Способ определения средней температуры короткозамкнутой обмотки асинхронного двигателя



Способ определения средней температуры короткозамкнутой обмотки асинхронного двигателя
Способ определения средней температуры короткозамкнутой обмотки асинхронного двигателя
Способ определения средней температуры короткозамкнутой обмотки асинхронного двигателя

 


Владельцы патента RU 2589453:

Научно-производственное объединение "ЭЛСИБ" открытое акционерное общество (RU)

Изобретение относится к электромашиностроению. Способ заключается в том, что регистрируют затухающее напряжение статора, индуктированного затухающим полем ротора, при отключении из состояния холостого хода холодной и горячей машины. Определяют постоянные времени То хол и То гор когда напряжение статора затухает до величины 0,368 начального напряжения Uо перед отключением и затем определяют среднюю температуру короткозамкнутой обмотки для меди по формуле:

,

где tхол - температура ротора при первом измерении в холодном состоянии, tохл - температура охлаждающей среды при измерении в горячем состоянии. Технический результат заключается в возможности измерения средней температуры короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя по изменению сопротивления при постоянном токе. 2 ил.

 

Предлагаемое решение относится к области электромашиностроения, может быть использовано при испытании машин, а также в эксплуатации.

Отсутствие изоляции в короткозамкнутой обмотке асинхронного двигателя не уменьшает значимости ее температуры в надежности и долговечности асинхронного двигателя.

Короткозамкнутые обмотки имеют уровень температур в номинальных режимах того же порядка или несколько больше, чем статорные обмотки. В пусковых режимах из-за вытеснения тока в пазу ротора в нем выделяются мощности, соизмеримые или даже большие номинальной мощности двигателя, что и определяет величины моментов при пуске. В статоре из-за малого вытеснения тока в пазу нагревы обмотки много меньше нагревов короткозамкнутой обмотки.

При пуске из горячего состояния пусковые нагревы короткозамкнутой обмотки, наложенные на нагревы номинального режима, достигают значений, при которых наступает рекристаллизация твердотянутой меди и ее отжиг (больше 200°C). При этом частично ухудшаются упругопластичные характеристики меди - появляются явления «наклепа» вследствие запрещенных температурных деформаций.

Количество таких пусков и определяет срок службы короткозамкнутой обмотки до появления трещин и обрывов стержней, что и наблюдается повсеместно в эксплуатации. Поэтому значение температуры короткозамкнутого ротора является такой же важной задачей, как и статора.

Измерение температуры вращающегося короткозамкнутого ротора обычно производится заложенными температурными детекторами, показания которых снимаются через измерительный токосъемник или через различного рода телеметрические устройства - оптические, радио и др. В любом случае измеряется либо температура отдельных точечных элементов, либо средняя температура пояска, состоящая из чередующихся элементов короткозамкнутой обмотки и стальных зубцов.

Классический пример таких измерений излагается в статье Мединского Л.А. «Методика измерений пусковых процессов в клетке ротора асинхронного двигателя». Журнал Электротехника, 1965 г., №4, стр. 46-49.

Способов измерения средней температуры короткозамкнутого ротора по изменению сопротивления при постоянном токе, как это делается для статорных обмоток, не найдено.

Технический результат предлагаемого решения определения средней температуры короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя достигается регистрацией затухающего напряжения статора, индуктируемого затухающим полем ротора, при отключении из состояния холостого хода холодной и горячей машины, определения постоянных времени затухания поля ротора в момент времени To хол и To гор, когда напряжение статора затухает до величины 0,368 начального напряжения Uo перед отключением и последующего определения средней температуры короткозамкнутой обмотки ротора по формуле:

где 1 α = 235 - температурный коэффициент для меди при температуре 0÷150°C или

1 α = 250 - для алюминия при температуре 0÷150°C,

tхол - температура ротора при первом измерении в холодном состоянии,

tохл - температура охлаждающей среды при измерении в горячем состоянии.

В соответствии с патентом на изобретение «Способ определения параметров и рабочих характеристик асинхронного двигателя без сопряжения с нагрузочным устройством», Шарипов A.M., №2391680, 2008 г., постоянная времени To затухания напряжения статора при отключении машины из состояния холостого хода:

T o = X 2 ω o R 2 ' ,

или с небольшой погрешностью

T o = X m ω o R 2 ' , X m = X 12 + x 1 + x 2 ' , но Xm=2÷4 о.е.,

a x 1 x 2 ' 0,1 о.е. (базовое сопротивление X б = U н I н 3 )

, (2),

т.к. при холостом ходе

Cosφo≈0,05÷0,1, a Sinφo=0,998÷0,994≈1,

где Х2 - реактивная сопротивления ротора, X 2 = X 12 + x 2 ' ,

Х12 - реактивное сопротивление взаимоиндукции,

x1 и x 2 ' - реактивное сопротивление рассеяния статора и ротора, приведенное к статору,

Xm - реактивное сопротивление статора,

R 2 ' - активное сопротивление короткозамкнутого ротора, приведенное к статору - эквивалент сопротивлению при постоянном токе в опыте, поскольку затухающее поле ротора неподвижно относительно ротора и определяется затухающим распределенным по обмотке ротора постоянным током.

