Способ определения сопротивления фаз трёхфазных машин электрических вращающихся с совмещёнными обмотками

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при испытаниях электрических машин - синхронных, асинхронных электрических двигателей и генераторов с совмещенными обмотками (обмотки типа «Славянка») и контроля качества их исполнения, а также может применяться в процессе разработки и исследования конструктивных решений энергоэффективных электрических машин с совмещенными обмотками и систем управления (контроллеров), адаптированных к использованию с такими машинами. Техническим результатом является возможность определения электрических потерь в совмещенных обмотках и создания адекватных схем замещения для систем управления электрическими машинами с совмещенными обмотками. Способ определения сопротивлений совмещенных обмоток определяет последовательность действий и математическую модель для определения значений сопротивлений совмещенных обмоток при параллельном соединении «звезды» и «треугольника» и заключается в следующем. Определяют значение сопротивления R3 между выводами обмотки 3 и 1, 1 и 2, 2 и 3, значения сопротивления между выводами - R31, R12, R23 соответственно. Определяют значение сопротивления R4 между выводами 1, 2, 3 обмотки и нейтральным выводом. Определяют значение сопротивления «звезды» Rs как разность утроенного значения R4 и значения R3: RS=3R4-R3. Определяют значение сопротивления «треугольника» Rd как отношение произведения сопротивления звезды R и разности утроенного значения R4 и R3 к разности удвоенного значения R4 и R3:

.

Способ может отличаться тем, что при наличии задач контроля качества исполнения обмотки электрической машины позволяет проводить проверку правильности выполнения совмещенной обмотки путем оценки отношения сопротивления «треугольника» Rd к сопротивлению «звезды» Rs, которое должно находиться в диапазоне 2,9-3,1. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к испытаниям электрических машин - синхронных, асинхронных электрических двигателей и генераторов с совмещенными обмотками (СО) типа «Славянка» («звезда в треугольнике»). Предложенный способ может использоваться для определения параметров указанных машин.

Известны способы определения сопротивления фаз трехфазных машин электрических вращающихся с обмотками, соединенными по типу подключения «звезда» или «треугольник» (ГОСТ 11828-86 «Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний»), при этом измерение сопротивления многофазных обмоток при наличии выводов начала и конца каждой фазы (далее - выводы 1, 2 и 3) производят пофазно, любым известным способом путем подключения к соответствующим выводам измерительного устройства, а при наличии отдельных выводов от частей фаз обмотки - отдельно для каждой части. При наличии промежуточных отводов какой-либо обмотки производят измерение между каждыми двумя соседними отводами, однако сумма измеренных при этом сопротивлений частей обмотки может отличаться от сопротивлений всей обмотки в целом. Если сопряжение фаз произведено внутри обмотки наглухо, то сопротивление измеряют между каждой парой линейных выводов.

При сопряжении фаз в «звезду» без вывода нейтрали сопротивление R1 фазы, прилегающей к выводу 1, определяют как половину значения, образованного разностью суммы сопротивлений между выводами 3 и 1, 1 и 2 и сопротивления между выводами 2 и 3:

где R31, R12, и R23 - значения сопротивлений, измеренных соответственно между выводами 3 и 1, 1 и 2, 2 и 3.

При сопряжении фаз в «треугольник» сопротивление R1 фазы между выводами 1 и 3 определяют как разность отношения удвоенного произведения значений R12 и R23 к значению, равному разности суммы значений R12 и R23 и значения R31, и половины значения, равного разности суммы значений R12 и R23 и значения R31:

Если расхождения в измеренных значениях сопротивлений R31, R12 и R23 не превосходят ±2% при сопряжении фаз в «звезду» или ±1,5% при сопряжении фаз в «треугольник», то сопротивление одной фазы определяют следующим образом:

- при сопряжении фаз в «звезду» - как среднее арифметическое трех сопротивлений Ru, поделенное на два:

- при сопряжении фаз в «треугольник» - как половина значения Ru, умноженного на три:

Этот способ выбран в качестве прототипа предложенного решения.

