Способ диагностики повреждения короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение чувствительности защиты. Способ диагностики повреждения короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя основан на контроле электродвижущей силы на выводах обмотки статора в режиме выбега и формировании сигнала о результатах диагностики. Согласно способу из контролируемой электродвижущей силы выделяется среднеквадратичная величина дополнительных гармонических с частотами fν,n=fc(ν±n/р) и сравнивается с ее эталонной величиной, и если среднеквадратичная величина этих дополнительных гармонических превысит эталонную величину, то формируют сигнал о повреждении обмотки короткозамкнутого ротора, где fc=f1(1-s); f1 - частота сети; s - скольжение ротора; n=1÷(р-1), ν - номер гармоники сети, р - число пар полюсов асинхронного двигателя. 3 ил.

 

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для диагностики повреждений короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя в режиме выбега.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ диагностики повреждения короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя, основанный на контроле электродвижущей силы на выводах обмотки статора в режиме выбега и формировании сигнала о результатах диагностики [Загирняк М.В., Ромашихина Ж.И., Калипов А.П. Диагностика повреждений стержней ротора в асинхронном двигателе на основании анализа его магнитного поля / Вicник НТУ "ХIII". - 2012. - №49(955). - С. 38-47].

Однако этот способ обладает недостаточной чувствительностью в связи с тем, что повреждение короткозамкнутой обмотки ротора фиксируется по отклонению формы электродвижущей силы на выводах обмотки статора от синусоидальной. Это вызвано тем, что электродвижущая сила в обмотке статора в режиме выбега индуктируется постоянными и затухающими по экспоненте токами в обмотке ротора, поэтому эта затухающая электродвижущая сила даже в неповрежденном асинхронном двигателе изначально является несинусоидальной.

Технический результат - повышение чувствительности.

Технический результат достигается тем, что из контролируемой электродвижущей силы выделяется среднеквадратичная величина дополнительных гармонических с частотами fν,n=fc(ν±n/р) и сравнивается с ее эталонной величиной, и если среднеквадратичная величина этих дополнительных гармонических превысит эталонную величину, то формируют сигнал о повреждения обмотки короткозамкнутого ротора, где fc=f1(1-s); f1 - частота сети; s - скольжение ротора; n=1÷(р-1), ν - номер гармоники сети, р - число пар полюсов асинхронного двигателя.

Способ основан на том, что форма индуктированной в обмотках статора токами ротора электродвижущей силы в значительной мере зависит от наличия в этих токах гармоник, которые, в свою очередь, вызваны напряжениями этих гармоник в сети в момент отключения асинхронного двигателя. В то же время форма индуктированной в обмотках статора токами ротора электродвижущей силы зависит от перераспределения этих токов в обмотке ротора при ее повреждении. В результате чего в ней появляются гармонические с частотами fν,n=fc(ν±n/р), которые незначительно, по меньшей мере, изменяют форму индуктированной в обмотках статора. В связи с этим оценка наличия повреждения короткозамкнутой обмотки ротора по форме индуктированной в обмотках статора электродвижущей силы обладает значительно меньшей чувствительностью в сравнении с оценкой этого повреждения только по гармоническим с частотами fν,n=fc(ν±n/р).