Измерения при испытаниях производят в следующей последовательности. На холодной машине в режиме холостого хода с напряжением Uo измеряют мощность Po, ток Io, напряжение Uo для вычисления реактивного сопротивления Xm, отключают машину от источника питания и регистрируют затухание напряжения статора. По осциллограмме (см. рисунок 1) измеряют постоянную времени To хол холодной машины как отрезок времени от момента отключения до значения 0,368 Uo. Затем машину нагружают, доводят до установившегося теплового состояния, быстро переводят в режим холостого хода, измеряют величины Po, Io, Uo, отключают и регистрируют затухание напряжения статора. По осциллограмме (см. рисунок 2) измеряют постоянную времени То гор и вычисляют температуру ротора по формуле (1).

Если по какой-либо причине изменились величины Io, Uo, т.е. Xm, например, из-за уменьшения воздушного зазора при нагреве машины или изменения напряжения источника питания, в формулу (1) вводят поправку на изменение Xm.

где ΔXm - разность значений Xm в двух опытах, определенных по (2).

Если после отключения двигатель выбегает, необходимо ввести поправку на величину To

где Тоизм - измеренная постоянная времени, с;

Ро - мощность, тормозящая машину в момент отключения. В случае холостого хода - это потери в стали и потери механические;

Jo - момент инерции вращающихся частей;

ω1 - синхронная угловая частота вращения

ω 1 = π n o 30 ,

no - синхронная частота вращения, об/мин.

Экспериментальная проверка может быть выполнена только параллельным измерением известным методом, в данном случае по холодному и горячему сопротивлению обмотки ротора двигателя с контактными кольцами. Для эксперимента использовался электродвигатель АК-92-6, 75 кВт, 380 В, ротор 538 В, 88 А, 1000 синхр. об/мин. Двигатель работает в агрегате с синхронной машиной и машиной постоянного тока мощностью 65 кВт.

Для экспериментов к контактным кольцам подключен закорачивающий автомат, что имитирует короткозамкнутую обмотку ротора. При номинальном напряжении 380 B, ток холостого хода 58 A одинаков в холодном и горячем состоянии. Ни по выбегу, ни по величине "Xm" поправки не понадобилось. Осциллограммы опытов представлены на рисунках 1 и 2, из которых измерено To хол=0,47 с, То гор=0,39 с.

В соответствии с (1)

Температура ротора, измеренная по сопротивлению при постоянном токе после быстрого торможения в течение 30 с, составила 67,5°C. Полученное несоответствие в 1,2°C (1,8%) находится в пределах точности эксперимента.

Способ определения средней температуры короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя, заключающийся в регистрации затухающего напряжения статора, индуктированного затухающим полем ротора, при отключении из состояния холостого хода холодной и горячей машины, определения постоянных времени То хол и То гор, когда напряжение статора затухает до величины 0,368 начального напряжения Uо перед отключением и последующего определения средней температуры короткозамкнутой обмотки по формуле:
,
где - температурный коэффициент для меди при температуре 0÷150°C, или
- температурный коэффициент для алюминия при температуре 0÷150°C,
tхол - температура ротора при первом измерении в холодном состоянии,
tохл - температура охлаждающей среды при измерении в горячем состоянии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области испытаний витковой изоляции обмоток статоров электрических машин переменного тока при массовом серийном производстве. Сущность: создают режим ударного импульсного возбуждения одновременно всех параллельно включенных фаз импульсными токами i от генератора импульсных напряжений ГИН путем возбуждения при этом испытательных импульсных междувитковых напряжений, равных ЭДС самоиндукции секций e=-Ldi/dt.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для диагностирования межвиткового замыкания в обмотках электрических машин с монолитными металлическими сердечниками.

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.

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.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения неисправного состояния индуктивных обмоток электрических машин. Технический результат: расширение арсенала технических средств.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для выявления межвитковых повреждений в обмотке статора асинхронного электродвигателя. Технический результат: возможность диагностирования межвитковых повреждений на ранней стадии развития.

Предлагаемые способ измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях и устройство для его осуществления относятся к электротехнике и могут быть использованы для расчета и обоснования нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для выявления межвитковых повреждений в обмотке статора асинхронного электродвигателя. Технический результат: диагностирование межвитковых повреждений на ранней стадии развития.

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники, предназначено для вычисления и индикации относительной интенсивности износа изоляции обмоток трансформатора, а также может найти применение в качестве счетчика-регистратора использованного ресурса срока службы изоляции обмоток трансформатора за каждый час, сутки, месяц.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения неисправного состояния индуктивных обмоток электрических машин. Устройство для диагностики индуктивных обмоток содержит трехфазный трансформатор с регулируемым напряжением вторичной обмотки, соединенной по схеме треугольник, один из выводов которой с помощью линейного проводника подключен к вспомогательной цепи, содержащей последовательно соединенные амперметр с конденсатором с переменной емкостью, шунтируемый с помощью ключа, и подключен к первому из трех выводов индуктивной обмотки, при этом второй вывод индуктивной обмотки непосредственно подключен ко второму выводу вторичной обмотки трехфазного трансформатора.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат - повышение устойчивости испытаний. Для испытаний резонансным методом реактора 5 в схеме используются кроме основного резонансного конденсатора 4 два разделительных конденсатора 6, 7, общая точка которых заземлена. Выпрямитель подмагничивания 9 подключен через сглаживающий дроссель 8. Испытания проводятся от статического преобразователя частоты 1, снабженного входами управления по частоте и напряжению. Использован также измеритель 12 фазы тока. 1 ил.
Наверх