PL163035B1 - Czujnik do wykrywania przerw obwodów wirnika maszyn prądu przemiennego - Google Patents

Abstract

Czujnik do wykrywania obwodów wirnika maszyn prądu przemiennego, zawierający cewki instalowane wewnątrz maszyny, znamienny tym, że cewki (1) umieszczone są na pojedynczych zębach (2) stojana i połączone są ze sobą szeregowo parami, a ich osie odległe są o całkowitą wielokrotność podziałki biegunowej, przy czym każda para złożona jest z identycznych cewek (1).

Description

Przedmiotem wynalazku jest czujnik do wykrywania przerw obwodów wirnika maszyn prądu przemiennego, przeznaczony do ciągłego, eksploatacyjnego wykrywania, metodą bezstykową, uszkodzeń elektrycznych i magnetycznych obwodów w indukcyjnych i synchronicznych maszynach elektrycznych.

Spośród wielu znanych rozwiązań wykrywających przerwy obwodów wirnika maszyn prądu przemiennego najczęściej stosowane są układy z czujnikiem mierzącym parametr zjawiska zewnętrznego, towarzyszącego poszczególnym przypadkom awaryjnym. Przykładowo może to być pomiar składowej przeciwnej prądów stojana, pomiar drgań stojana, czy pomiar hałasu. Rozwiązania te cechują się jednak niezadawalającą selektywnością i niezupełną współzależnością poziomu i charakteru sygnału od lokalizacji oraz rodzaju uszkodzenia. Znacznie korzystniejszym jest pomiar bezpośredni wielkości roboczej uzależnionej od stanu technicznego obwodów, czujnikiem instalowanym wewnątrz maszyny w strefie oddziaływania pola magnetycznego. Jedno z takich rozwiązań czujnika, przedstawione w polskim opisie patentowym nr 130 676, dotyczy wykrywania zwarć zwojowych w silnikach indukcyjnych. Czujnik posiada co najmniej jedną cewkę, zwłaszcza toroidalną, umieszczoną współosiowo z osią wirnika, w przestrzeni ograniczonej boczną powierzchnią wirnika i płaszczyzną tarcz łożyskowych. Podczas pracy silnika w cewkach indukuje się SEM, wywołana oddziaływaniem strumienia magnetycznego, poosiowego z wałem. Strumień ten znikomo mały w normalnych warunkach, wzrasta po wystąpieniu zwarcia. Po przekroczeniu wartości wyindukowanego napięcia ponad nastawiony poziom brzegowy, sygnał wyjściowy powodować może odłączenie silnika od źródła zasilania.

Opisany czujnik reaguje w przypadkach uszkodzeń, których skutkiem jest wzrost strumienia poosiowego, takich jak zwarcia zwojów uzwojeń lub pęknięcia pierścieni klatki.

Istotą czujnika według wynalazku, zawierającego cewki instalowane wewnątrz maszyny, jest to, że cewki umieszczone są na pojedynczych zębach stojana i połączone są ze sobą szeregowo parami, a ich osie odległe są o całkowitą wielokrotność podziałki biegunowej, przy czym każda para złożona jest z identycznych cewek.

Zaletą silnika według wynalazku jest to, że cewki silnika zainstalowane są bezpośrednio w strefie szczeliny powietrznej, w położeniach, które dla prawidłowego stanu maszyny i symetrii wewnętrznej, dają identyczne w każdym momencie warunki elektromagnetyczne. W sytuacji wystąpienia uszkodzeń warunki te różnicują się, a sygnał wyjściowy, w postaci różnicy wyindukowanych na cewkach napięć, jest miarodajnym wskaźnikiem niesprawności. Czujnik pozwala więc na bezpośrednią kontrolę powtarzalności pola magnetycznego w szczelinie powietrznej, co jest jednoznacznie związane z symetrią wewnętrzną maszyny.

Rozwiązanie według wynalazku jest pokazane schematycznie w przykładzie wykonania na rysunku, przedstawiającym rozmieszczenie cewek na tle prostopadłego do osi przekroju maszyny.

163 035

Cewki 1 tworzące czujnik mogą być wykonane z kilku zwojów cienkiego przewodu w izolacji. Szerokość cewki 1 jest równa szerokości zęba 2 stojana. Długość powinna być równa lub większa od długości pojedynczego pakietu stojana. W przypadku stojana bez promieniowych kanałów wentylacyjnych, cewka 1 obejmuje ząb 2 na całej długości. Przewody 3 łączące cewki 1 z układem kontrolno-pomiarowym mogą być wyprowadzone promieniowym kanałem wentylacyjnym, sąsiadującym z cewką 1. Wysokość usytuowania cewki 1 względem dna żłobka może być dowolna.

W cewkach 1 indukuje się napięcie pochodzące od zmian strumienia magnetycznego sprzężonego z cewkami 1. Szeregowo-przeciwosobne połączenie cewek 1 pozwala wyprowadzić na zewnątrz maszyny różnicę napięć, a więc sygnał będący miarą niesymetrii wewnętrznej. Z czujnikiem współpracuje układ elektroniczno- przekaźnikowy. Korzystne jest zastosowanie filtru dolnoprzepustowego do kształtowania napięcia różnicowego z cewek.

163 035

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Czujnik do wykrywania obwodów wirnika maszyn prądu przemiennego, zawierający cewki instalowane wewnątrz maszyny, znamienny tym, że cewki (1) umieszczone są na pojedynczych zębach (2) stojana i połączone są ze sobą szeregowo parami, a ich osie odległe są o całkowitą wielokrotność podziałki biegunowej, przy czym każda para złożona jest z identycznych cewek (1).