Способ защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий

Использование: в области электроэнергетики для защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий в обмотках статора и ротора. Технический результат заключается в предотвращении повреждений от вибрации и, как следствие, в уменьшении времени и стоимости послеаварийного ремонта синхронной электрической машины при замыкании витков в обмотке ротора. Способ основан на измерении разности параметров магнитного поля лобового рассеяния в нескольких точках торцевой зоны. Из абсолютной величины разности измеренных параметров выделяют гармонические составляющие с частотами 2fcn и 2fcn/p, и если составляющая с частотой 2fcn превысит первую пороговую величину, то формируют сигналы о наличии виткового замыкания в обмотке статора, а если составляющая с частотой 2fcn/p превысит вторую пороговую величину, то формируют сигнал о наличии виткового замыкания в обмотке ротора, где n - произвольная величина, которая может принимать значения 1, 2, 3…; р - число полюсов, a fc - частота основной гармонической сети. 3 ил.

 

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий в обмотках статора и ротора.

Известен способ защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий, основанный на измерении разности параметров магнитного поля лобового рассеяния в нескольких точках торцевой зоны и формировании сигнала на отключение машины (А.С .№1046853. СССР. Опубл. в бюл. №37 07.10.87).

Однако этот способ не способен различать витковое замыкание в обмотках ротора от виткового замыкания в обмотке статора синхронного двигателя.

Наиболее близкими к предлагаемому способу является способ защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий, основанный на измерении разности параметров магнитного поля лобового рассеяния в нескольких точках торцевой зоны и формировании сигнала на отключение машины (Инновационный патент РК №21247, МПК Н02Н 7/08, Н02К 11/00. Официальный бюллетень №5, Промышленная собственность Опубл. 15.05.2009)

Однако этот способ также не способен различить витковое замыкание в обмотках статора от виткового замыкания в обмотке ротора синхронного двигателя.

Технический результат - расширение функциональных возможностей способа защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий.

Технический результат достигается тем, что из абсолютной величины разности измеренных параметров выделяют гармонические составляющие с частотами 2fcn и 2fcn/p, и если составляющая с частотой 2fcn превысит первую пороговую величину, то формируют сигналы о наличии виткового замыкания в обмотке статора, а если составляющая с частотой 2fcn/p превысит вторую пороговую величину, то формируют сигнал о наличии виткового замыкания в обмотке ротора, где n - произвольная величина; которая может принимать значения 1, 2, 3…; p - число полюсов, a fc - частота основной гармонической сети.

Способ защиты основан на том, что электродвижущая сила в произвольном датчике индуцируется переменными токами в неподвижной обмотке статора и постоянным током во вращающейся обмотке ротора. В результате электродвижущие силы двух диаметрально расположенных датчиков от неповрежденных обмоток статора и ротора равны по величине электродвижущей силы, а их разность равна нулю. Замыкание витков обмотки статора в области расположения одного из датчиков вызывает в них токи, которые многократно превосходят токи в этих витках до виткового замыкания. В результате электродвижущая сила этого датчика увеличится, а абсолютная величина появившейся разницы электродвижущих сил двух датчиков будет представлять собой электродвижущую силу с частотой 2fcn.

При витковом замыкании в обмотке ротора ток в этих витках равен нулю, намагничивающая сила этого полюса и электродвижущая сила, индуцируемая им последовательно во всех датчиках, тоже уменьшится. В результате абсолютная величина появившейся разницы электродвижущих сил двух датчиков будет представлять собой электродвижущую силу с частотой 2fcn/p.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известных технических решений последовательностью операций, так как из абсолютной величины разности измеренных параметров выделяют гармонические составляющие с частотами 2fcn и 2fcn/p.

Сравнение заявляемого технического решения с известными техническими решениями показывает, что приведенные операции известны. Однако использование их в указанной связи проявляет в заявляемом способе новые свойства.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ, где в торцевой зоне синхронного двигателя 1 переменного тока размещают датчики 2 и 3 индукции магнитного поля, который подключен к входу блока 4 выделения абсолютной величины разности электродвижущих сил этих датчиков. Выход блока 4 через блок 5 выделения гармонических с частотами 2fcn и 2fcn/p присоединяется к входам первого 6 и второго 7 пороговых элементов, выходы которых подключены к блоку индикации 8 и блоку 9 формирования отключающего сигнала. Выход блока 9 формирования отключающего сигнала подключается к цепи отключения выключателя 10 и автомату гашения магнитного поля машины. Датчики 2 и 3 магнитного поля могут выполняться, например, в виде катушки индуктивности. Блок 4 выделения абсолютной величины разности электрических сигналов этих датчиков представляет собой однополупериодный выпрямитель, а блок 5 аналоговые или цифровые полосно - пропускающие фильтры гармонических с частотами 2fcn и 2fcn/p, где n - произвольная величина; которая может принимать значения 1, 2, 3…; р - число полюсов, a fc - частота основной гармонической сети. Первый 6 и второй 7 пороговые элементы могут выполняться в виде реле с регулируемым порогом срабатывания, а блок 8 индикации в виде светодиодов. Блок 9 формирования отключающего сигнала представляет собой промежуточное реле, контакты которого подключены к отключающей цепи выключателя 10.

