ES2394608T3 - Método y aparato para medir corrientes de cojinetes en una máquina eléctrica - Google Patents

Método y aparato para medir corrientes de cojinetes en una máquina eléctrica Download PDF

Info

Publication number
ES2394608T3
ES2394608T3 ES09784141T ES09784141T ES2394608T3 ES 2394608 T3 ES2394608 T3 ES 2394608T3 ES 09784141 T ES09784141 T ES 09784141T ES 09784141 T ES09784141 T ES 09784141T ES 2394608 T3 ES2394608 T3 ES 2394608T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
signals
synchronization signal
electric
signal
oscilloscope
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES09784141T
Other languages
English (en)
Inventor
Jari Pekola
Tapio Haring
Petri MÄKI-ONTTO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Oy
Original Assignee
ABB Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Oy filed Critical ABB Oy
Application granted granted Critical
Publication of ES2394608T3 publication Critical patent/ES2394608T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)
  • Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

Un método para medir corrientes de cojinetes en una máquina eléctrica (2) excitada por un conversor (4) defrecuencia que consta de varios colectores electrónicos que son controlados por impulsos PWM de alta frecuencia,en donde se generan descargas eléctricas, cuya máquina eléctrica (2) consta de un estator fijado a un bastidor (12)de la máquina eléctrica y un rotor que está dispuesto para girar alrededor 5 de su eje (10) y está soportado en elbastidor (12) por unos cojinetes (14), en donde irrumpe la descarga eléctrica si la tensión sobre la película lubricantees alta y la descarga eléctrica genera una señal de radiofrecuencia, por lo que las señales de radiofrecuencia sondetectadas continuamente por una antena (16) cerca de la localización de la descarga eléctrica, caracterizadoporque el método comprende los pasos de:- se genera una señal de sincronización y que es temporalmente dependiente del origen de la descarganconduciendo señales de disparo de los colectores del conversor (4) de frecuencia hasta un osciloscopio (18), oconduciendo una corriente de modo común o la tensión de modo común medida por sensores hasta un osciloscopio(18),- se dispara un equipo de detección de señales de radiofrecuencia en respuesta a la señal de sincronización,- se registran las señales de radiofrecuencia que coinciden con la señal de sincronización como una señal querepresenta la corriente del cojinete.

