Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических машинах переменного тока. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и области применения, повышение чувствительности. Способ защиты от эксцентриситета ротора машины переменного тока основан на измерении параметров внешнего магнитного поля машины и формировании сигнала на отключение. Сигнал с измеренными параметрами магнитного поля машины переменного тока преобразуют в однополярный, выделяют из него гармонические составляющие с частотами fc(ν-1/p) и fc(ν+1/p). Если величина хотя бы одной из частот превысит первую пороговую величину, то формируют сигнал о наличии эксцентриситета ротора. Если величина хотя бы одной из частот превысит вторую пороговую величину, то формируют сигнал на отключение машины от сети, где ν принимает значения 0, 1, 2…; p - число полюсов, fc - частота основной гармонической сети Использование способа защиты позволяет своевременно определить критическую величину эксцентриситета ротора и отключить электрическую машину от сети, а следовательно, сократить время и стоимость послеаварийного ремонта на таких машинах с любым числом полюсов. 3 ил.

 

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для защиты от эксцентриситета ротора электрических машин переменного тока.

Известен способ защиты от эксцентриситета ротора машины переменного тока, основанный на измерении параметров внешнего магнитного поля этой машины и формировании сигнала на отключение, в котором из внешнего магнитного поля асинхронного двигателя раздельно выделяют два дополнительных магнитных поля с частотами fc(p±1), где fc - частота основной гармонической сети [KZ 13724 А, МПК G01R 31/34, опубл. 14.11.2003, бюл. №11].

Однако этот способ обладает недостаточной чувствительностью, так как частоты дополнительных полей и основной гармонической сети близки по величине, а возможности реальных полосовых фильтров ограничены. Кроме того, его нельзя реализовать на машинах с числом пар полюсов p=1.

Наиболее близкими к предлагаемому способу является способ защиты от эксцентриситета ротора машины переменного тока, основанный на измерении параметров внешнего магнитного поля этой машины и формировании сигнала на отключение, в котором сигнал с измеренными параметрами внешнего магнитного поля машины переменного тока преобразуют в однополярный и выделяют из него гармоническую составляющую с частотой fcp, где p - число полюсов машины переменного тока; fc - частота основной гармонической сети [KZ 19628 А, МПК G01R 31/34; H01H 71/00, опубл. 16.06.2008, бюл. №6].

Однако и этот способ на электрических машинах переменного тока с числом полюсов p=1 сложно реализовать из-за того, что измеряемый сигнал по частоте совпадет с сигналом основной гармонической поля. По этой же причине он обладает недостаточной чувствительностью и может ложно работать в некоторых режимах эксплуатации машины переменного тока с допустимым эксцентриситетом ротора.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей и области применения, а также повышение чувствительности.

Поставленная задача решается за счет того, что сигнал с измеренными параметрами внешнего магнитного поля преобразуют в однополярный сигнал, затем из однополярного сигнала удаляют постоянную величину, равную D, а из получившегося сигнала выделяют гармонические составляющие с частотами fc(ν-1/p) и fc(ν+1/p), и если величина хотя бы части из них превысит первую пороговую величину, то формируют сигнал о наличии эксцентриситета ротора, а если величина хотя бы части из них превысит вторую пороговую величину, то формируют сигнал на отключение машины от сети, где ν может принимать значения 0, 1, 2…; p - число полюсов; fc - частота основной гармонической сети; D - постоянная величина размером от нуля до наибольшей величины однополярного сигнала.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного технического решения числом, последовательностью и назначением операций.

Сравнение заявляемого технического решения с известным техническим решением показывает, что такие 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 датчик 1 магнитного поля устанавливается на внешней поверхности электрической машины переменного тока 2. Выводы этого датчика подключают к входу блока 3 для преобразования электрического сигнала индукционного датчика в однополярный. В свою очередь выход блока 3 через блок 4 преобразования однополярного сигнала и блок 5 выделения гармонических составляющих с частотами fc(ν-1/p) и fc(ν+1/p) присоединяют к входам первого 6 и второго 7 пороговых элементов. При этом выход первого порогового элемента 6 подключен к блоку 8 индикации, а второго порогового элемента 7 через блок 9 формирования отключающего сигнала к цепи отключения выключателя 10.

