Устройство для защиты от перегрева синхронной электрической машины

 

Союз Советские

Социалистические

Республик

ОПИСАНИИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i >928507 (6l ) Дополнительное J(авт. свил-ву(22) Заявлено 08. 08. 80 (21) 2971697/24-07 с присоединением заявки Ле(23)прноритетОпубликовано15 05 82. Бюллетень №18

Дата опубликования описания 15.05.82 (5I)M. Кл.

Н 02 Н 5/04 еееуяврстеекиы11 камитет

СССР да делам нзаеретеиий и аткрытик (53) УДК621.316. .925(088.8) (72) Автор, изобретения

О.А. Орел

Украинский государственный проектный институт

"Тяжпромэлектропроект" (71 ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРЕВА

СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к синхронным машинам.

Нагрев электрических машин выше заданного значения температуры (перегрев) не только снижает их срок служ5 бы, но может приводить и к тяжелым авариям, устранение которых может потребовать замены обмоток и связано с большими затрами времени и средств. 10

Поэтому своевременное и достоверное выявление перегрева позволяет оперативно принять необходимые меры и тем самым повысить срок службы и надежность работы электрических машин.

Известно устройство для измерения превышения температуры обмотки электрической машины переменного тока по изменению сопротивления обмотки постоянному току 1 1.

Однако это устройство обладает ограниченными возможностями практического применения, так как требует специальной дополнительной обмотки на роторе машины, тогда как синхронные машины обычного исполнения такой обмотки не имеют.

Известно также устройство для определения перегрева синхронных электрических машин, не имеющее в своем составе встроенных датчиков температуры. Это устройство выполнено на интеграторе, срабатывающем через определенный промежуток времени после превышения током возбуждения заданного значения 1.2 ).

Недостатком этого устройства является большая погрешность, вызванная тем, что не учитывается, нагрев машины током статора и потерями в железе. Кроме этого, погрешность вызвана также тем, что при ступенчатом изменении входного параметра выходной сигнал растет линейно, тогда как рост температуры реальной электрической машины происходит по кривой, близкой к экспоненте.

92850

Наиболее близким к изобретению является устройство, входящее как составной элемент в тиристорные возбудители, предназначенные для синхронных электродвигателей большой и средней мощности и получившие широкое распространение в промышленных установках, которое содержит интегратор и источник постоянного тока, который через резистор подключен te к входу интегратора. В качестве интегратора используется усилитель постоянного тока унифицированной блочной системы регулирования (УБСР), в цепи обратной связи которого включен конденсатор. Такие усилители весьма близки по параметрам к операционным усилителям и также как последние, обладают свойством знакоинвертиравания, т.е. выходной сигнал имеет полярность, противоположную полярности входного сигнала. К входу интегратора через второй регистр и диоды подключен также датчик тока возбуждения и датчик полного тока стато- ра. В цепь обратной связи интегратора включены также стабилизаторы. С выходов датчиков снимаются сигналы в виде напряжения постоянного тока, каждое из этих напряжений пропорционально измеряемому датчиком параметру (3) °

Однако это устройство обладает значительной погрешностью, так как не учитывает совместного греющего действия тока возбуждения и тока статора. Действительно, ток, протекающий через резистор, а следовательно, и работа интегратора определяются только тем из напряжений, снимаеао мых с датчиком тока возбуждения и полного тока статора, которое является наибольшим; не учитывает греющего действия потерь в железе статора синхронной машины; не учитывает отда45 чу тепла машиной через ее наружную поверхность и через систему охлаждения, так как выходной сигнал этого устройства при подаче на его вход управляющего сигнала в виде единичного скачка растет линейно, тогда как температура реальной электрической машины при увеличении потерь в ней изменяется по закону, близкому к экспоненциальному.

Цель изобретения — повышение его точности и надежности работы.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты от

7 4 перегрева с нхронной электрической машины, содержащее интегратор и присоединенный к нему через резистор источник постоянного тока, а также функционально связанные с входом интегратора датчик полного тока статора и датчик тока возбуждения, а к выходу интегратора подключен исполнительный блок, дополнительно снабжено тремя резисторами, тремя блоками опорного напряжения и датчиком напряжения сети, при этом датчик тока возбуждения через последовательно включенные первый блок опорного напряжения и резистор; датчик полного тока статора через последовательно включенные второй блок опорного напряжения и первый резистор, а датчик сетевого напряжения через последовательно включенные третий блок опорного напряжения и второй резистор подключены к общей точке входа интегратора, причем вход и выход интегратора соединены между собой через третий резистор.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство содержит интегратор 1, источник постоянного тока 2, резисторы 3 и 4,. датчик тока возбуждения 5, датчик полного тока статора синхронной машины 6, блоки опорного напряжения 7 и 8, резисторы 9 и 10, блок опорного напряжения 11, датчик напряжения сети 12, к которой подключен статор синхронной машины, резистор 13, исполнительный блок 14.