Description

Método y aparato para medir corrientes de cojinetes en una máquina eléctrica.
Campo de la Invención
La presente invención se refiere a un método y aparato para medir corrientes de cojinetes en una máquina eléctrica. Especialmente, la invención se refiere a la medición de las corrientes de los cojinetes detectando las señales de radiofrecuencia (RF) que son generadas por las descargas eléctricas en los cojinetes de la máquina.
Antecedentes de la invención
Las descargas eléctricas ocurren en las máquinas eléctricas por muchos motivos. Las descargas eléctricas son dañinas y tienden a dañar la maquina de maneras diferentes. Tres causas principales son descargas parciales de los devanados, las corrientes de los cojinetes y chisporroteo del colector. Todos estos fenómenos se han investigado concienzudamente y se han hecho muchas propuestas sobre cómo impedirlos y/o cómo detectarlos antes de que se haya deteriorado la eficiencia de la máquina eléctrica, o antes de que cualquier parte de la máquina haya resultado totalmente dañada.
Han existido muchos enfoques para utilizar la detección de señales de RF al definir la aparición de las descargas eléctricas. Se han propuesto los detectores de señales de RF para detectar las descargas eléctricas que son causadas, por ejemplo, por conductores sueltos o rotos de los devanados, torones intermitentes y cortocircuitos en las espiras de los devanados. Además, se han hecho varias propuestas para averiguar la supervisión de la formación de arco en las escobillas del colector de la máquina de corriente continua.
Las descargas eléctricas y las señales de RF están en conexión directa con los devanados y los colectores, respectivamente, en donde se localiza el motivo de las descargas. Por ejemplo, la descarga eléctrica y las señales de RF se generan en un colector debido al desgaste y envejecimiento de las escobillas.
Con respecto a las corrientes de los cojinetes la situación es más difícil. Las corrientes de los cojinetes no pueden medirse en la mayor parte de los casos, pero pueden medirse otras variables, como la corriente o tensión de modo común en los terminales del motor, o la tensión en el cojinete. En algunos casos, incluso estas variables están fuera de alcance. Además, no es seguro que tengan lugar allí descargas dañinas en los cojinetes.
La Solicitud Internacional Publicada WO 2007/106015 describe un método para indicar una descarga eléctrica en un cojinete de un sistema de accionamiento eléctrico. Las señales de RF detectadas se procesan para estimar la descarga eléctrica y se indica la descarga eléctrica estimada. Aunque todas las soluciones de la técnica anterior usan señales de RF cuando se detectan descargas eléctricas en relación con la máquina eléctrica, éstas tienen ciertos inconvenientes para identificar cuándo las señales de RF detectadas están verdaderamente relacionadas con la descarga eléctrica en cuestión.
La patente US 4 238 733 describe un sistema que supervisa la descarga en corona en las ranuras de máquinas eléctricas. Se coloca una antena cerca de la ranura del estator para detectar la señal de radiofrecuencia que es generada por la descarga en corona.
La solicitud de patente publicada DE 38 21 241 describe un sistema de protección en el que una etapa aislante de tiristor se inserta entre el circuito de medición de aislamiento de la disposición de circuito y el interruptor de la red eléctrica. La unidad de disparo de la etapa de aislamiento es controlada por una unidad de control de disparo que está sincronizada con la frecuencia de la red eléctrica y está conectada al circuito de medición de aislamiento.
Sumario de la invención
El objeto de la invención es crear un nuevo método, según se define en la reivindicación independiente 1, y un nuevo aparato, según se define en la reivindicación independiente 4, para medir corrientes de cojinetes en las máquinas eléctricas detectando señales de RF causadas por las descargas eléctricas.
Aspectos adicionales de la invención se definen en las reivindicaciones subordinadas.
La presente invención ofrece unos datos fiables y exactos de si las tensiones de alta frecuencia que se originan en los colectores electrónicos de potencia provocan el chisporroteo. Es posible analizar y vigilar con precisión estos datos. De este modo, los fenómenos y su progreso durante el ciclo de vida de la máquina pueden observarse fácilmente y utilizarse al evaluar el estado y los posibles requisitos de mantenimiento de la máquina.
Breve descripción de los dibujos
Características y ventajas adicionales de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, tomada en combinación con los dibujos anexos, en los que:
La figura 1 ilustra esquemáticamente una realización de la invención, La figura 2 ilustra esquemáticamente otra realización de la invención y
La figura 3 ilustra esquemáticamente una realización de la invención en relación con un dispositivo de diagnóstico.
Descripción detallada
La figura 1 ilustra esquemáticamente una realización de la invención. Un motor eléctrico 2 de corriente alterna es excitado por un conversor 4 de frecuencia, el cual convierte la tensión principal de corriente alterna suministrada desde la red eléctrica 6. La salida del conversor 4 de frecuencia se conecta mediante los cables 8 a los terminales del motor 2. El conversor 4 de frecuencia consta de varios colectores electrónicos que son controlados por impulso PWM de alta frecuencia bien conocidos en la técnica.
El eje 10 del motor eléctrico 2 está soportado en el bastidor 12 del motor por un cojinete 14. Cuando los impulsos de tensión de alta frecuencia circulan en el estator del motor, éstos pueden, en ciertas circunstancias, provocar un impulso de alta tensión sobre la película lubricante del cojinete 14. Si la tensión es lo suficientemente alta, fluye una corriente de cojinete a través del cojinete 12 provocando una descarga eléctrica. Este fenómeno genera una señal de radiofrecuencia (RF) que puede detectarse por una antena 16, que está situada cerca del cojinete. La tensión en la salida 17 de la antena 16 puede vigilarse en la pantalla de un osciloscopio 18. Puede medirse la magnitud de la corriente del cojinete que es proporcional a las descargas eléctricas. Con el fin de obtener un resultado de medición exacto, las señales de disparo de los colectores en el conversor 4 de frecuencia son conducidas al osciloscopio 18 a través de los cables 20.
