PL106591B1 - Uklad czujnikowego zabezpieczenia maszyn elektrycznych - Google Patents

Description

*** ****** 0O * 4» Twórcy wynalazku: Jan Pytel, Józef Borecki, Zenon Okraszewski, Maciej Bernadt Uprawniony z patentu: Politechnika Wroclawska, Wroclaw; Centralny -Osrodek Badawczo-Projekftowy Górnictwa Od¬ krywkowego „POLTEGOR", Wroclaw (Polska) Uklad czujnikowego zabezpieczenia maszyn elektrycznych Przedmiotem wynalazku jest uklad czujnikowego zabezpieczenia maszyn elektrycznych, a zwlaszcza silników wysokiego napiecia, przed przeciazeniem.

Znany z czasopisma „IEEE Transaction on Power Apparatus and Systems", nr 5/1974, uklad czujni¬ kowego zabezpieczenia maszyn elektrycznych wy¬ sokiego napiecia sklada sie z termometru rezystan- cyjnego, który umieszczony jest wewnatrz maszy¬ ny, na warstwie izolacji glównej uzwojen, i jest polaczony z czlonem wykonawczym. Uklad jest wy¬ posazony w elektroniczny czlon kompensacyjny, przeznaczony do kompensacji bledu pomiaru tem¬ peratury, który jest zasilany poprzez przekladniki pradowe z obwodu roboczego zabezpieczonej ma¬ szyny i jest polaczony z czlonem wykonawczym.

Czlon kompensacyjny sklada sie z nieliniowych przetworników pradu na napiecie oraz z ukladu rezystancyjino-pojemnosciowego, które umozliwiaja posredni pomiar przyrostu temperatury uzwojen maszyny. Termometr rezystancyjny mierzy tem¬ perature panujaca w zlobku na zewnetrznej po¬ wierzchni izolacji glównej uzwojenia, natomiast napiecie wyjsciowe czlonu kompensacyjnego jest proporcjonalne do róznicy miedzy temperatura zmierzona przez termometr a temperatura miedzi uzwojenia. Dzieki temu, zwlaszcza przy gwaltow¬ nym wzroscie obciazenia maszyny, czlon kompen¬ sacyjny zapewnia zadzialanie czlonu wykonawczego zanim temperatura miedzi uzwojenia osiagnie war¬ tosc dopuszczalna dla danej klasy izolacji maszyny. 2 Niedogodnoscia znanego ukladu zabezpieczenia jest skomplikowana budowa czlonu kompensacyj¬ nego, zawierajacego nieliniowe przetworniki pradu na napiecie, oraz wiazaca sie z tym mala nieza- * wodnosc dzialania ukladu. Miedzy temperatura miedzi uzwojenia a temperatura czujnika pomiaro¬ wego istnieje dodatkowa róznica, zalezna od wa¬ runków chlodzenia maszyny i od rodzaju pracy maszyny. Róznica miedzy powyzszymi temperatu- 1(> rami nie jest uwzgledniana .przez czlon kompensa¬ cyjny, gdyz reaguje on jedynie na wartosc nateze¬ nia pradu plynacego przez uzwojenie maszyny.

Ponadto znany uklad zabezpieczenia nie uwzgled¬ nia zmian rezystancji uzwojen powodowanych zmianami temperatury, co ma istotne znaczenie zwlaszcza dla maszyn o izolacji klasy F lufo H.

Wynalazek dotyczy ukladu- czujnikowego zabez¬ pieczenia maszyn elektrycznych, zwlaszcza silni¬ ków wysokiego napiecia, skladajacego sie z co riaj- aa mniej jednego czujnika temperaturowego, umiesz¬ czonego na izolacji glównej uzwojen maszyny i po¬ laczonego z czlonem wykonawczyni, który jest polaczony z czlonem kompensacyjnym, zasilanym pradem proporcjonalnym do pradu plynacego przez 28 uzwojenia maszyny.

Istota wynalazku polega na tym, ze czlon kom¬ pensacyjny, przeznaczony do kompensacji bledu po¬ miaru temperatury, wykonany jest w postaci ele¬ ktrycznego elementu grzejnego, który przylega w szczelnie poprzez warstwe elektroizolacyjna do ele- 106 591s 106 591 4 mentu wykonanego z materialu o dobrej przewod- nosci cieplnej, otaczajacego' czujnik temperaturowy.

Zewnetrzna powierzchnia elementu grzejnego jest oslonieta warstwa izolacji termicznej.

Czlon kompensacyjny ukladu (zabezpieczenia wed¬ lug wynalazku zapewnia przy naglym wzroscie obciazenia maszyny szybkie dogrzanie czujnika temperaturowego do temperatury bliskiej tempe¬ raturze pretów uzwojenia, a ponadto charaktery¬ zuje sie prosta konstrukcja i duza niezawodnoscia dzialania. Dobór materialu elementu grzejnego czlonu kompensacyjnego pozwala na uwzglednienie zmian rezystancji uzwojen maszyny powodowanych zmianami ich temperatury, natomiast dobór para¬ metrów Jechnicznych czujników temperaturowych i czlonu kompensacyjnego umozliwia prawidlowe reagowanie ukladu zabezpieczenia na temperature krytycznej "termicznie* czesci maszyny, niezaleznie od, miejsca polozenia tej czesci maszyny w stosun¬ ku do miejsca zamontowania czujników temperatu¬ rowych. Dodatkowa zaleta ukladu zabezpieczenia wedlug wynalazku jest poprawne jego dzialanie niezaleznie od warunków chlodzenia i rodzaju pra¬ cy maszyny.

