Электрическая машина с блоком защиты

 

Использование: в электрических машинах с блоками сигнализации. Сущность: электрическая машина с блоком защиты содержит ротор 1, установленный на подшипниках 2 в заземленном корпусе 3. В статоре 4 выполнены пары с обмоткой 9. В активное железо статора запрессован электропроводный штифт 8, обеспечивающий электрическую связь статора с заземленным блоком защиты 9. Между статором и корпусом размещена диэлектрическая прокладка 10. Участок штифта, находящийся в рабочем зазоре и контактирующий с ротором, покрыт лаковой пленкой 11. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (1)) (5!)5 Н 02 К 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4840391/07 (22) 18.06.90 (46) 07.10.92. Бюл, М 37 (75) В.Я.Пряхин (56) 1. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины, M. Энергия, 1980, с.164.

2. US, А, 4359499, GOSB 21/00, Н02К

3/487, 1985. (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С БЛОКОМ ЗАЩИТЫ (57) Использование, в электрических машинах с блоками сигнализации. Сущность; электрическая машина с блоком защиты содержит ротор 1, установленный на годшипниках 2 в заземленном корпусе 3. В статоре

4 выполнены пары с обмоткой 9. В активное железо статора запрессован электропроводный штифт 8, обеспечивающий электрическую связь статора с заземленным блоком защиты 9. Между статором и корпусом размещена диэлектрическая прокладка 10. Участок штифта, находящийся в рабочем зазоре и контактирующий с ротором, покрыт лаковой пленкой 11. 3 ил.

1767628

Изобретение относится к сигнализации и электрическим. машинам, в частности к объектам. реагирующим на отклонения стабильного режима работы, сопряженных с электрическими машинами, и может быть использовано в электрической промышленности.

Известна электрическая машина с блоком защиты, содержащая заземленный корпус, ротор, статор с выдержанным между ними магнйтным зазором, пазы, выполненные в активной железе" статора, в которых уложены обмотка, подключенная к источнику ЭДС и датчики, выполненные в виде измерительной обмотки, подключенной к блоку защиты (1). Укладка измерительной обмотки заодно с обмоткой статора в одном пазу ограничивает функциональные возможности блока, а следовательно, снижает надежность работы машины. В частности затруднительно фиксирование проседания ротора вследствие износа подшипников, ибо при этом наносятся повреждения обмотке статора. Выполнейие проводника изолированным позволяет контролировать нагрузку:на валу, а выполнение без изоляции — наличие влаги, потенциала пробоя изоляции, Следовательно, известное устройство недостаточно функционально, что снижает надежность электрической машины в целом, Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является электрическая машина с блоком защиты, содержащая ротор, закрепленный в подшипниках заземленного корпуса, статор с магнитным зазором относительно ротора, пазы, выполненные в активном железе статора, в которых уложена обмотка, подключенная к источнику ЭДС и датчики, .размещенные в магнитном зазоре, связанные с заземленным блоком защиты, в которой торцом обмоток, обращенным к ротору, задана желообразная форма, с возможностью образования ло>кементов, на которых установлены клинья, с продольными разрезами и в них закреплены датчики, выполненные в виде отрезков неизолированного провода, соединенных между собой шлейфом (2), Приведенное устройство несколько расширяет функциональные возможности блока., а следовательно, и повышает надежность электрической машины. Это достигается выполнением датчиков из отрезков неизолированного провода и отделением их от обмоток статора диэлектрическими клиньями, Известное решение способствует контролю наличия в статоре влаги, проседания ротора, износа подшипников и

10

55 предупреждает короткое замыкание витков, уложенных в пазах статора."

Однако контролирующие функции электрической машины недостаточны. Это поясняется тем, что датчики, размещенные в продольных разрезах клиньев, изолированы от обмоток, что затрудняет счет потенциала пробоя изоляции. Решение задачи за счет выполнения ложементов и применения клиньев с отрезками неизолированной проволоки, соединенных между собой и под ключенных к заземленному блоку защиты, не существенно, поскольку ложементы, равно как и клинья, не обладают значительной жесткостью, что во время работы может привести узлы к разрушению, а машину — к заклиниванию. Это, а также функциональная недостаточность блока информируют о недостаточной надежности электрической машины в целом, Цель изобретения — повышение чувствительности защиты.