На фиг. 2 и фиг. 3 линиями 11 и 12 показаны осциллограммы электродвижущей силы датчиков 2 и 3 при витковом замыкании в обмотке статора и ротора в синхронном двигателе 1 переменного тока с числом пар полюсов р = 3, а линиями 13 и 14 абсолютная величина разности электродвижущих сил этих датчиков при этих видах замыканий.

В произвольном эксплуатационном режиме работы синхронного двигателя 1 переменного тока симметричные неподвижная обмотка статора с переменным током и вращающаяся обмотка ротора с постоянным током индуцируют в датчиках 2 и 3 равные по величине электродвижущие силы. Поэтому абсолютная величина их разности на выходе блока 4, а следовательно и сигнал с частотами 2fcn и 2fcn/p на выходе блока 5 будет равен нулю. В результате блок 8 индикации высвечивается сигнал НОМИНАЛЬНЫЙ РЕЖИМ и синхронный двигатель 1 остается в работе.

При витковом замыкании, например, в катушечной группе обмотки статора синхронного двигателя 1 переменного тока у датчика 2 ток в замкнувшихся витках значительно превосходит свое до аварийное значение, а его электродвижущая сила значительно увеличивается как это показано на фиг. 3. Поэтому на выходе блока 4 появится абсолютная величина разности электродвижущих сил датчиков 2 и 3, вид которой соответствует линии 13. При этом на входе первого порогового элемента 5 блока появится электродвижущая сила с частотой 2fcn, а на его выходе сигнал. И если она превысит пороговую величину блока 6, то на выходе этого порогового элемента также появится сигнал. Под действием этого сигнала блок 8 индикации высветит ВИТКОВОЕ ЗАМЫКАНИЕ В ОБМОТКЕ СТАТОРА, а блок 9 сформирует сигнал на отключение выключателя 10. Синхронный двигатель 1 отключится от сети.

При витковом замыкании в одном из полюсов обмотки ротора синхронного двигателя 1 переменного тока ток в замкнувшихся витках отсутствует, а его намагничивающая сила уменьшится. В результате электродвижущая сила датчика мимо которого проходит поврежденный полюс также уменьшится и будет такой как показано на фиг. З. Поэтому на выходе блока 4 также появится абсолютная величина разности электродвижущих сил датчиков 2 и 3, вид которой соответствует линии 14. При этом на входе второго порогового элемента 7 блока появится электродвижущая сила с частотой 2fcn/p. И если она превысит пороговую величину блока 7, то на выходе этого порогового элемента также появится сигнал. Под действием этого сигнала блок 8 индикации высветит ВИТКОВОЕ ЗАМЫКАНИЕ В ОБМОТКЕ РОТОРА, а блок 9 сформирует сигнал на отключение выключателя 10. Синхронный двигатель 1 отключится от сети.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в предотвращении повреждений от вибрации и как следствие в уменьшении времени и стоимости послеаварийного ремонта синхронной электрической машины при замыкании витков в обмотке ротора.

Способ защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий, основанный на измерении разности параметров магнитного поля лобового рассеяния в нескольких точках торцевой зоны и формировании сигнала на отключение машины, отличающийся тем, что из абсолютной величины разности измеренных параметров выделяют гармонические составляющие с частотами 2fcn и 2fcn/p, и если составляющая с частотой 2fcn превысит первую пороговую величину, то формируют сигналы о наличии виткового замыкания в обмотке статора, а если составляющая с частотой 2fcn/p превысит вторую пороговую величину, то формируют сигнал о наличии виткового замыкания в обмотке ротора, где n - произвольная величина, которая может принимать значения 1, 2, 3…; р - число полюсов, a fc - частота основной гармонической сети.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к низкооборотным асинхронным двигателям с питанием от электронного управляемого по частоте источника тока трапецеидальной формы.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройству связи и к модулю энергоснабжения для устройства связи. Технический результат – повышение технологичности.

Изобретение относится к способу контроля электромеханической приводной системы, содержащей инвертор, двигатель и привод. Для контроля электромеханической системы оценивают определенным образом падение напряжения питания двигателя, связанное с дефектами инвертора, оценивают коэффициент электромагнитного момента двигателя с учетом оценочного падения напряжения и рабочих данных, вычисляют электромагнитный момент двигателя на основании коэффициента электромагнитного момента и рабочих данных определенным образом.

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено для диагностирования причин высокого уровня искрения на коллекторе электрической машины. Техническим результатом является повышение достоверности диагностирования состояния коммутации коллекторных электрических машин за счет повышения информативности данных, получаемых в процессе измерения и обработки параметров сигнала импульсов напряжения, обусловленных искрением под щетками.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к динамоэлектрической машине. Технический результат – обеспечение сигнальной системы, надежно распознающей короткие замыкания обмотки.

Изобретение относится к двигателям. Устройство управления мотором приводной системы, содержащей мотор, трансмиссию, датчик температуры масла и механизм охлаждения, содержит контроллер, который управляет крутящим моментом мотора.

Изобретение относится к вентилятору, в частности к напольному или настольному вентилятору, такому как вентилятор для письменного стола, охладительная колонка или вентилятор на подставке.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам. Технический результат - устранение опасности возгорания машины при межвитковом замыкании обмотки статора.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение управления двумя механизмами при помощи одного подвижного рычага, что позволяет каждому механизму сохранять свою скорость закрытия без оказания влияния на другой механизм.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к магнитоимпульсным машинам. Технический результат – повышение КПД машины.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам. Технический результат - устранение опасности возгорания машины при межвитковом замыкании обмотки статора.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - предотвращение возникновения недопустимых динамических моментов на валах синхронных генераторов и асинхронных режимов при их параллельной работе, снижение отключаемых токов короткого замыкания, снижение величин мощностей отключаемых нагрузок, генераторов, снижение потребности в телеметрической информации.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах автоматического регулирования возбуждения синхронных электродвигателей. В способе управления током возбуждения синхронного двигателя в послеаварийных процессах энергосистемы измеряют величину cosϕ двигателя и текущее значение его угла нагрузки, поддерживают значение cosϕ на уровне 1,0 путем изменения в соответствующую сторону значения уставки контура регулирования тока возбуждения по отклонению напряжения статорной цепи, осуществляемого по пропорционально-дифференциальному закону, задают минимальное и максимальное значения рабочего диапазона угла нагрузки двигателя, при выходе величины угла из заданного диапазона прекращают воздействие на ток возбуждения по отклонению напряжения и ведут управление током возбуждения по величине отклонения угла нагрузки от заданного номинального значения, пока величина отклонения не изменит знак, после чего вновь начинают воздействовать на ток возбуждения по отклонению напряжения статорной цепи.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для защиты электрических машин от эксцентриситета ротора. Техническим результатом является повышение надежности и расширение области применения способа защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в технике релейной защиты и автоматики использоваться в качестве основной защиты для электродвигателей мощностью менее 2 МВт при наличии выведенной нулевой точки; для резервирования дифференциальной защиты электродвигателей мощностью 5 МВт и более; для резервирования дифференциальной защиты электродвигателей мощностью от 2 до 5 МВт в случае недостаточной чувствительности токовой отсечки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в технике релейной защиты и автоматики использоваться в качестве основной защиты для электродвигателей мощностью менее 2 МВт при наличии выведенной нулевой точки; для резервирования дифференциальной защиты электродвигателей мощностью 5 МВт и более; для резервирования дифференциальной защиты электродвигателей мощностью от 2 до 5 МВт в случае недостаточной чувствительности токовой отсечки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при пуске электродвигателя с регулируемой частотой вращения. Техническим результатом является исключение кратковременного запуска в обратном направлении вращения, если блокировка преодолевается во время приложения отрицательного пускового момента.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах питания асинхронных двигателей как общепромышленного, так и специального назначения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах питания асинхронных двигателей как общепромышленного, так и специального назначения.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение чувствительности защиты.

Использование: в области электроэнергетики для защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий в обмотках статора и ротора. Технический результат заключается в предотвращении повреждений от вибрации и, как следствие, в уменьшении времени и стоимости послеаварийного ремонта синхронной электрической машины при замыкании витков в обмотке ротора. Способ основан на измерении разности параметров магнитного поля лобового рассеяния в нескольких точках торцевой зоны. Из абсолютной величины разности измеренных параметров выделяют гармонические составляющие с частотами 2fcn и 2fcnp, и если составляющая с частотой 2fcn превысит первую пороговую величину, то формируют сигналы о наличии виткового замыкания в обмотке статора, а если составляющая с частотой 2fcnp превысит вторую пороговую величину, то формируют сигнал о наличии виткового замыкания в обмотке ротора, где n - произвольная величина, которая может принимать значения 1, 2, 3…; р - число полюсов, a fc - частота основной гармонической сети. 3 ил.

Наверх