Недостаток прототипа заключается в том, что действующие стандарты не содержат способов определения сопротивлений СО типа «Славянка» (патенты РФ 111723 Обмотка асинхронного двигателя, 113090 Машина синхронная вращающаяся с совмещенной обмоткой, 2568646 Совмещенная обмотка электромашины для 2р=12, z=36, 132271 Однослойная совмещенная обмотка электрической машины для z1=24, 2538266 Совмещенная обмотка асинхронной машины для 2р=4, z=36,144399 Совмещенная обмотка тягового асинхронного двигателя, 2528179 Совмещенная обмотка асинхронной машины для 2р=2, z=18,2507664 Малошумный асинхронный двигатель и др.).

Отсутствие указанных способов может приводить к недостаточно достоверному определению такого важного технического параметра, как значения сопротивлений фаз электрических машин с обмотками типа «Славянка», что, в свою очередь, приводит к невозможности создания адекватных схем замещения для разработки эффективных алгоритмов и систем управления такими машинами, к невозможности наиболее полной реализации преимуществ СО в части энергоэффективности и эксплуатационных характеристик электрических машин, а также к необходимости создания более сложных методов и средств управления такими машинами.

На Фиг. 1 представлена схема измерения сопротивления при сопряжении фаз в «звезду», на Фиг. 2 - при сопряжении фаз в «треугольник».

Измеряют сопротивления R1 (Фиг. 1) и R2 (Фиг. 2) с помощью измерительного устройства. Исходя из методики, выбранной в качестве прототипа, и общей схемы соединения совмещенных обмоток, определяют сопротивления фаз следующим образом:

где Rs - сопротивление «звезды», Rd- сопротивление «треугольника».

Технический результат предполагаемого изобретения заключается в следующем:

1) реализованы возможности определения электрических потерь в СО;

2) создание адекватных схем замещения для разработки эффективных систем управления электрическими машинами с СО.

Для получения технического результата используют разработанную и верифицированную математическую модель для определения значений сопротивлений между выводами фаз совмещенных обмоток при параллельном соединении «звезды» и «треугольника».

Указанный технический результат достигается тем, что определена и верифицирована математическая модель для определения сопротивлений.

При параллельном сопряжении «звезды» и «треугольника» значения сопротивления между выводами 3 и 1, 1 и 2, 2 и 3 (Фиг. 3) определяют как отношение удвоенного произведения значений сопротивления «звезды» Rs и сопротивления «треугольника» Rd к сумме значения сопротивления «звезды» Rs, умноженного на три, и значения сопротивления «треугольника» Rd:

Сопротивления между выводами 1, 2, 3 и нейтральным выводом (Фиг. 4, 5) выражают как отношение произведения сопротивления «звезды» Rs и суммы значений сопротивления «звезды» Rs и «треугольника» Rd к сумме утроенного сопротивления «звезды» Rs, и сопротивления «треугольника» Rd, следующим образом:

Сопротивление «треугольника» Rd получают из (7) как отношение утроенного произведения значений сопротивления между выводами 3 и 1, 1 и 2, 2 и 3 R3 и сопротивления «звезды» Rs к разности сопротивления «звезды», умноженного на два, и сопротивления «звезды» Rs:

Из (8) также выводят сопротивление «треугольника» Rd как отношение разности квадрата сопротивления «звезды» и утроенного произведения значения сопротивления между выводами 1, 2, 3 и нейтральным выводом R4 и сопротивления «звезды» Rs к разности сопротивлений R4 и Rs:

Приравнивая выражения (9) и (10) из полученного уравнения выводят сопротивление «звезды» Rs как разность значения сопротивления между выводами 1, 2, 3 и нейтральным выводом R4, умноженного на три, и значения сопротивления между выводами 3 и 1, 1 и 2, 2 и 3 R3:

;

;

Для получения сопротивления «треугольника» Rd (11) подставляют в выражение (10) и получают выражение для Rd как отношение произведения сопротивления R3 и разности утроенного значения R4 и R3 к разности удвоенного значения R4 и R3:

Измеряют значения сопротивлений R31, R12, R23 - соответственно, сопротивления между выводами 3 и 1, 1 и 2, 2 и 3.

Определяют значение сопротивления R3 аналогично определению сопротивления R1 по формуле (2). Если расхождения в измеренных значениях сопротивлений R31, R12 и R23 не превосходят ±1,5% при сопряжении фаз в «треугольник», то сопротивление R3 определяют аналогично формуле (4).

Измеряют значения сопротивлений между выводами 1, 2, 3 и нейтральным выводом - соответственно, R1n, R2n, R3n. Определяют значение R4 как среднее арифметическое этих значений.

