Способ управления системой защиты магнитоэлектрического генератора от короткого замыкания

Использование: в области электротехники. Технический результат: повышение надежности системы управления, системы защиты и пожаробезопасности магнитоэлектрического генератора. Согласно способу после обнаружения короткого замыкания на фазной обмотке генератора, данную обмотку последовательно соединяют с обмоткой подмагничивания, увеличивают индуктивное сопротивление фазной обмотки и уменьшают ток короткого замыкания до номинального, а после этого отключают магнитоэлектрический генератор от привода, с возможностью обеспечения защиты от перегрева магнитоэлектрического генератора. 1 ил.

 

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может применяться в магнитоэлектрических генераторах.

Известен способ уменьшения переходных токов короткого замыкания синхронного генератора [авторское свидетельство СССР №476652, Н02Р 9/02, 05.07.1975 г.], в котором уменьшение токов короткого замыкания синхронного генератора происходит путем ввода в контур обмотки возбуждения генератора активного сопротивления, которое вводят в момент превышения током возбуждения потолочного значения на время действия свободной составляющей тока возбуждения.

Недостатками данного способа являются повышенные массогабаритные показатели, обусловленные наличием дополнительных блоков активного сопротивления, участвующих для его реализации, а также невозможность применения в магнитоэлектрических генераторах.

Известен способ уменьшения тока короткого замыкания синхронного генератора [авторское свидетельство СССР №546990, Н02Н 9/02, 15.02.1977 г.], в котором уменьшение тока короткого замыкания синхронного генератора происходит путем фиксации начала режима короткого замыкания, с возможностью уменьшения установленной мощности путем ограничения ударного тока короткого замыкания, в начале режима короткого замыкания напряжение на обмотке возбуждения генератора изменяют по знаку и увеличивают по величине.

Недостатком данного способа являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что его применение невозможно в магнитоэлектрических генераторах.

Известно реализующее способ устройство для защиты генератора переменного тока от короткого замыкания в системе электроснабжения с резервированием [авторское свидетельство СССР №1017146, кл. Н02Н 7/06, 27.08.2004 г.], содержащее контактор для подключения генераторов к шинам, блок трансформаторов тока в цепи статорной обмотки генератора, блок трансформаторов тока в цепи нагрузки, полупроводниковые диоды по числу фаз генератора и исполнительный элемент, вход которого подключен к выходу однополупериодного выпрямителя, образованного диодами и встречно включенными вторичными обмотками блоков трансформаторов тока, вторичные обмотки блоков трансформаторов тока, шунтированные диодами, при этом по отношению к диодам выпрямителя диоды, шунтирующие обмотки блока трансформаторов тока в цепи статорной обмотки генератора, включены согласно, а диоды, шунтирующие обмотки блока трансформаторов тока в цепи нагрузки, - встречно.

Основным недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что применение данного устройства невозможно в магнитоэлектрических генераторах.

Известно реализующее способ устройство защиты от короткого замыкания [патент РФ №2399137 С1, кл. Н02Н 7/06, 10.09.2010 г.], установленное в генераторе переменного тока для управления током возбуждения, создаваемым обмоткой возбуждения генератора переменного тока, содержащее: пусковой переключатель, электрически соединенный с обмоткой возбуждения и работающий так, что включение/выключение пускового переключателя соответствует пропусканию/отсечке тока возбуждения; датчик, имеющий узел токового входа и узел токового выхода, соответственно электрически соединенные с пусковым переключателем и потенциалом заземления, при этом датчик пропускает ток возбуждения, когда пусковой переключатель включен; цепь усиления, содержащую входной конец и выходной конец, при этом входной конец электрически присоединен к узлу токового входа датчика.

Основным недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что его применение невозможно в магнитоэлектрических генераторах.

Известно устройство, реализующее способ защиты магнитоэлектрического генератора [патент США №7276871, кл. Н02Н 7/085, 02.10.2007 г.], содержащее генератор с постоянными магнитами, каждая фазная обмотка которого соединена с нейтральным проводом через двунаправленный транзистор, при кротком замыкании с системы управления подается сигнал на отключение фазной обмотки от нейтрального провода.

Недостатком аналога является невозможность срабатывания защиты при межвитковых коротких замыканиях.

Также известен способ управления системой защиты и система защиты [патент США №7663849, кл. Н02Н 7/06, 16.02.2010 г.], содержащая привод, магнитоэлектрический генератор, каждая фаза которого соединена с нейтральным проводом через разъединитель, выполненный в виде двунаправленного транзистора, датчики тока, датчики напряжения, датчики температуры, при этом указанной системой наличие короткого замыкания определяют по абсолютной величине температуры, абсолютной величине тока и абсолютной величине напряжения, которые измеряют соответственно датчиком температуры, датчиком тока и датчиком напряжения, при этом результаты измерения передают в систему управления генератором, где по их величине судят о наличии короткого замыкания и передают сигнал на привод генератора для его останова.

