора 2 выг<ирается таким, чтобы они не срабатывали лаже при пуске. Эти герконы срабатывают только при возникновении повреждений в обмотке статора при пуске.

При возникновении повреждения в какой — либо части обмотки статора 2 временной сдвиг между моментами замыкания и размыкания соответствующей пары герког нов существенно увеличится, поэтому сигнал логической единицы с левого (по схеме) 1658289 контакта геркона с замыкающим контактом проходит через элемент б выдержки времени и заставит сработать элемент 7 памяти.

На выходе элемента ИЛИ 10 появляется сигнал логической единицы, запускается исполнительный орган 12, действующий на отключение выключателя электрической машины, срабатывает указатель поврежденной секции.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает не только защиту электрической машины от витковых замыканий в любом режиме работы, но и определяет поврежденную секцию обмотки статора.

Технико — экономическая эффективность предлагаемого устройства состоит в уменьшении стоимости и времени послеаварийных ремонтов вследствие уменьшения размеров повреждений. и автоматического определения места повреждения обмотки статора.

Формула изобретения

1. Электрическая машина с устройством защиты, содержащая подшипниковые щиты, статор с катушечными группами обмотки, блок защиты последней от повреждений с исполнительным органом и первой группой датчиков магнитного потока внутри машины, расположенных равномерно по окружности и механически прикрепленных к подшипниковому щиту, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что. с целью расширения функциональных возможностей встроенного блока путем определения поврежденной катушечной группы, в блок защиты введены вторая

5 группа датчиков, каждый из которых расположен рядом с соответствующим датчиком из первой группы, симметрично относительно оси симметрии лобовой асти секции обмотки статора, элементы выдержки

10 времени, элементы памяти, элементы И и

ИЛИ и указатель поврежденной секции, причем выходы каждых двух датчиков первой группы, расположенных на расстоянии полюсного деления друг от друга, подключе15 ны к инверсному входу одного и прямому входу другого элементов И. выходы элементов И и датчиков второй группы — к входам элементов выдержки времени, выходы которых подключены к входам соответствующих

20 элементов памяти, выходы последних — к элементу ИЛИ и указателю поврежденной секции, а выход элемента ИЛИ вЂ” к исполнительному органу.

2. Машина по п.1, отличающаяся

25 тем, что, с целью повышения надежности в работе в переходных режимах, введены последовательно соединенные расширители импульсов и дополнительные элементы выдержки времени, включенные между основ30 ными элементами выдержки времени и элементами памяти, 1658289 емпу дкаяа аяю Pl

84ОРжегмаи

e puv

1658289 еиеняу 6 еиеиту б 28 фиг. о

Соста в и т -; 1ь н. 1 икано ров

Техред M.Ìoðråíòàë Корректор M. Максимишинец

Редактор А. Мотыль

Заказ 1719 Тираж 339 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Mo<:êâà, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательскии комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101