Датчик 1 магнитного поля может быть выполнен в виде катушки индуктивности. Блок 3 преобразования электрического сигнала в однополярный. представляет собой двухполупериодный выпрямитель. Блок 4 представляет собой вычитающее устройство произвольного типа, а в качестве блока 5 выделения гармонических составляющих с частотами fc(ν-1/p) и fc(ν+1/p) используются, например, полосно-пропускающие фильтры с частотой, зависящей от числа пар полюсов и формы преобразования сигнала в однополярный.

Пороговые элементы 6 и 7 являются устройствами с фиксированным порогом срабатывания, причем у первого порогового элемента порог срабатывания ниже. В качестве блока 8 индикации можно использовать светодиод, который начинает светиться при достижении эксцентриситета ротора предельной величины, не опасной для дальнейшей эксплуатации электрической машины переменного тока. Блок 9 формирования отключающего сигнала можно выполнить в виде выходного промежуточного реле, которое срабатывает при появлении сигнала на выходе второго порогового элемента 7.

На фиг.2 и фиг.3 приведены осциллограммы напряжений U1, U3 и U4 на выходе датчика 1, а также блоков 3 и 4 неповрежденной электрической машины переменного тока с числом пар полюсов p=3 и при эксцентриситете ротора с двухполупериодным преобразованием сигнала. Кроме того, на этих же чертежах приведена зависимость Uг(fг) в виде спектра гармонических напряжений напряжения U4.

Во время работы по обмоткам электрической машины переменного тока протекают токи, которые формируют внутри него и на поверхности магнитное поле, параметры которого в известной степени зависят от наличия и величины эксцентриситета ротора. Это магнитное поле индуцирует в датчике магнитного поля электродвижущую силу, а на его выходе появляется напряжение U1. Это напряжение выпрямляется в блоке 3, а в блоках 4 и 5 из нее убирают постоянную составляющую величиной D и выделяют гармонические составляющие с частотами fc(ν-1/p) и fc(ν+1/p).

Если эксцентриситет ротора в электрической машине отсутствует, то при включении его в сеть гармонические с частотами fc(ν-1/p) и fc(ν+1/p) на выходе блоков 4 и 5 также будут отсутствовать. Поэтому сигнала не будет и на выходах первого и второго пороговых элементов 6 и 7, а также на выходе блоков 8 и 9 блока индикации и блока формирования отключающего сигнала. Машина остается в работе, а блок индикации указывает на нормальный режим работы.

При появлении эксцентриситета ротора в работающей электрической машине переменного тока в однополярном сигнале появятся гармонические с частотами fc(ν-1/p) и fc(ν+1/p). И если величина хотя бы одной из них превысит порог срабатывания первого порогового элемента 6, то на блоке индикации 8 появится сигнал о наличии эксцентриситета ротора. При этом машина остается в работе.

Если в однополярном сигнале хотя бы одна из гармонических с частотами fc(ν-1/p) и fc(ν+1/p) превысит порог срабатывания второго порогового элемента, то блок 9 сформирует отключающий сигнал и выключатель 10 отключит электрическую машину переменного тока от сети.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в своевременном определении критической величины эксцентриситета ротора и отключении электрической машины переменного тока от сети, а следовательно, в сокращении времени и стоимости послеаварийного ремонта на таких машинах с любым числом полюсов.

Способ защиты от эксцентриситета ротора машины переменного тока, основанный на измерении параметров внешнего магнитного поля этой машины и формировании сигнала на отключение, отличающийся тем, что сигнал с измеренными параметрами внешнего магнитного поля преобразуют в однополярный сигнал, затем из однополярного сигнала удаляют постоянную величину равную D, а из получившегося сигнала выделяют гармонические составляющие с частотами fc(ν-1/p) и fc(ν+1/p), и если величина хотя бы части из них превысит первую пороговую величину, то формируют сигнал о наличии эксцентриситета ротора, а если величина хотя бы части из них превысит вторую пороговую величину, то формируют сигнал на отключение машины от сети, где ν может принимать значения 0, 1, 2…; p - число полюсов; fc - частота основной гармонической сети; D постоянная величина размером от нуля до наибольшей величины однополярного сигнала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Устройство включает помещенные в корпус фильтры частот и соответствующие им интеграторы, блок обработки сигналов, порт с выводами на средства индикации и визуализации.