Недостатками данной системы и способа ее управления являются ограниченные функциональные возможности и невысокое быстродействие системы, обусловленное использованием абсолютных величин, а также высокой постоянной времени датчика температуры, что может привести к оплавлению изоляции обмоток магнитоэлектрического генератора при коротком замыкании.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному является способ управления системой защиты магнитоэлектрического генератора от короткого замыкания [патент РФ №2582593, кл. Н02Н 7/00, 27.04.2016 г.], по которому наличие короткого замыкания определяют по величине температуры, величине тока и величине напряжения, причем о наличии короткого замыкания судят по изменению действующих значений тока и напряжения, при повышении которых происходит отключение магнитоэлектрического генератора от нагрузки, после чего оценивают изменение температуры обмотки во времени и скорость изменения температуры, и если после отключения магнитоэлектрического генератора от нагрузки происходит повышение температуры обмотки при значительной скорости этого повышения, то сигнал передают посредством блока управления на остановку магнитоэлектрического генератора на привод и сигнал на отключение фазных обмоток от нейтрального провода, а если после отключения нагрузки температура снижается или возрастает при незначительной скорости, то короткое замыкание имеет место не в самом магнитоэлектрическом генераторе, а на нагрузке.

Недостатками ближайшего аналога являются ограниченные функциональные возможности и невысокое быстродействие системы, обусловленное высокой постоянной времени датчика температуры и невысокой скоростью отключения генератора от привода, ввиду чего может произойти оплавление изоляции обмоток магнитоэлектрического генератора при коротком замыкании.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей благодаря обеспечению защиты при межвитковых и межфазных коротких замыканиях и повышение быстродействия защиты магнитоэлектрического генератора от короткого замыкания благодаря увеличению индуктивного сопротивления обмотки с межвитковыми или межфазными короткими замыканиями.

Техническим результатом является повышение надежности системы управления, системы защиты и пожаробезопасности магнитоэлектрического генератора.

Поставленная задача решается и указанный технический результат достигается тем, что в способе управления системой защиты магнитоэлектрического генератора от короткого замыкания, по которому наличие короткого замыкания определяют по величине температуры, величине тока и величине напряжения, согласно изобретению после обнаружения короткого замыкания на фазной обмотке генератора, данную обмотку последовательно соединяют с обмоткой подмагничивания, увеличивают индуктивное сопротивление фазной обмотки и уменьшают ток короткого замыкания до номинального, а после этого отключают магнитоэлектрический генератор от привода, с возможностью обеспечения защиты от перегрева магнитоэлектрического генератора.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором изображена зависимость тока в обмотке магнитоэлектрического генератора от времени при коротком замыкании.

Пример конкретной реализации способа

При работе магнитоэлектрического генератора, выполненного с постоянными магнитами Sm2Co17, мощностью 1 кВт, частотой вращения 3000 об/мин, с обмоткой, выполненной из провода ПНЭТимид (температурный индекс 240°С), причем обмотка состоит из фазных обмоток и обмотки подмагничивания, возникает короткое замыкание в фазных обмотках магнитоэлектрического генератора. По датчикам тока определяют резкое увеличение тока в три раза от номинального, что позволяет судить о наличии короткого замыкания внутри магнитоэлектрического генератора. Блок управления формирует управляющий сигнал на отключение нагрузки, последовательное соединение поврежденной фазы с обмоткой подмагничивания и отключения привода. При подключении поврежденной обмотки с обмоткой подмагничивания повышается индуктивное сопротивление на поврежденной обмотке и ток короткого замыкания уменьшается до полукратного от номинального, благодаря чему снижается температура на поврежденном контуре и повышается пожаробезопасность.

Таким образом, достигается расширение функциональных возможностей, благодаря работоспособности защиты при межвитковых и межфазных коротких замыканиях и повышение быстродействия защиты магнитоэлектрического генератора от короткого замыкания, благодаря увеличению индуктивного сопротивления обмотки с межвитковыми или межфазными короткими замыканиями.

Итак, заявленный способ позволяет повысить надежность системы управления, системы защиты и пожаробезопасности магнитоэлектрического генератора.

Способ управления системой защиты магнитоэлектрического генератора от короткого замыкания, по которому наличие короткого замыкания определяют по величине температуры, величине тока и величине напряжения, отличающийся тем, что после обнаружения короткого замыкания на фазной обмотке генератора данную обмотку последовательно соединяют с обмоткой подмагничивания, увеличивают индуктивное сопротивление фазной обмотки и уменьшают ток короткого замыкания до номинального, а после этого отключают магнитоэлектрический генератор от привода, с возможностью обеспечения защиты от перегрева магнитоэлектрического генератора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам с интегрированным блоком управления. Технический результат – улучшение охлаждения блока управления.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способу проверки стержневой обмотки ротора вращающейся электрической машины, который заключается в измерении температуры отдельных стержней (22) стержневой обмотки ротора (20) с помощью датчика (34) теплового излучения, расположенного в статоре (32) вращающейся электрической машины (30) и оценке считываемых значений датчика (34) теплового излучения.