Поставленная цель достигается тем, что электрическая машина с блоком защиты снабжена диэлектрической прокладкой, размещенной между статором и корпусом, а датчик выполнен в виде штифта, запрессованного в железо статора между его пазами.

Выполнение датчиков в виде электропроводного штифта позволяет повысить собственную надежность за счет упрощения и увеличения геометрического сечения.

Упрощение заключается в исключении множества отрезков проводников, связанных между собой электропроводным шлейфом, а также — в исключении множества электрических контактов, склонных к окислению, Увеличение геометрического сечения способствует увеличению площади контактирования датчика с сигнализаторами отклонения от нормального режима работы, а именно ротором, влагой, статором. Сокращение сборочных элементов и увеличение сечения штифта как токопроводящего элемента конструкции отвечает цели гехнического решения.

Связь штифта с активным железом статора характеризуется признаком статики

"запрессован", как наиболее полно отвечающему критерию надежность, ибо установка, введение или размещение штифта в предварительно выполненном пазе или отверстии не ответит требуемому уровню надежности, поскольку для выявления потенциала на железе статора при пробое изоляции между датчиком и статором необходимы жесткость и хороший электрический контакт. Этот признак является существенным, поскольку он необходим для реализации поставленной задачи, Вместе с тем, 1767628 связь штифта с железом статора повышает площадь контроля.

"Запрессовка" штифта между пазами с возможностью пересечения магнитного зазора, информирует об отсутствии воздейст- 5 вия, например, со стороны ротора; через клинья, на торцы выступающих обмоток, уложенных в пазах статора, что снижает вероятность их деформации. Пересечение же штифтом магнитного зазора одновременно 10 предохраняет обмотки, уложенные в пазах активного железа,от деформации ротором-и повышает чувствйтельность к износу под- шипников, в которых закреплен ротор, что способствует повышению надежности 15 предлагаемого устройства.

Одновременно следует подчеркйуть," что совокупность предложенных отличий, а именно выполнение датчика в виде штифта, запрессованного в активное железо стато ра 20 между пазами с возможностью riepecÆåíÌÿ" магнитного зазора, позволяет упростить механизм крепления датчиков и устройство токосъемных узлов, т. е. устранить ложементы, выполненные на торцах обмоток, кон- 25 тактирующие с клиньями, снабженными продольными разрезами, в которых размещены отрезки не изолированных проводников, соединенных между собой шлейфом как склонные к разрушению в результате 30 отсутствия жесткости и надежной связи между собой, Следовательно, повышение надежности узлов путем упрощения пбзволяет получить эффект, отраженный целью данного изобретения, Наряду с этим, связь 35 датчика со статором электрической машйны и достигнутая при этом высокая контроли= руемая площадь позволяют блоку защиты контролировать дополнительную функцию, в частности ток утечки, выявляемый при 40 пробое пазовой изоляции, т,к, потенциал пробоя независимо от удаленностй штифта (или паза с обмоткой, в которых имеется пробой) равномерно передается по всей поверхности статора и снимается датчиком, 45

Расширение функциональной возможности блока по регистрации пробоя повышает надежноСть электрической машины, Кроме того, регистрация износа подшипников (провеса ротора), согласно изо- 50 бретению, за счет пересечения зазора (или введение в него) датчиками существенно повышает надежность устройства, ибо исключающее,физическое воздействие, износ и разрушение клиньев, и деформацию обмо- 55 ток, уложенных в пазах активного железа статора.