Затем с использованием выражений (11) и (12) определяют сопротивления «звезды» Rs и «треугольника» Rd.

Существует также вариант применения решения, при котором определяют, является ли обмотка электрической машины совмещенной (при наличии нейтрального вывода «звезды») и правильность выполнения совмещенной обмотки.

Для проверки правильности выполнения совмещенной обмотки вычисляют отношение сопротивления «треугольника» Rd к сопротивлению «звезды» Rs. При правильном выполнении совмещенной обмотки значение отношения должно находиться в диапазоне 2,9-3,1, что было установлено экспериментально.

Способ отличается тем, что позволяет с высокой достоверностью определять значения сопротивлений совмещенных обмоток при параллельном соединении «звезды» и «треугольника» и применять методику определения сопротивлений к электрическим машинам с обмотками, выполненными по технологии «Славянка».

Применение предполагаемого изобретения

Предполагаемое изобретение предназначено для применения в процессе испытаний машин электрических вращающихся с совмещенными обмотками и контроля качества их исполнения, а также в настоящее время применяется в специализированной лаборатории предприятия-заявителя в процессе разработки и исследования конструктивных решений энергоэффективных электрических машин с совмещенными обмотками и систем управления (контроллеров), адаптированных к использованию с такими машинами.

Подписи к фигурам

Фиг. 1. Схема измерения сопротивления при сопряжении фаз обмотки электрической машины в «звезду».

Фиг. 2. Схема измерения сопротивления при сопряжении фаз обмотки электрической машины в «треугольник».

Фиг. 3. Схема измерения сопротивления между выводами 3 и 1, 1 и 2, 2 и 3 при параллельном соединении «звезды» и «треугольника».

Фиг. 4, 5. Схема измерения сопротивления между выводами 1, 2, 3 и нейтральным выводом при параллельном соединении «звезды» и «треугольника».

Список источников

1. ГОСТ 7217-87. Машины электрические вращающиеся. Двигатели асинхронные. Методы испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 2003. - 41 с.

2. ГОСТ 11828-86. Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 2003. - 33 с.

1. Способ определения сопротивления совмещенных обмоток синхронных и асинхронных трехфазных машин электрических вращающихся, заключающийся в том, что:

- измеряют значения сопротивления между линейными выводами обмотки «треугольника» 3 и 1, 1 и 2, 2 и 3 - R31, R12, R23 соответственно и определяют значение R3 по формуле как разность отношения удвоенного произведения значений R12 и R23 к значению, равному разности суммы значений R12 и R23 и значения R31, и половины значения, равного разности суммы значений R12 и R23 и значения R31:

либо как половина утроенного значения среднего арифметического значений R31, R12, R23, если расхождения в измеренных значениях сопротивлений R31, R12 и R23 не превосходят ±1,5%:

- измеряют значения сопротивления между выводами 1, 2, 3 и нейтральным выводом (ноль) и определяют значение сопротивления R4 как среднее арифметическое измеренных значений;

- определяют значение сопротивления «звезды» Rs как разность утроенного значения R4 и значения R3:

Rs = 3R4 - R3;

- определяют значение сопротивления «треугольника» Rd как отношение произведения сопротивления R3 и разности утроенного значения R4 и R3 к разности удвоенного значения R4 и R3:

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предварительно вычисляют отношение сопротивления «треугольника» Rd к сопротивлению «звезды» Rs и сравнивают результат этого отношения со значением величин из интервала 2,9-3,1, при этом устанавливают правильность монтажа СО, если указанное отношение Rd/Rs попадает в указанный интервал.



 

Похожие патенты:

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.

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 устройствам диагностирования и быстродействующей защиты асинхронных двигателей. Устройство диагностирования и быстродействующей защиты асинхронного двигателя дополнительно содержит датчик магнитной индукции, размещенный в воздушном зазоре асинхронного двигателя и предназначенный для измерения мгновенных значений магнитной индукции, масштабированный сигнал о значении которой с выхода масштабирующего усилителя сигнала магнитной индукции поступает на блок полосовых фильтров, настроенных на частоты гармоник диагностических признаков, выходами подключенный к первым входам блока компараторов, вторые входы которых соединены с выходами формирователя амплитуд эталонных сигналов, соответствующих диагностическим признакам, выходы блока компараторов соединены с установочными входами блока триггеров и входами логического элемента ИЛИ, подключенного выходом к управляющему входу управляемого коммутационного аппарата, входы сброса блока триггеров объединены между собой и являются входом сброса кода ошибки, визуальное отображение которой осуществляется блоком индикации сигнала кода ошибки, входы которого подключены к выходам блока триггеров.