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного технического решения числом и последовательностью 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. В этом устройстве понижающий трансформатор 1 предназначен для согласования напряжения на выводах асинхронного двигателя 2 в режиме выбега с допустимым напряжением на входе устройства диагностики. Блок 3 коммутации представляет собой электромагнитное реле, обмотка которого через блок-контакты выключателя 4 подключена к оперативному напряжению, а через его контакты напряжение с вторичной обмотки трансформатора 1 подается на вход блока 5 обработки информации, что позволяет обеспечить подачу этого напряжения на вход блока 5 только в режиме выбега. В блоке 5 из этого напряжения выделяется среднеквадратичная величина дополнительных гармонических с частотами fν,n=fc(ν±n/р), где fc=f1(1-s); f1 - частота сети; s - скольжение ротора; n=1÷(р-1), ν - номер гармоники сети, р - число пар полюсов асинхронного двигателя. Этот блок может выполняться, например, на базе микропроцессора, позволяющего определить среднеквадратичную величину дополнительных гармонических с частотами fν,n=fc(ν±n/р) при непрерывно меняющемся скольжении ротора, следовательно, и частоты электродвижущей силы обмотки статора в режиме выбега. Затем в пороговом элементе 6 она сравнивается со своей эталонной величиной. При этом блок 6 можно выполнять в виде электромагнитного реле с регулируемым порогом срабатывания. Результаты диагностики отражает блок индикации 7. Его можно выполнить в виде набора светодиодов.

На фиг. 2 сплошной и прерывистой линиями показан спектр гармонических электродвижущих сил с частотами fν,n=fc(ν±n/р) в начале режима выбега при ν=1…3 и р=3, полученный экспериментально для асинхронного двигателя с целой короткозамкнутой обмоткой ротора и при обрыве одного стержня. Из фиг. 2 видно, что обрыв одного стержня в зависимости от конструктивных особенностей асинхронного двигателя может вызвать не только увеличение, но и уменьшение отдельных гармонических с частотами fν,n=fc(ν±n/р). При этом наличие гармонических электродвижущих сил с частотами fν,n=fc(ν±n/р) в неповрежденном асинхронном двигателе, как правило, определено неравенством сопротивлений стержней обмотки ротора, которое получено при изготовлении или ремонте этого асинхронного двигателя.

На фиг. 3 линиями 1 и 2 показана зависимость величины пары наиболее значительных боковых гармонических с частотами 2fc/р и 4fc/р, а линией 3 - среднеквадратичная величина дополнительных гармонических с частотами fν,n=fc(ν±n/р) в зависимости от числа noc оборванных стержней короткозамкнутого ротора. Из фиг 3 видно, что спектральный состав контролируемой электродвижущей силы может меняться также и от числа оборванных стержней. В то же время увеличение числа оборванных стержней всегда сопровождается увеличением среднеквадратичной величины дополнительных гармонических с частотами fν,n=fc(ν±n/р), которая и определяет величину дополнительных потерь в асинхронном двигателе.

Если обмотка короткозамкнутого ротора цела, то в режиме выбега асинхронного двигателя среднеквадратичная величина боковых гармонических с частотами fν,n=fc(ν±n/р) невелика и не превышает порога срабатывания блока 7. В результате сигнал на выходе блока 6, а блок 7 индикации высвечивает сигнал «ПОВРЕЖДЕНИЕ ОТСУТСТВУЕТ».

При обрыве одного или нескольких стержней в короткозамкнутой обмотке ротора в режиме выбега асинхронного двигателя величины гармонических с частотами fν,n=fc(ν±n/р) значительно возрастают, как это показано на фиг. 3. В результате их среднегеометрическая величина на выходе блока 6 обработки информации будет превышать порог срабатывания блока 7. На его выходе появится сигнал, а блок 8 индикации высветит сигнал «ОБРЫВ СТЕРЖНЕЙ».

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в возможности надежного определения повреждения обмотки короткозамкнутого ротора независимо от влияния колебаний напряжения питающей сети бросков нагрузки, что позволит сократить расход потребляемой асинхронным двигателем электроэнергии на 0,5-3,0% путем своевременной замены или ремонта поврежденного короткозамкнутого ротора.