Размещение диэлектрической проклад- "" ки между статором и корпусом электриче-" " ской машины отвечает функции блока по регистрацйй влаги для предупрежденйя пробоя. Хотя в прототипе указанная функция также отражается, например, путем блокирования клина влагой и замыкания сигнальной цепи через обмотку йа корпус (что. может вывести ее из строя), в данном техническом решении тоже достигается лишь блокированием прокладки, Это информирует о более высокой степени быстродействия блока защиты, которая обеспечивается преимущественно тем, что уровень размещения диэлектрической прокладки, установленной между статором и корпусом диэлектрической машины, значительно ниже уровня установки клина при активизации влаги сверху. Указанное прейм ущбство*; а такйе сохранейие колйчества блокируемых влагой участков в электрической машине, указывает на более высокую надежность, достигаемую при реализации устройства, Обеспечение поверхности штифта. обращенной к ротору, изоляционным покрытием способствует при контроле за проседанием ротора, оценке состояния йзноса подшипников измерительным йрибором блока защиты и прогнозированию остаточного истираемого ротором покрытия. Признак относится к уточнению выполнения датчика и является сущеСтвенным.

Кроме того, в диэлектрическое покрытие защищает датчик от электропроводной щели, наличие которой сйижает функциональность и надежность блока.

На фиг, 1 представлена электрическая машина с блоком защиты, продольный разрез; на фйг. 2 — то же, пЬперечный разрез; на фиг. 3 — блок защиты, схема, пример выполнения.

Электрическая машина с блоком защиты содержит ротор 1. установленный посредством подшипника 2 в заземленном (отмечено символом) корпусе 3. В статоре 4, размещенном относительно ротора 1 с магнитным зазором 5, выполнены пазы 6, в которых уложены обмотки электрической машины 7, подключенные к источнику ЭДС (не показан). В активное железо статора запрессован электропроводник-штифт 8, обеспечивающий жесткую электрическую связь статора 4 с заземленным (отмечено символом) блоком защиты 9, Между статором 4 и корпусом 3 электрической машины размещена диэлектрическая прокладка 10.

Участок штифта 8, пересекающий магнитный зазор 5, контактирующий с ротором 1, покрыт лаковой пленкой 11, На примере осуществления объекта блок защиты 9 может быть осуществлен на базе составных транзисторов с общим кол1767628 лектором, нагруженных исполнительным реле. Контакты реле задействованы в цепи питания звукового (или светового сигнализатора), а вторая группа — в цепи управления контактором коммутации электрической машины, К входу блока 9 подключен измерительный прибор. Однако блок защиты 9 может быть реализован и другим схемным решением, например, обеспечивающим изменение своего состояния с появлением потенциала на входе, Блок 9 питается от источника постоянного тока.(Е).

Предложение может быть реализовано на любом электродвигателе; например, типа АК 114-4, Для этого в активном железе статора 4 между пазами 8 выполняется канал, профиль которого соответствует профилю штифта 8, на глубину 50 — 60 мм.

Поверхность штифта 8, обращенная к ротору 1, может быть радиальной, соответствующая радиусу ротора 1 и высоте магнитного зазора 5. Материалом изготовления штифта (а их количество может быть равно 1-4 шт.) может быть алюминий, медь или другие высокопроводные материалы. Для обеспечения плотности контакта габариты канала несколько меньше габаритов штифта 8. После запрессовки радиальный участок 11 штифта полируется и покрывается лаком.

Связь штифта 8 с блоком 9 обеспечивается шлейфом, жестко связанным с торцом датчика-штифта 8. В качестве изоляционного материала прокладки 10 рекомендуется пропиточный лак класса А, а также могут быть использованы полиэтилентерефталатные пленки толщиной до 0,1 — 0,2 мм.

Для покрытия поверхности штифта, обращенной к ротору, изоляционным покрытием рекомендуется любой пропиточный лак, однако могут использоваться и другие .материалы.

Электрическая машина с блоком защиты обеспечивает отключение электрической машины при появлении в статоре влаги, проседании ротора и износа подшипников, электрическом пробое и изменении сопротивления пазовой изоляции обмоток, изменение сопротивления магнитного зазора, нагрузки на валу, а также звуковую и световую сигнализацию нарушения. режимов работы, При пробое и понижении сопротивления изоляции в обмотке 7 статора 4 ток через пазовую изоляцию (не показана), контактируемую с пазом 6, течет по активному железу статора 4, изолирован ному от корпуса 3 прокладкой 10, в направлении к жестко связанному с ним электропроводному штифту 8, выполняющему функцию датчика блока защиты 9.