К входу интегратора 1 через резистор 3 присоединен источник постоянного тока 2. Датчик тока возбуждения

5 соединен последовательно с блоком опорного напряжения 7, который подключен к входному резистору 4 интегратора, а датчик полного тока 6 соединен последовательно со вторым блоком опорного напряжения 8, который подключен к дополнительному входному резистору 9 интегратора. При этом подключение датчика тока возбуждения

5 и датчика полного тока статора 6 выполнено с полярностью, противоположной полярности подключения источника постоянного тока 2. Кроме этого, к дополнительному входному резистору

10 последовательно с третьим блоком опорного напряжения 11 подключен датчик напряжения 12, причем подключение этого датчика выполнено с

При этом, если выше номинального, или другого заранее выбранного значения, увеличится не один из параметров (ток возбуждения, или полный ток, или напряжение статора), а два этих параметра в любом сочетании друг с другом, три, то токи от датчиков

5, 6 и 12 будут протекать по соответствующим входным резисторам 4, 9 и 10 независимо друг от друга. А поскольку каждый из этих токов является управляющим для интегратора, темп изменения выходного сигнала устройства будет определяться совмеСтным действием сигналов всех датчиков (в известном темп изменения выходного сигнала, как было отмечено при анализе чедостатков прототипа изменяется под действием либо только статора, либо только тока возбуждения).

При изменении выходного сигнала интегратора 1 в процессе работы устройства изменяется также ток, протекающий по резистору 13. Вследствие этого при скачкообразном, изменении сигнала любого из датчиков выходной сигнал устройства изменяется по экс-, поненте, что в большей, чем в известном мере соответствует характеру изменения температуры реальной электрической машины.

Положительный эффект от применения предлагаемого устройства состоит в том, что точность определения перегрева становится более высокой, вследствие чего предлагаемое устройство дает более достоверную информацию о нарушении температурного режима, чем прототип и позволяет более своевременно принять необходимые меры, что повышает надежность работы машины. Положительный эффект достигается благодаря тому, что в предлагаемом устройстве учитывается совместное действие полного тока статора и тока возбуждения, а также греющее действие потерь в железе статора и отдача тепла машинои, через ее наружную поверхность и через систему охлаждения..Выход предлагаемого устройства может быть использован в схемах сигнализации, схемах защиты и схемах автоматического регулирования синхрон. ных машин. Поскольку предложенное устройство обеспечивает более точное следование своего выходного сигнала за перегревом машины, создается воз5 928507 6 полярностью противоположной полярности подключения источника постоянного тока 2, Выход и вход интегратора 1 дополнительно соединены через резистор 13. Благодаря этому соеди.нению интегратор оказывается охваченным дополнительной жесткой отрицательной обратной связью и приобретает свойства апериодического звена т.е. звена с экспоненциальной 1О характеристикой. Блок опорного напряжения - это звено с характеристикой типа "мертвая зона". Он начинает пропускат ь через себя ток лишь тогда, когда величина подведенного к нему напряжения становится больше установленного значения. В простейшем случае в качестве блока опорного напряжения может. быть применен стабилитрон. ю

Предлагаемое устройство работает ,следующим образом.

При работе синхронной машины с током возбуждения, полным током статора и напряжением статора ниже их номинальных, или любых других заранее, выбранных значений, напряжение каждого из датчиков 5, 6 и 12 меньше напряжения каждого из соответствующих блоков напряжения 7, 8 и 11 и ток по резисторам 4, 9 и 10 не протекает. В этом режиме интегратор 1 находится в исходном состоянии под действием тока, протекающего по входному резистору 3 от источника 2. з5

Этот ток путем выбора напряжения, снимаемого с источника питания 2, и путем выбора величины резистора 3 может установлен сколь угодно малым.

При возрастании тока возбуждения, 4о или полного тока статора, или напряжения статора выше номинального или любого другого заранее выбранного " значения, напряжение соответствующего датчика 5 и 6 или 12 становится 4g больше напряжения блока опорного напряжения 7, 8 или 11, и по соответствующему входному резистору 4, 9 или 10 начинает протекать ток. При дальнейшем увеличении тока возбуждения, или полного тока статора или напряжения статора, ток, протекающий через соответствующий резистор 4, или 9, или 10, превысит ток протекающий через резистор 3, в результате чего выходной сигнал интегратора 1 начнет плавно изменяться и достигнув определенного значения, воздействует на исполнительный блок .14.

ВНИИПИ Заказ 3274/69 Тираж 670 Подписное

Филиал ППП. "Патент",. r. Ужгород, ул. Проектная, можность более полного использования силового электрооборудования и в тоже время повышается надежность и долговечность его работы за счет возможности более своевременного принятия необходимых мер на основе более достоверной информации.

Формула изобретения

Устройство для защиты от перегрева синхронной электрической машины, содержащее интегратор и присоединенный к нему через резистор источник постоянного тока, а также функционально связанные с входом интегратора датчик полного тока статора и датчик тока возбуждения,а к выходу интегратора подключен исполнительный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности работы, оно дополнительно снабжено, тремя резисторами, тремя блоками опорного напряжения и датчиком напряжения сети, при этом датчик тока возбуждения через последовательно включенные первый блок опорного напряжения и резистор, датчик полно8507 8 го тока статора — через последовательно включенные второй блок опорного напряжения и первый резистор, а датчик сетевого напряжения - через последовательно включенные третий блок опорного напряжения и второй резистор подключены к общей точке входа интегратора, причем вход и выход интегратора соединены между о собой через третий резистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 612336, кл. Н 02 H 5/04, 1975

2. Вантруб 0 N. и др. Схема управления синхронным двигателем с подчиненной структурой регулирования.

"Электричество", 1975, 11 4, с. 45-48.

3. Исследование и модернизация систем автоматического регулирования режимов синхронных электродвигателей

5600кВА и 15300 кВА главных приводов широкополосного стана Чендинского металлургического, завода в КНДР. Технический отчет V ХЭ-465 УГПИ "Тяжпромэлектропроект", 1979.