Изобретение относится к устройствам диагностирования и быстродействующей защиты асинхронных двигателей. Устройство диагностирования и быстродействующей защиты асинхронного двигателя дополнительно содержит датчик магнитной индукции, размещенный в воздушном зазоре асинхронного двигателя и предназначенный для измерения мгновенных значений магнитной индукции, масштабированный сигнал о значении которой с выхода масштабирующего усилителя сигнала магнитной индукции поступает на блок полосовых фильтров, настроенных на частоты гармоник диагностических признаков, выходами подключенный к первым входам блока компараторов, вторые входы которых соединены с выходами формирователя амплитуд эталонных сигналов, соответствующих диагностическим признакам, выходы блока компараторов соединены с установочными входами блока триггеров и входами логического элемента ИЛИ, подключенного выходом к управляющему входу управляемого коммутационного аппарата, входы сброса блока триггеров объединены между собой и являются входом сброса кода ошибки, визуальное отображение которой осуществляется блоком индикации сигнала кода ошибки, входы которого подключены к выходам блока триггеров.
Изобретение относится к испытательной технике и предназначено преимущественно для испытания электродвигателей стрелочных переводов. Сущность: стенд содержит панель управления и индикации (5), соединенную с контроллером (9), персональный компьютер (3), стабилизатор напряжения (14), генератор (7) и тахометр (8).

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.
Использование: для определения дефектов асинхронных электродвигателей. Сущность изобретения заключается в том, что при диагностике дефектов асинхронных электродвигателей выполняют в комплексе с тепловым контролем вибродиагностику и получают информацию, которая позволяет безошибочно выявлять и подтверждать тот или иной вид дефекта.
Использование: для определения дефектов асинхронного электродвигателя. Сущность изобретения заключается в том, что измерение и анализ сигналов виброакустического сигнала, определение вида дефектов вибродиагностическим методом неразрушающего контроля.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электромеханического преобразования энергии, а именно в асинхронных машинах. Техническим результатом является автоматическое формирование оптимальной механической характеристики на всех режимах без применения реостатов, дросселей, реакторов, коммутационной аппаратуры, а также каких-либо электронных устройств.

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 электрических машинах. Техническим результатом является повышение точности защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения технического состояния короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных электродвигателей.

Группа изобретений относится к области электротехники и электроники, может быть использовано в устройствах электропитания, в устройствах накопления электроэнергии и т.п.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при испытаниях электрических машин - синхронных, асинхронных электрических двигателей и генераторов с совмещенными обмотками и контроля качества их исполнения, а также может применяться в процессе разработки и исследования конструктивных решений энергоэффективных электрических машин с совмещенными обмотками и систем управления, адаптированных к использованию с такими машинами. Техническим результатом является возможность определения электрических потерь в совмещенных обмотках и создания адекватных схем замещения для систем управления электрическими машинами с совмещенными обмотками. Способ определения сопротивлений совмещенных обмоток определяет последовательность действий и математическую модель для определения значений сопротивлений совмещенных обмоток при параллельном соединении «звезды» и «треугольника» и заключается в следующем. Определяют значение сопротивления R3 между выводами обмотки 3 и 1, 1 и 2, 2 и 3, значения сопротивления между выводами - R31, R12, R23 соответственно. Определяют значение сопротивления R4 между выводами 1, 2, 3 обмотки и нейтральным выводом. Определяют значение сопротивления «звезды» Rs как разность утроенного значения R4 и значения R3: RS3R4-R3. Определяют значение сопротивления «треугольника» Rd как отношение произведения сопротивления звезды R и разности утроенного значения R4 и R3 к разности удвоенного значения R4 и R3: .Способ может отличаться тем, что при наличии задач контроля качества исполнения обмотки электрической машины позволяет проводить проверку правильности выполнения совмещенной обмотки путем оценки отношения сопротивления «треугольника» Rd к сопротивлению «звезды» Rs, которое должно находиться в диапазоне 2,9-3,1. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх