Устройство для контроля исправности стержней ротора короткозамкнутого асинхронного электродвигателя

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для диагностики технического состояния короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных электродвигателей в условиях эксплуатации. Устройство для контроля исправности стержней ротора короткозамкнутого асинхронного электродвигателя содержит 2 блока индикации (22. 23), 3 датчика тока (1-3), 3 блока возведения в квадрат (4-6) 1 сумматор (7). 2 блока дифференцирования (8, 9), 1 ключевой элемент

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 R 31/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К РВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

21) 4938908/21 . 22) 21.08.91 (46) 15.03.93. Бюл. ¹ 10 (71) Ивановский энергетический институт им.В.И.Ленина . (72) Л.В.Ковязин и А.В.Рассказчиков

6) Уманцев P.Á, Конструкция и ремонт кооткозамкнутых обмоток роторов крупных лектродвигателей. М,: Энергия, 1976, 80 с.

Авторское свидетельство СССР

¹ 542147, кл. G 01 R 31/04.

lj,¹ 1, 05.01.77.

Авторское свидетельство СССР

° ° . 1394176, кл. G 01 R 31/06, . № 17. 07.05.88.

Волгин Л.И„Ефимов А.В., Зарукин А.И.

Ф мплитудные селекторы (принципы построения, схемотехника)//ИКА. — 1963, N 4(18), с,30 — 40.

Изобретение относится к электроизмер Ательной технике и может быть использовано для определения технического состояния короткозамкнутых обмоток рогорфв асинхронных электродвигателей в условйях эксплуатации.

Цель предлагаемого изобретения — повышение надежности функционирования, чувствительности и достоверности путем контроля исправности стержней ротора в пусковом режиме работы электродвигателя, чтр устраняет влияние нагрузки на контролируемый параметр: введением блокировк, предотвращающей ложные срабатывания устройства при неполнофазнь|х и других несимметричных режимах работы не связанных с повреждением стержней ротора.... Ж„„1802346 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОСТИ СТЕРЖНЕЙ РОТОРА КОРОТКОЗАМКНУТОГО АСИНХРОННОГО

ЭЛ Е КТРОДВ ИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для диагностики технического состояния короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных электродвигателей в условиях эксплуатации. Устройство для контроля исправности стержней ротора короткозамкнутого асинхронного электродвигателя содержит 2 блока индикации (22, 23), 3 датчика тока (1-3), 3 блока возведения в квадрат (4 — 6) 1 сумматор (7), 2 блока дифференцирования (8, 9), 1 ключевой элемент (10), 2 пороговых элемента (17, 18), 2 блока ф задержки (19, 20), 1 логический элемент И, 3 фильтра низких частот (11, 12, 13), 1 максиселектор (14), 4 миниселектор (15), 1 блок вычитания (16). 1 ил.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит три измерительных датчика тока 1. 2, 3, включенные последовательно с обмотками статора контролируемого электродвигателя, три блока возведения в квадрат 4. 5, 6, сумматор

7, первый 8 и второй 9 блоки дифференцирования, ключевой элемент 10, три фильтра низких частот 11, 12, 13, максиселектор 14, миниселектор 15. блок вычитания 16, первый 17 и второй 18 пороговые элементы, первый 19 и второй 20 блоки задержки, логический элемент И 21, первый 22 и второй

23 блоки индикации. Выходы каждого из датчиков тока 1 — 3 соединены через соответствующие блоки возведения в квадрат 4-6 с входами сумматора 7. выход которого через

1802346 первый 8, второй 9 блоки дифференцирова. ния и ключевой элемент 10 соединен с первым блоком индикации 22, Выход одного из датчиков тока (например, фазы С, блок 3) соединен через первый 17 пороговый элемент и первый 19 блок задержки с первым входом логического элемента И 21, выход которого связан с управляющим входом ключевого элемента 10. Входы фильтров низкой частоты 11, 12, 13 соединены с выходами соответствующих блоков возведения в квадрат 4, 5, 6. Выход каждого из фильтров

11 — 13 соединен с одним из входов как мак. си-14, так и миниселектора 15, Выходы последних подключены к соответствующим 15 входам блока вычитания 16, выход которого через второй пороговый элемент 18 соединен с вторым входом логического элемента

И 21 и входом второго блока задержки 20, Выход последнего связан со вторым блоком индикации 23, В качестве датчиков тока 1-3 можно использовать штатные измерительные трансформаторы тока, установленные в ячейке

КРУ от которого питается контролируемый 25 электродвигатель.

В качестве порогового элемента 17 можно использовать электромеханическое или электронное токовое реле. Порог срабатывания выбирается соответствующим (2 — 3) 30 ! ном электродвигателя. Сигнал на выходе порогового элемента 17 появляется и сохраняется в течение всего времени пуска. Сигнал на выходе блока задержки (реле времени) 19 появляется с задержкой на вре- 35 мя действия апириодической составляющей пускового тока, которая, как показывает опыт, затухает с постоянной времени не более 0,25 с. Следовательно,.за время, не превышающее 0,8 с, апериодическая 40 составляющая практически полностью затухнет. Пуск крупных электродвигателей обычно длится несколько секунд (от 5-6 до

15 — 25 с). Этого времени вполне достаточно для определения повреждения стержней 45 ротора. Таким образом, задержка времени

0,8-1 с обеспечивает блокировку элемента

И 21 на время действия апериодической составляющей, что предотвращает ложные срабатывания и повышает устойчивость 50 функционирования" устройства. Пороговый элемент 18 может быть выполнен по схеме компаратора на операционном усилителе. В нормальном режиме на его выходе присутствует сигнал, соответствующий логический 55

"1", а при срабатывании — логическому "0".