Изобретение относится к области испытаний обмоток якорей коллекторных электрических машин постоянного тока. Сущность: создают режим ударного импульсного возбуждения одновременно всех параллельных ветвей обмотки вращающегося якоря путем посылки импульсов напряжения возбуждения от генератора импульсных напряжений ГИН с частотой следования, например, 50 импульсов в секунду на коллектор относительно корпуса.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к испытательной технике и электрооборудованию, в частности может быть использовано для испытания электроприводов с асинхронными двигателями.

Заявленная группа изобретений относится к измерительной технике и, в частности, предназначена для мониторинга вала вращающейся машины. Способ мониторинга сигналов, имеющих отношение к валу вращающейся машины, содержит этапы, на которых принимают сигналы напряжения, имеющие отношение к валу, принимают сигналы тока, имеющие отношение к валу, вычисляют и анализируют тенденцию максимальных значений напряжения и тока по валу, вычисляют и анализируют тенденцию средних значений напряжения и тока по валу, вычисляют и анализируют тенденцию коэффициента гармоник напряжения по валу, принимают сигнал синхронизации, позволяющий синхронизировать принятый сигнал тока с колебательным сигналом возбуждения, разрешают по времени сигнал тока, связывают группу разрешенных по времени сигналов тока с неисправным состоянием, определяют неисправное состояние, используя максимальные значения напряжения и тока по валу, средние значения напряжения и тока по валу, коэффициент гармоник напряжения по валу и группу разрешенных по времени сигналов тока, и если имеется неисправное состояние, уведомляют пользователя о его наличии.

Изобретение относится к области электротехники и касается электрических машин и преобразователей угла. Предлагаемое устройство контроля содержит регулируемый стабилизированной источник постоянного тока (1), ключ (2), регулируемый резистор (3), первый усилитель (4), второй усилитель (5), компаратор (6), инвертор (7), первую схему И (8), мультивибратор (9), вторую схему И (10), первый счетчик (11), второй счетчик (12), первый регистр (13), второй регистр (14), компьютер (15), измеритель сопротивления (16), проверяемую электрическую машину (17), датчик углового положения (ДУП) (18), редуктор (19), электродвигатель (20), блок управления (БУ) (21), состоящий из следующих элементов: Т-триггера (22), третьей схемы И (23), реле (24) с его обмоткой (25) и с нормально замкнутым контактом (26), второго источника питания (27) и тумблера (28) СТАРТ.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться, в частности, для контроля качества пропитки изоляционным составом обмоток электродвигателей, катушек трансформаторов и дросселей.

Изобретение относится к электротехнике. В течение пуска и торможения выбегом электродвигателя одновременно проводят измерение мгновенных величин токов и напряжений на двух фазах статора и частоты вращения вала электродвигателя, определяют модуль вектора тока статора, преобразуют напряжения из естественной координатной системы в прямоугольную стационарную систему координат.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в судовых системах электродвижения с частотно-управляемым гребным электродвигателем при проведении приемосдаточных испытаний гребного электродвигателя (ГЭД) и системы электродвижения (СЭД) в условиях стенда.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к способам согласования магнитопроводов ротора и статора в двухмерных электрических машинах, и может быть использовано для технико-экономической и конструктивной совместимости концентрически расположенных магнитопроводов (внешнего ротора и внутреннего якоря с коллектором) двухмерных электрических машин-генераторов (ДЭМ-Г).

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для диагностирования электрических цепей, содержащих активное сопротивление и индуктивность, в частности обмоток электрических машин и аппаратов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для испытания синхронных машин на электромашиностроительных заводах, ремонтных предприятиях и при эксплуатации. Техническим результатом является повышение точности измерения КПД, расширение функциональных возможностей по величине передаваемой мощности. В способе нагрузки синхронной машины в качестве нагрузочной машины используют асинхронную машину с фазным ротором. Возбуждение ротора осуществляют от источника трехфазного тока с независимо задаваемой нулевой частотой, с поворотом поля ротора на любой заданный угол и возможностью нагрузки испытываемой машины в двигательном и генераторном режимах, в том числе и при углах нагрузки больше критического. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к диагностике технического состояния силового электрооборудования. Осуществляют запись зависимостей от времени напряжения и тока, потребляемых электродвигателем, выполняемую с помощью датчиков напряжения. Обрабатывают сигналы фильтром низких частот. Определяют расхождение амплитуд сигналов токов, напряжений и мощности каждой фазы. Рассчитывают коэффициенты несимметрии тока, напряжений, мощности и коэффициенты гармонических колебаний, используя фильтр низких частот. Отфильтровывают спектр исследуемых частот от общего сигнала. Затем определяют уровень влияния качества питающего напряжения в части наличия несимметрии, импульсов перенапряжения и высших гармонических составляющих и на основе получаемых данных с учетом текущего задания выходной координаты определяют техническое состояние электропривода и оценивают остаточный ресурс. Технический результат заключается в повышении эффективности обнаружении неисправности на ранней стадии возникновения. 1 ил.