La figura 2 ilustra otra realización de la invención. En la figura 2, las señales de disparo del osciloscopio 18 se toman de los terminales de la máquina eléctrica 2 a través de los cables 21. Las señales de disparo se generan así desde los sensores que miden la tensión de modo común o la corriente de modo común.
La antena 16 es una antena de cuadro con varios bucles que reciben señales de RF. Puede usarse otras clases de antenas adecuadas para recibir señales de RF. La elección de la antena también depende de la distancia de medición. La señal de sincronización puede ser cualquier señal que esté conectada al origen de la creación de las corrientes de los cojinetes. La idea es obtener una señal de temporización exacta de la frecuencia de conmutación y esta señal se usa como señal de sincronización cuando se detecta la señal de RF por la antena. Las señales de ruido pueden eliminarse fácilmente.
La figura 3 ilustra el dispositivo de diagnóstico que utiliza la invención. La señal 20 del osciloscopio 18 disparada por la señal de sincronización es conducida al analizador 24. Se detectan y registran la intensidad y la recurrencia del chisporroteo en el módulo 26 de registro. Los resultados se almacenan continuamente en la memoria 28. Los datos se usan al definir el servicio y mantenimiento.
Los resultados de la medición se usan adicionalmente contando los impulsos de descarga mediante un contador o integrador de impulsos. Estos datos se usan ventajosamente para definir un parámetro proporcional al malfuncionamiento del cojinete.
Las realizaciones de la invención antes descritas pretenden ser sólo ejemplos. Por tanto, se pretende que el alcance de la invención esté limitado solamente por el alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un método para medir corrientes de cojinetes en una máquina eléctrica (2) excitada por un conversor (4) de frecuencia que consta de varios colectores electrónicos que son controlados por impulsos PWM de alta frecuencia, en donde se generan descargas eléctricas, cuya máquina eléctrica (2) consta de un estator fijado a un bastidor (12) de la máquina eléctrica y un rotor que está dispuesto para girar alrededor de su eje (10) y está soportado en el bastidor (12) por unos cojinetes (14), en donde irrumpe la descarga eléctrica si la tensión sobre la película lubricante es alta y la descarga eléctrica genera una señal de radiofrecuencia, por lo que las señales de radiofrecuencia son detectadas continuamente por una antena (16) cerca de la localización de la descarga eléctrica, caracterizado porque el método comprende los pasos de:
    -
    se genera una señal de sincronización y que es temporalmente dependiente del origen de la descargan conduciendo señales de disparo de los colectores del conversor (4) de frecuencia hasta un osciloscopio (18), o conduciendo una corriente de modo común o la tensión de modo común medida por sensores hasta un osciloscopio (18),
    -
    se dispara un equipo de detección de señales de radiofrecuencia en respuesta a la señal de sincronización,
    -
    se registran las señales de radiofrecuencia que coinciden con la señal de sincronización como una señal que representa la corriente del cojinete.
  2. 2.
    Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se define una ventana de tiempo que se ha de vigilar sobre la base de la frecuencia de la señal de sincronización.
  3. 3.
    Método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque se integran o se cuentan las señales de radiofrecuencia.
  4. 4.
    Un aparato para medir corrientes de cojinetes vigilando descargas eléctricas generadas en una máquina eléctrica
    (2) excitada por un conversor (4) de frecuencia, que consta de varios colectores electrónicos que están controlados por impulsos PWM de alta frecuencia, cuya máquina consta de un estator fijado a un bastidor (12) de la máquina eléctrica (2) y un rotor que está dispuesto para girar alrededor de su eje (10) y está soportado en el bastidor por unos cojinetes (14), por lo que la descarga eléctrica irrumpe sobre el cojinete (14) si la tensión sobre la película lubricante es demasiado alta y la descarga eléctrica genera una señal de radiofrecuencia, comprendiendo el aparato una antena cerca de la localización de la descarga eléctrica para detectar continuamente las señales de radiofrecuencia, caracterizado porque el aparato comprende además
    -
    un cable (20) para conducir señales de disparo de los colectores en el conversor (4) de frecuencia hasta un osciloscopio (18), o un cable (21) desde el sensor que detecta una corriente de modo común o la tensión de modo común hasta un osciloscopio (18), con el fin de generar una señal de sincronización que sea temporalmente dependiente del origen de la descarga y está basada en el mismo,
    -
    un dispositivo detector (18) que se dispara sobre la base de la señal de sincronización y
    -
    un componente (24, 26) de registro que muestra o almacena las señales de radiofrecuencia que coinciden con las señales de sincronización.
  5. 5.
    Aparato según la reivindicación 4, caracterizado porque la señal de sincronización se genera sobre la base de la frecuencia de conmutación del conversor (4) que controla la máquina (2).
  6. 6.
    Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado porque el osciloscopio (18) muestra una tensión proporcional a la corriente del cojinete.
  7. 7.
    Aparato según cualquier de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque el aparato comprende un contador o integrador de impulsos para definir un parámetro proporcional al malfuncionamiento del cojinete.
ES09784141T 2008-07-15 2009-07-15 Método y aparato para medir corrientes de cojinetes en una máquina eléctrica Active ES2394608T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20080438A FI20080438A0 (fi) 2008-07-15 2008-07-15 Menetelmä ja laitteisto laakerivirtojen mittaamiseksi sähkökoneessa
FI20080438 2008-07-15
PCT/FI2009/000065 WO2010007203A1 (en) 2008-07-15 2009-07-15 Method and apparatus for measuring bearing currents in an electrical machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2394608T3 true ES2394608T3 (es) 2013-02-04