Таким образом; при срабатывании порого- . вого элемента 18 блокируется" логический элемент И 21, ключ 10 запирается и сигнал

- на блок индикации 22 не поступает.

Максиселектор 14 и миниселектор 15 могут быть выполнены на полупроводниковых диодах или операционных усилителях по схемам приведенным в (4). На выходе максиселектора 14 будет сигнал, соответствующий максимальному из трех входных, а на выходе миниселектора 15 — минимальному. . Устройство работает следующим образом, При включении двигателя сигналы от датчиков тока 1-3 (например, трансформаторов тока)-поступают, соответственно, на входы блоков возведения в квадрат 4-6.

Квадраты трех фазных токов суммируются в сумматоре 7. На выходе сумматора 7 при симметрии и постоянстве фазных токов и отсутствии повреждения ротора будет постоянный ток. При обрыве стержней ротора в сигнале на выходе сумматора 7 появляется переменная составляющая,. указывающая на неисправность ротора. Первый блок дифференцирования 7 выделяет переменную составляющую на выходе сумматора 8.

Пусковой ток двигателя не остается неизменным во времени, а постоянно уменьшается в зависимости от величины скольжения. Вследствие этого, амплитуда сигнала на выходе первого блока дифференцирования 8 при отсутствии повреждения ротора будет равна не нулю, а некоторой постоянной величине. С целью увеличения чувствительности устройства исключается постоянная составляющая на выходе первого дифференцирующего блока 8 путем прохождения сигнала через второй блок дифференцирования 9. Переменный сигнал при повреждении ротора при открытом ключе 10 поступает на первый реагирующий орган 22, который фиксирует наличие повреждения ротора. В момент включения электродвигателя в пусковом токе появляется апериодическая составляющая, которая вызывает затухающие низкочастотные колебания в статорном токе, Время затухания низкочастотных колебаний порядка 0,5-0,8 с. На это время для устранения ложного сигнала требуется блокировка устройства.

При включении двигателя сигнал с датчика тока 3 приводит к срабатыванию первого порогового элемента 17. С выдержкой времени первого элемента задержки 19 сигнал логической единицы поступает на первый вход логического элемента И 21, Если на втором входе элемента И 21 тоже логическая 1, то на выходе элемента И 21 появится

1, которая поступает на управляющий вход ключа 10, приводя к его открытию, т.е. снимается блокировка на прохождение сигнала на первый реагирующий орган 22, 1802346

Для исключения ложной работы устройсТва при неполнофазной работе двигателя, несимметричном режиме работы сети и неИсправности датчиков тока 1 — 3 или блоков возведения в кадрат 4-6 сигналы с выходов ! к вадратов 4-6 после сглаживается фильтраи низкой частоты 11-13 подается на входы аксиселектора 14 и миниселектора 15, На в1ыходе блока вычитания 16 при несимметрии появится разность между сигналом мак1 симальной величины с выхода аксиселектора 14 и минимальным сигнал эм с выхода миниселектора 15. При значит льной несимметрии величина сигнала на в ходе блока вычитания 16 превысит велич ну уставки срабатывания порогового элемента 18 и на его выходе появится логический ноль, который заблокирует логич ский элемент И 21. Если несимметрия буд т длительнее выдержки времени второго э емента задержки 20, то произойдет сраб тывание второго реагирующего органа

2, сигнализирующего с несимметричном р Жиме.

Таким образом, по сравнению с известнЫм устройством предлагаемое имеет выше надежность функционирования, т.к. контррль производится в пусковом режиме работы электродвигателя, что исключает в ияние резкопеременной нагрузки на раб ту устройства. Кроме того, предатвращае ся ложная работа устройства при любых н симметричных режимах работы. Устройс во имеет высокую чувствительность, т.к. к нтроль производится в пусковом режиме р боты электродвигателя, Это обусловлено тем, что во время пуск электродвигателя за счет вытеснения ток в стержнях обмотки ротора происходит б лысее влияние повреждения стержней ратора на изменение тока статора.

Устройство позволяет осуществлять эксплуатационный контроль исправности стержней короткозамкнутого ротора асинхронного электродвигателя беэ вывода его из

5 работы и разборки.

Формула изобретения

Устройство для контроля исправности стержней ротора ко роткозамкнутого асинхронного электродвигателя, содержащее

10 блок индикации, три датчика тока, включенные последовательно с обмотками статора асинхронного двигателя, выходы которых через блоки возведения в квадрат соединены с соатветствующими входами суммато15 ра, а его выход подключен к входу первого блока дифференцирования, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены два пороговйх элемента, два блока задержки, логический элемент

20 И, три фильтра низких частот, максиселектор, миниселектор, блок вычитания и второй блок индикации, второй блок дифференцирования и ключевой элемент, соединенные последовательно, причем вход второго Gno25 ка дифференцирования подключен к выходу первого блока дифференцирования, а выход ключевого элемента — к блоку индикации, кроме того, вход первого порогового элемента подключен к одному из датчиков тока, 30 а выход через первый блок задержки — к первому входу элементов И, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента, входы фильтров низкой частоты . подключены к выходам блоков возведения в

35 квадрат, а их выходы к входам макси- и миниселекторов, выходы которых соединены с входами блока вычитания, выход последнего через второй пороговый элемент связан с вторым входом элемента И и вто40. рым блоком задержки, к выходу которого подключен второй блок индикации, 180234

Составитель Л.Ковязин

Техред М.Моргентал

Корректор М.Керецман

Редактор

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

Заказ 848 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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