Изобретение относится к области диагностики межвитковых замыканий и снижения сопротивления обмотки статора асинхронного электродвигателя относительно корпуса в сетях с глухозаземленной нейтралью. Способ заключается в измерении полных сопротивлений обмоток статора электродвигателя при номинальной частоте вращения ротора электродвигателя, а также в измерении тока утечки на корпус асинхронного электродвигателя совместно с измерением напряжения на корпусе электродвигателя относительно искусственной нулевой точки, образованной подключением фильтра напряжения нулевой последовательности к фазам питающей сети. Измерения сопротивлений производятся косвенным путем при помощи действующих значений токов и напряжений на обмотках статора электродвигателя. Измерение частоты вращения ротора электродвигателя производится с помощью датчика частоты вращения. Технический результат заключается в диагностировании межвитковых повреждений и снижения сопротивления изоляции относительно корпуса электродвигателя на ранней стадии развития, а также осуществления контроля целостности защитного проводника РЕ в системах TN-S, TN-C-S, или совмещенного нулевого защитного и нулевого рабочего проводников PEN в системе TN-C, или РЕ проводника в системе заземления ТТ. 1 ил.

Изобретение относится к диагностике обмоток электрических машин. Сущность: способ обнаружения короткого замыкания на землю во вращающейся электрической машине содержит подачу тестового сигнала на заданной частоте на обмотку, измерение электрического параметра сигнала отклика в обмотке, являющегося результатом поданного тестового сигнала, и обнаружение короткого замыкания на землю на основании измеренного значения электрического параметра. При этом непрерывно определяют частоту сигнала отклика и сбрасывают измеренное значение, соответствующее определенной частоте, когда эта частота отклоняется от заданной частоты при первом пороговом значении. Технический результат: повышение надежности обнаружения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при разработке электроприводов для систем автоматического управления летательными аппаратами. Техническим результатом является повышение точности формирования требуемой механической характеристики электропривода. В способе формирования механической характеристики электропривода передаточным числом редуктора формируют отношение пускового момента к скорости холостого хода требуемой механической характеристики, а их абсолютные значения обеспечивают напряжением питания электродвигателя. Фактором, оптимизирующим электропривод, является то, что требуемая механическая характеристика электропривода обеспечивается минимальными значениями передаточного числа редуктора и напряжения питания электродвигателя. 1 ил.