Изобретение относится к области гидроэнергетики, в частности к конструкции гидроэлектрической турбины, содержащей статор и концентрически размещенный внутри него ротор.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Мехатронной тяговый модуль содержит корпус с жидкостным охлаждением, в котором расположены электрическая машина и силовой преобразователь, выполненный с использованием дискретных IGBT транзисторов и диодов и/или транзисторно-диодных модулей.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродвигателям приводов вспомогательного оборудования подвижных объектов. Технический результат - повышение эффективности работы коллекторного узла и статора двигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов.

Изобретение относится к судостроению, а именно к способу и устройству защиты расположенного в обтекателе электродвигателя для приведения в движение морских судов от изгиба вала при ударах.

Настоящее изобретение относится к электрической машине вращательного действия и ее компоновке. Технический результат - повышение надёжности.

Изобретение относится к забойным бескомпрессорным двигателям для вращения буровых долот. Технический результат - обеспечение возможности контроля и/или управления работой забойного бескомпрессорного двигателя.

Изобретение относится к монтажу электрических силовых установок, в частности к конструктивному сопряжению электрических двигателей с электрическими элементами.

Изобретение относится к электродвигателю для привода механизма стеклоочистителя. Технический результат - увеличении срока службы электродвигателя, повышение точности управления ведущим валом.

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и в упрощении способа.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности измерения сопротивления изоляции без усложнения конструкции устройства защиты.

Использование: в области электротехники. Технический результат: защита от короткого замыкания стартер-генератора обращенной конструкции в составе газотурбинного двигателя в температурном режиме до 450°С за счет механического расцепления статора с неподвижным стержнем, сопровождающегося падением статора в радиальном направлении до механическою сцепления железа статора с постоянными магнитами ротора за счет магнитных сил притяжения.Устройство защиты от короткого замыкания магнитоэлектрического генератора, содержит магнитоэлектрический генератор, выполненный в виде стартер-генератора обращенной конструкции с постоянными магнитами, состоящего из двух модулей, каждый модуль содержит ротор и статор, на каждом модуле установлен электромеханический разъединитель, выполняющий функцию блока защиты, причем роторы каждого модуля установлены со смещением на 60 градусов друг относительно друга с возможностью формирования шестифазной системы, при этом обмотки статоров обоих модулей выведены на один общий 12-пульсный выпрямитель с возможностью отключения каждой фазы от выпрямителя, а между лобовыми частями обмоток статора каждого модуля установлены огнестойкие прокладки.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение защиты генератора синхронного от коротких замыканий и предотвращение ложного срабатывания защиты при пуске синхронных двигателей без использования трансформаторов тока.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты синхронных электрических машин от витковых замыканий обмотки ротора. Задачей изобретения является предотвращение отключений синхронной электрической машины при внешних переходных процессах.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение селективности защиты.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите синхронных генераторов, и может быть использовано на электрических станциях для защиты синхронных генераторов от замыкания обмотки возбуждения на землю в одной точке, а также для контроля сопротивления изоляции.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в электроэнергетических системах, системах электроснабжения, электрических сетях при управлении режимами работы синхронных электрических машин (генераторов, двигателей), включенных в электрическую сеть, для контроля запасов и предотвращения нарушений устойчивости параллельной работы.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в магнитоэлектрических генераторах. Технический результат заключается в повышении эксплуатационного ресурса обмотки статора и уменьшении времени отключения обмоток магнитоэлектрического генератора при коротком замыкании, благодаря разделению каждой обмотки магнитоэлектрического генератора на части: правую и левую посредством блока защит.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности. Устройство привода или генератора содержит вращающуюся электрическую машину (130) переменного тока, имеющую электрическое соединение (122, 124) для передачи электрической энергии на зажимы статора машины, выполненное в виде вращающегося трансформатора (122). 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат: повышение надежности системы управления, системы защиты и пожаробезопасности магнитоэлектрического генератора. Согласно способу после обнаружения короткого замыкания на фазной обмотке генератора, данную обмотку последовательно соединяют с обмоткой подмагничивания, увеличивают индуктивное сопротивление фазной обмотки и уменьшают ток короткого замыкания до номинального, а после этого отключают магнитоэлектрический генератор от привода, с возможностью обеспечения защиты от перегрева магнитоэлектрического генератора. 1 ил.

Наверх