Family

ID=39677554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES09784141T Active ES2394608T3 (es) 2008-07-15 2009-07-15 Método y aparato para medir corrientes de cojinetes en una máquina eléctrica

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8587325B2 (es)
EP (1) EP2300839B1 (es)
KR (1) KR101556346B1 (es)
CN (1) CN102099701B (es)
BR (1) BRPI0915751A8 (es)
DK (1) DK2300839T3 (es)
ES (1) ES2394608T3 (es)
FI (1) FI20080438A0 (es)
PL (1) PL2300839T3 (es)
PT (1) PT2300839E (es)
WO (1) WO2010007203A1 (es)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010002296A1 (de) * 2010-02-24 2011-08-25 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Auswertungsverfahren für Lichtbogenentladungen und zugehöriger Prüfstand
US9605710B2 (en) 2010-03-01 2017-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for the early detection of the development of damage in a bearing
CN102893503B (zh) * 2010-05-11 2016-01-20 西门子公司 用于测量轴承中的电流的装置和方法
EP2574947A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-03 ABB Technology AG A method of determining stationary signals for the diagnostics of an electromechanical system
US9411017B2 (en) 2013-11-26 2016-08-09 General Electric Company Method for inspecting wye ring
CN103595193A (zh) * 2013-11-29 2014-02-19 沈阳工业大学 一种可实现轴承状态监测的电机端盖
CN105277861A (zh) * 2015-11-19 2016-01-27 南车株洲电机有限公司 电机轴承绝缘强度的测试方法
DE102017212666B4 (de) * 2017-07-24 2023-03-02 Vdeh-Betriebsforschungsinstitut Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Zustands eines mechanischen Bauteils
DE102017125890A1 (de) * 2017-11-06 2019-05-09 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Überwachung von Wälzlagern
CN109444509B (zh) * 2018-11-02 2021-03-23 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 一种风力发电机轴承电流的测量装置及其应用
US11569712B2 (en) 2021-04-05 2023-01-31 General Electric Renovables Espana, S.L. System and method for detecting bearing insulation and ground brush health in a generator
CN113960470B (zh) * 2021-08-24 2022-07-15 北京金风慧能技术有限公司 发电机轴电流的检测方法及装置
KR102558372B1 (ko) * 2023-02-03 2023-07-24 멜콘 주식회사 인버터로 구동되는 모터의 베어링 전류를 검출하는 방법