Предложенное изобретение относится к электротехнике и предназначено для диагностирования статических и динамических эксцентриситетов в электрических машинах автономных объектов, как в процессе эксплуатации, так и в процессе испытаний, например авиационных генераторов. Согласно предложенному способу диагностирования электрической машины измеряют электродвижущую силу в момент холостого хода электрической машины на номинальной частоте вращения ротора, сравнивают ее с эталонной величиной, характеризующей исправное состояние электрической машины, и при расхождении измеренной электродвижущей силы и эталонной по величине измеренной электродвижущей силы рассчитывают величины статических и динамических эксцентриситетов. По разложению осциллограммы измеренной электродвижущей силы в ряд Фурье рассчитывают уровень колебаний. Кроме того, по величинам статических и динамических эксцентриситетов, а также по уровню колебаний судят о техническом состоянии электрической машины в режиме реального времени. Технический результат: повышение точности диагностики электрической машины, введение возможности определения не только количественных, но и качественных характеристик дефекта (например, типа эксцентриситета - статический или динамический), упрощение технической реализации диагностики, а также возможность диагностики в режиме реального времени. 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах для анализа и контроля метрологических характеристик измерительных трактов систем, построенных на базе асинхронного двигателя с преобразователем частоты. Сущность: в двух фазах электродвигателя с помощью бесконтактных датчиков тока производят измерение и запись мгновенных значений токов статора асинхронного двигателя. Осуществляют преобразование записанных сигналов в цифровую форму. Данные обрабатывают и строят расчетно-экспериментальный годограф пространственного вектора тока статора. По геометрическим характеристикам, к которым относят площадь, форму, значения углов между базовыми векторами, коэффициент эллиптичности, проводят определение и анализ метрологических характеристик каналов контроля и управления системы «преобразователь частоты - асинхронный двигатель», а также проверяют питающую сеть по показателям качества электроэнергии. Технический результат: упрощение контроля метрологических характеристик систем управления асинхронных электроприводов, упрощение процедуры оценки погрешностей без отключения от производственного цикла, повышение достоверности прогнозирования времени появления отказов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматизированной идентификации параметров электропривода с асинхронными электродвигателями. Технический результат - расширение области применения. Устройство содержит трехфазный асинхронный электродвигатель, параметры которого подлежат оцениванию, датчики фазных напряжений статора, датчики фазных токов статора, преобразователь фазных напряжений и преобразователь фазных токов статора, позволяющие преобразовывать фазные напряжения и токи статора в напряжения и токи обобщенной машины, настраиваемую модель асинхронного электродвигателя, пять блоков вычисления оценок параметров, сумматоры. Устройство позволяет оценивать параметры, переменные величины и частоту вращения асинхронного электродвигателя без использования датчиков частоты вращения, углового ускорения и устройств дифференцирования. 8 ил.

Изобретение относится к способу адаптации обнаружения короткого замыкания на землю к изменению состояния электрической машины. Сущность: электрическая машина находится в первом состоянии машины, первое опорное значение определяется для измеряемых значений электрической величины. Обнаружение короткого замыкания на землю содержит непрерывное измерение электрической величины в обмотке и обнаружение короткого замыкания на землю на основе измеряемых значений электрической величины и первого опорного значения. Способ содержит прием сигнала (101, 102), обнаружение изменения состояния машины на основе принятого сигнала (120) и изменение на второе опорное значение для измеряемых значений электрической величины, когда обнаруживается изменение состояния машины, причем второе опорное значение отличается от первого опорного значения (100). Технический результат: повышение точности обнаружения короткого замыкания на землю при изменении рабочего состояния машины. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области диагностики технического состояния электрических приводов, например электроприводов прокатных станов в металлургическом производстве, на основе анализа параметров тока, напряжения, скорости и управляющего задания с применением рекуррентной искусственной нейронной сети. Технический результат: повышение точности и достоверности диагностирования аварийных состояний электропривода на работающем оборудовании в ранней и ненаблюдаемой стадии их возникновения, что предупреждает внезапную аварийную остановку электропривода и позволяет существенно снизить расходы на ремонт. Сущность изобретения: с определенным интервалом времени производится замер тока, напряжения, скорости и управляющего задания электропривода, преобразование параметров в цифровую форму и передача в персональный компьютер для обработки. Программно реализованная и обученная на конкретном электроприводе перед его эксплуатацией рекуррентная нейронная сеть воспроизводит динамику параметров электропривода, после чего производится сравнение результата динамики нейросетевой модели с реальной динамикой электропривода. В неисправном электроприводе возникает отклонение динамики его параметров от модели и рассчитывается функция рассогласования динамики. По характеру функции рассогласования динамики производится оценка технического состояния и прогноз ресурса электропривода. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических машинах переменного тока. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и области применения, повышение чувствительности. Способ защиты от эксцентриситета ротора машины переменного тока основан на измерении параметров внешнего магнитного поля машины и формировании сигнала на отключение. Сигнал с измеренными параметрами магнитного поля машины переменного тока преобразуют в однополярный, выделяют из него гармонические составляющие с частотами fc и fc. Если величина хотя бы одной из частот превысит первую пороговую величину, то формируют сигнал о наличии эксцентриситета ротора. Если величина хотя бы одной из частот превысит вторую пороговую величину, то формируют сигнал на отключение машины от сети, где ν принимает значения 0, 1, 2…; p - число полюсов, fc - частота основной гармонической сети Использование способа защиты позволяет своевременно определить критическую величину эксцентриситета ротора и отключить электрическую машину от сети, а следовательно, сократить время и стоимость послеаварийного ремонта на таких машинах с любым числом полюсов. 3 ил.

Наверх