Przedmiot wynalazku jest objasniony w przykla¬ dzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy ukladu czujnikowego zabezpieczenia silnika wysokiego napiecia, a fig. 2 — czujnik ukladu zabezpieczenia wraz z czlonem kompensacyjnym, umieszczony na izolacji glównej uzwojenia silnika, w przekroju podluznym.

Przykladowy uklad wedlug wynalazku sklada sie z dwóch pozystorowych czujników 1, które sa po¬ laczone ze soba szeregowo i dolaczone do wyko¬ nawczego czlonu 2. Wyjscie wykonawczego czlonu 2 jest polaczone z wylaczajacym blokiem 3, sprzezo¬ nym z wylacznikiem 4, poprzez który sa zasilane uzwojenia silnika 5.

IDo pozystorowych czujników 1 sa przymocowane kompensacyjne czlony 6, które sa polaczone z na- stawczym blokiem 7, zasilanym poprzez pradowe przekladniki 8 pradem proporcjonalnym do pradu plynacego^ przez uzwojenia stojana silnika 5. Pozy- storowe czujniki 1 sa umieszczone na warstwie 9 izolacji glównej cewek 10 silnika 5 i oddzielone sa od niej dodatkowa, izolacyjna warstwa 11. Kazdy pozystorowy czujnik 1 jest otoczony miedzianym radiatorem 12, a wolna przestrzen miedzy czujni¬ kiem 1, izolacyjna warstwa 11 a radiatorem 12 jest wypelniona materialem o dobrej przewodnosci cieplnej. Radiator 12 jest pokryty lakierem elektro- izolacyjnym, tworzacym elektroizolacyjna warstwe 13, do- której szczelnie przylega kompensacyjny czlon 6. Kompensacyjny czlon 6 sklada sie z ele¬ ktrycznego, grzejnego elementu 14, wykonanego w postaci miedzianego uzwojenia i oslonietego izola¬ cyjna oslona 15. W oslonie 15 sa wykonane otwory, przez które wyprowadzone sa na zewnatrz kom- pensacyjnego czlonu 6 przewody 16 czujnika 1 i przewody 17 grzejnego elementu 14. Pozystorowy czujnik 1 wraz z kompensacyjnym czlonem 6 jest zamontowany na czolowej czesci cewki 10, w pobli¬ zu jej wyjscia z pakietu 18 blach stojana. io Prad plynacy przez uzwojenie silnika 5 powo¬ duje nagrzewanie jego cewek 10. Pozystorowe czuj¬ niki 1 reaguja na temperature pretów 19 cewek 10 pomniejszona o spadek temperatury na glównej, izolacyjnej warstwie 9 cewek 10 i dodatkowej, izo- lacyjnej warstwie 11. Przy ustalonym stanie ter¬ micznym silnika 5 spadek temperatury na izola¬ cyjnych warstwach 9, 11 jest staly i okreslony.

Dzieki temu czujniki 1 mierza praktycznie bez¬ posrednio temperature pretów 19. Cieplo wydzde- lane przez elektryczny, grzejny element 14 jest rozproszone na glównej, izolacyjnej warstwie 9 i nie wplywa w znaczacy sposób na temperature czujnika 1. Przy gwaltownym wzroscie natezenia pradu silnika 5 spadek temperatury na glównej, izolacyjnej warstwie 9 i dodatkowej izolacyjnej war¬ stwie 11 jest zmienny w czasie i osiaga wielokrot¬ nie wieksze wartosci niz spadek temperatury w sta¬ nie termicznie ustalonym. Kompensacyjny czlon 6 powoduje wówczas dodatkowe, szybkie dogrzanie czujnika 1 cieplem wydzielanym przez grzejny ele¬ ment 14 do temperatury bliskiej temperaturze pre¬ tów 19 cewek 10. W momencie gdy temperatura czujnika 1 osiaga wartosc temperatury zadzialania wykonawczego' czlonu 2, podaje 'on sygnal na wy- laczajacy blok 3, który powoduje odlaczenie silni¬ ka 5 od sieci zasilajacej. penisacyjnym, zasilanym pradem proporcjonalnym do pradu plynacego przez uzwojenia maszyny, znamienny tym, ze kompensacyjny czlon (6) jest wykonany w postaci elektrycznego1, grzejnego ele¬ mentu (14), przylegajacego szczelnie poprzez ele- w ktroizolacyjna warstwe (13) do elementu (12) wy¬ konanego z materialu o dobrej przewodnosci ciepl¬ nej, który otacza temperaturowy czujnik (1), nato¬ miast zewnetrzna powierzchnia grzejnego elementu (14) jest oslonieta warstwa (15) izolacji termicznej.106 591 Fig. 1

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Uklad czujnikowego zabezpieczenia maszyn ele- 40 ktrycznych, a zwlaszcza silników wysokiego napie¬ cia, skladajacy sie z co najmniej jednego' czujnika temperaturowego, umieszczonego na izolacji glów¬ nej uzwojen maszyny i polaczonego z czlonem wy¬ konawczym, który jest polaczony z czlonem kom- 4*