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4238733A (en) * 1979-05-15 1980-12-09 Canadian General Electric Company Limited Corona discharge monitor system
HUT48381A (en) * 1987-07-06 1989-05-29 Tatabanyai Szenbanyak Circuit arrangement for controlling insulation level of electric motor working in mine and disconnecting said electric motor from mains depending on insulation level
US5208542A (en) 1991-03-28 1993-05-04 Eaton Corporation Timing window arc detection
US5729145A (en) * 1992-07-30 1998-03-17 Siemens Energy & Automation, Inc. Method and apparatus for detecting arcing in AC power systems by monitoring high frequency noise
US6129193A (en) * 1997-08-29 2000-10-10 American Cooling Systems, L.L.C. Electric fan clutch
JP2001268957A (ja) 2000-03-15 2001-09-28 Japan Science & Technology Corp 回転体と量子電動機
EP1406365A1 (de) * 2002-10-04 2004-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Erregerstromzuführung für eine elektrische Rotationsmaschine
DE102004016738B3 (de) 2004-04-05 2005-11-10 Siemens Ag Kompensationsvorrichtung zur Vermeidung von schädlichen Lagerströmen in einer elektrischen Maschine und entsprechendes Kompensationsverfahren
EP1835598B1 (en) 2006-03-13 2009-08-12 Aktiebolaget SKF Method and device for indicating an electric discharge inside a bearing of an electric drive system

Also Published As

Publication number Publication date
PL2300839T3 (pl) 2013-02-28
PT2300839E (pt) 2012-12-19
EP2300839A1 (en) 2011-03-30
US20110169504A1 (en) 2011-07-14
KR101556346B1 (ko) 2015-09-30
WO2010007203A1 (en) 2010-01-21
FI20080438A0 (fi) 2008-07-15
CN102099701B (zh) 2014-03-26
DK2300839T3 (da) 2013-01-07
EP2300839B1 (en) 2012-09-05
BRPI0915751A8 (pt) 2017-12-26
BRPI0915751A2 (pt) 2015-11-03
KR20110052612A (ko) 2011-05-18
CN102099701A (zh) 2011-06-15
US8587325B2 (en) 2013-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2394608T3 (es) Método y aparato para medir corrientes de cojinetes en una máquina eléctrica
ES2533797T3 (es) Dispositivo y método para la detección de una falla a tierra
BRPI0708775B1 (pt) método e dispositivo para indicar uma descarga elétrica em um meio não condutor entre um elemento de rolamento e um condutor em um mancal de um sistema de acionamento elétrico
JP2013029351A (ja) 風車ブレード用避雷導線の断線検出装置
JP2014517320A (ja) 高電圧機器における単一及び複数の部分放電（ｐｄ）欠陥を分類するためにｐｒｐｄ包絡値を使用する方法
JP2018503073A (ja) 診断用回路試験デバイス
Yang et al. A stator winding insulation condition monitoring technique for inverter-fed machines
CN105319524A (zh) 一种高压开关柜局放带电检测有效性判断方法
JP4378478B2 (ja) 部分放電開始電圧計測方法及びその装置
JP6231110B2 (ja) 部分放電計測法およびそれを用いて検査した高電圧機器
JP2010164453A (ja) 部分放電発生監視装置及び方法
CN103403564B (zh) 用于接地故障检测适配的方法
US7616012B2 (en) Systems, methods, and apparatus for measuring capacitance in a stator component
CN118033477A (zh) 一种绝缘漏电检测系统及检测方法
Negoita et al. A brief review of monitoring techniques for rotating electrical machines
Sułowicz et al. The method of current measurement in the rotor cage bars of prototype induction motor with the use of Rogowski coils
JP2013113837A (ja) コロナ放電検知センサーと携帯型測定器及び測定方法
US20190391207A1 (en) Method for determining faults in a generator, and generator test system
ES2340124B1 (es) Equipo de diagnostico de rodamientos.
JP3351304B2 (ja) ケーブル線路の課電圧極性の検出システムおよびケーブル線路の絶縁破壊位置の検出システム
WO2010092204A1 (es) Sistema y método de deteccion de faltas a tierra en sistemas de corriente continua alimentados mediante rectificadores
ES2918074B2 (es) Método y Sistema de supervisión del sistema de excitación indirecta de una máquina síncrona
KR101895837B1 (ko) 전동기, 전동기 관련 기동 및 제어장치의 고장진단장치
KR20120018662A (ko) 계자 권선 절연 상태 진단 장치 및 방법
RU84129U1 (ru) Устройство для диагностирования заземляющего устройства