Способ диагностики повреждения короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя, основанный на контроле электродвижущей силы на выводах обмотки статора в режиме выбега и формировании сигнала о результатах диагностики, отличающийся тем, что из контролируемой электродвижущей силы выделяется среднеквадратичная величина дополнительных гармонических с частотами fν,n=fc(ν±n/р) и сравнивается с ее эталонной величиной, и если среднеквадратичная величина этих дополнительных гармонических превысит эталонную величину, то формируют сигнал о повреждении обмотки короткозамкнутого ротора, где fc=f1(1-s); f1 - частота сети; s - скольжение ротора; n=1÷(р-1), ν - номер гармоники сети, р - число пар полюсов асинхронного двигателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для контроля запасов и предотвращения нарушений устойчивости узлов нагрузки электрической сети с асинхронными электродвигателями.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты электродвигателей. Техническим результатом является повышение чувствительности к витковым замыканиям в обмотках электродвигателя и к сдвигам ротора вдоль его продольной оси.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты электрических двигателей от тепловых перегрузок. Техническим результатом является повышение точности порога срабатывания защиты.

Группа изобретений относится к электротехнике и может быть использована для защиты насосов от перегрузок и исчезновения воды - «сухого хода». Способ защиты насоса от перегрузки и «сухого хода» заключается в выделении сигнала тока и угла сдвига фаз между током и напряжением (Cos ϕ) и сравнения их произведения с заданными значениями произведения тока и Cos ϕ.

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей путем выявления междуфазных замыканий и обрыва фаз внутри электродвигателя.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока. Техническим результатом является повышение стабильности работы электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения; сокращение простоев бурового оборудования в ожидании ремонта или замены электродвигателя.

Использование: в области электротехники. Техническим результат - повышение надежности защиты генераторных агрегатов (ГА) от перегрузки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока, преимущественно при питании от низковольтного источника.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях электрической энергии. Техническим результатом является обеспечение защиты от перегрузки электрических аппаратов, потребляющих мощность, превышающую номинальную мощность преобразователя электрической энергии.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в питающемся от сети электрическом двигателе электроинструмента. Техническим результатом является обеспечение двустороннего отсоединения от сети питающихся от нее электроинструментов и контроля эксплуатационной надежности выключателей.

Изобретение относится к диагностике агрегатов, механизмов и систем, в которых приводом является электрический двигатель. Техническим результатом является повышение надежности, производительности, безопасности эксплуатации механизмов с электроприводом.

Устройство диагностики технического состояния электродвигателя подвижного роботизированного комплекса относится к области диагностики технических систем и может быть использовано для диагностирования промышленного оборудования и технических систем, к которым могут быть отнесены подшипники электродвигателей, ленточные конвейеры, промышленные вентиляторы и т.п.

Изобретение относится к области диагностики технического состояния электромеханического оборудования, позволяющей производить диагностику и оценку остаточного ресурса асинхронного двигателя (АД), работающего в различных условиях эксплуатации, путем записи электрических и вибрационных параметров, с помощью датчиков вибрации, тока и напряжения, и использование искусственной нейронной сети (ИНС) для комплексного анализа электрических, вибрационных и косвенных параметров с дальнейшей оценкой технического состояния и прогнозирования вероятности безотказной работы электродвигателя (ЭД).

Изобретение относится к области эксплуатации асинхронных электродвигателей и может быть использовано для определения величины скольжения ротора электродвигателя.

Изобретение относится к испытаниям электрических машин, а именно к способам и устройствам измерения тока ротора мощных синхронных генераторов с бесщеточным возбуждением, в том числе сверхпроводниковых.

Изобретение относится к устройству нагрузочного тестирования, выполненного с несколькими блоками сопротивления. Сущность: устройство нагрузочного тестирования содержит по меньшей мере два блока сопротивления, каждый из которых выполнен с несколькими группами резисторов, расположенными ступенями вдоль z направления, которое является вертикальным направлением, и содержит рамку, выполненную из изолирующего материала и закрывающую боковую поверхность групп резисторов.