Блок защиты 9 и корпус 3 электриче ской машины заземлены (обозначено символом), что позволяет снять потенциал со штифта 8, который изменит исходное со5 стояние транзисторов в блоке защиты 9 и включит испОлнительное реле, контакты которого блокируют одновременно элементы сигнализации и воздействуют на контактор, установленный в цепи коммутации

10 электрической машины (не показаны), и устанавливают ее, контролирующий прибор 6 показывает величину тока утечки, проходящего по указанной цепи, При износе подшипников 2 или просе15 дании ротора 1 изнашивается и протирается слой лаковой пленки 11, нанесенный на участок штифта 8, пересекающий магнитный зазор и контактирующий с ротором 1.

Об изменении толщины пленки 11 информи20 рует прибор 6, подключенный к входу блока защиты, а при окончательном ее истирании возникает прямой электрический контакт штифта 8 с ротором 1, связанными через подшипники 2 и корпус 3 с землей. Возник25 шая связь базу составного транзистора и замыкает на землю, срабатывает исполнительное реле и электрическая машина останавливается.

При попадании в электрическую маши30 ну влаги изменяется диэлектрическое состояние прокладки 10, прибор, подключенный к входу блока защиты и одновременно к штифту 8 информирует о состоянии сопротивления изоляции машины. При блокиро35 вании прокладки 10 влагой обеспечивается контакт между входом блока защиты 9 и заземленным корпусом 3 через блокированную влагой прокладку 10, статор 4 и штифт 8.

40 Увеличение нагрузки на валу электрической машины увеличит ток в обмотках 7 электрической машины и изменитсопротивление пазовой изоляции, что регистрируется измерительным прибором 6.9 и

45 способствует течению тока в активном железе статора 4, связанным с датчиком 8, включенным в цепь сигнализации и защиты блока 9, что позволяет перевести машину в режим "останов" по отмеченному принципу.

50 Применение датчика предложенной конструкции позволяет повысить достоверность сигнализации, быстродействие. Надежность датчика достигается упрощением за счет снижения сборочных элементов и

55 жесткостью крепления в статоре. При контроле проседания ротора возможно прогнозирование состояния износа подшипников путем оценки степени износа диэлектрического покрытия, размещенного между датчиком и ротором, что удовлетворяет цели

1767628

1 изобретения, При контроле овложнения статора эффективность срабатывания защиты достигнута быстродействием схемы, за счет снижения уровня (относительно горизонта) диэлектрической прокладки. Это в совокупности, а также достижение дополнительной функции контроля информирует об увеличении надежности электрической машины с блоком защиты.

Дополнительно техническое решение позволяет:. упростить конструкцию; повысить технологичность за счет снижения трудозатрат при сборке, сократить количество поврежденных электродвигателей, в том числе устранить затирание ротора об активное железо статора и увеличить ресурс работы.

Применение объекта в народном хозяйстве страны может и ринести экономический эффект, складывающийся, преимущественно, из снижения потребления новых электрических машин и расходов по их капитально-восстановительному ремонту в

15 — 20 раз, Формула изобретения

5 1, Электрическая машина с блоком защиты, содержащая ротор, установленный на подшипниках в корпусе, статор с пазами, в которые уложена обмотка, и датчик, размещенный в зазоре между статором и рото10 ром и выполненный в виде отрезка неизолированнОго провода. при этом корпус соединен с землей, а датчик подключен

"к блоку защитыкоторый заземлен, о т л ич а ю щ а я с я тем, Что с целью йовышения

15 чувствительности защиты, она снабжена диэлектрической -прокладкой, размещенной между статором и корпусом, а датчик выполнен в виде штифта, запрессованного в железо статора между его пазами.

20 2. Машина и о п; 1, отличающаяся тем, что поверхнбсть штифта, обращенная к ротору, снабжена изоляционным покрыти- ем. 1

1767628 1

Составитель В.Пряхин

Техред М.Моргентал Корректор А.Козориз

Редактор Т.Федотов

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

Заказ 3555 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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