Изобретение относится к устройству нагрузочного тестирования, содержащему массив резисторов. Технический результат: эффективное выполнение внутренних соединений.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к автоматизированным системам контроля работы установок электроцентробежных насосов (УЭЦН). Сущность: Система контроля включает автоматизированные рабочие места (АРМ), блок ручного ввода данных, базу данных оперативного контроля (БД ОР), базу данных нормативно-справочной информации (БД НСИ), блок визуализации и формирования отчетов, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блок администрирования, блок форматирования данных, базу данных (БД) телеметрии, блок сбора данных телеметрии, модуль ведения объектов учета и нормативно-справочной информации (НСИ), блок ведения объектов учета, блок ведения НСИ, модуль исследования вязкости, блок исследований вязкости по пласту, блок исследований вязкости по скважине, модуль расчетов напорно-расходных характеристик (НРХ), блок расчета на основе данных телеметрии, блок анализа режима работы погружного насосного оборудования (ПНО), блок прогнозирования.

Изобретение относится к выявлению в онлайн-режиме ухудшения состояния изоляции электродвигателя. Сущность: с помощью преобразователя на обмотку (обмотки) двигателя накладывают каскадное напряжение.

Изобретение относится к области испытаний и контроля изоляции коллекторов машин постоянного тока при серийном производстве. Сущность: подают импульсное испытательное напряжение микросекундного диапазона с частотой следования импульсов, равной промышленной частоте, на нерабочую необрабатываемую внутреннюю цилиндрическую часть коллектора на каждые две смежные коллекторные пластины.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности, к устройствам для контроля качества изоляции, характеризуемого ее пробивным напряжением, и может быть использовано в средствах для диагностики состояния изоляции асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Микропроцессорное устройство диагностики изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра содержит микроконтроллер 1, включающий широтно-импульсный модулятор (ШИМ) и аналоговый компаратор делитель напряжения 2, управляемый источник опорного напряжения 3, первый управляемый ключ 4, преобразователь интерфейсов USART/USB 5, источник постоянного напряжения 6, диагностируемую обмотку электродвигателя 7, второй ключ 8, образцовую индуктивность 9, полупроводниковый диод 10, конденсатор 11 и компьютер 12. Второй вывод источника постоянного напряжения 6 подключен к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя 7 и образцовой индуктивности 9, вторые выводы последних соединяются со вторым выводом второго ключа 8, который может находиться либо в «нижнем» положении - подключается диагностируемая обмотка 7, либо в «верхнем» - включаются образцовая индуктивность 9 и анод полупроводникового диода 10, катод которого соединен с первой обкладкой конденсатора 11. Первый вывод второго ключа 8 подключен ко вторым выводам первого управляемого ключа 4 и делителя напряжения 2. Вывод управления первого управляемого ключа 4 подключен к микроконтроллеру 1, вход управления источника опорного напряжения 3 подключен в выходу ШИМ микроконтроллера 1, выход источника опорного напряжения 3 подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера 1, ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера 1 подключен средний вывод делителя напряжения 2, первый крайний вывод которого соединен с первыми выводами первого управляемого ключа 4 и источника постоянного напряжения 6, а также со второй обкладкой конденсатора 11. Контролируемое сопротивление изоляции подключается к обкладкам конденсатора 11. Модуль USART микроконтроллера 1 подключен к преобразователю интерфейсов USART/USB 5, который подключен к интерфейсу USB компьютера 12. Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, сводится к расширению его функциональных возможностей за счет организации измерения под управлением компьютера. 1 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение чувствительности защиты. Способ диагностики повреждения короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя основан на контроле электродвижущей силы на выводах обмотки статора в режиме выбега и формировании сигнала о результатах диагностики. Согласно способу из контролируемой электродвижущей силы выделяется среднеквадратичная величина дополнительных гармонических с частотами fν,nfc и сравнивается с ее эталонной величиной, и если среднеквадратичная величина этих дополнительных гармонических превысит эталонную величину, то формируют сигнал о повреждении обмотки короткозамкнутого ротора, где fcf1; f1 - частота сети; s - скольжение ротора; n1÷, ν - номер гармоники сети, р - число пар полюсов асинхронного двигателя. 3 ил.

Наверх