RU144858U1 - ELECTRIC TRUCK ENGINE DIAGNOSTIC DEVICE - Google Patents

ELECTRIC TRUCK ENGINE DIAGNOSTIC DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU144858U1
RU144858U1 RU2014103025/11U RU2014103025U RU144858U1 RU 144858 U1 RU144858 U1 RU 144858U1 RU 2014103025/11 U RU2014103025/11 U RU 2014103025/11U RU 2014103025 U RU2014103025 U RU 2014103025U RU 144858 U1 RU144858 U1 RU 144858U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
engine
software
computer
optical signal
operating parameters
Prior art date
Application number
RU2014103025/11U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Иванович Орленко
Михаил Николаевич Петров
Олег Александрович Терегулов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет путей сообщения"(ФГБОУ ВПО ИрГУПС)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет путей сообщения"(ФГБОУ ВПО ИрГУПС) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет путей сообщения"(ФГБОУ ВПО ИрГУПС)
Priority to RU2014103025/11U priority Critical patent/RU144858U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU144858U1 publication Critical patent/RU144858U1/en

Links

Abstract

1. Устройство диагностики тягового двигателя электровоза путем определения наиболее нагретой точки, содержащее датчики температуры, установленные на двигателе для измерения выбранных рабочих параметров и соединенные с вычислительным блоком, представляющим собой программно-вычислительный комплекс, отличающееся тем, что в устройство введены волоконно-оптические датчики температуры рабочих параметров двигателя, оптический лазерный источник оптического сигнала, анализатор характеристик оптического сигнала, производящего необходимые измерения и передаваемого их в программно-вычислительный комплекс; при этом программно-вычислительный комплекс состоит из компьютера с программным обеспечением, соединенного с датчиками.2. Устройство диагностики тягового двигателя электровоза по п. 1, отличающееся тем, что рабочие параметры включают в себя температурные характеристики двигателя.1. Diagnostic device for a traction engine of an electric locomotive by determining the most heated point, containing temperature sensors installed on the engine to measure selected operating parameters and connected to a computing unit, which is a software-computer complex, characterized in that fiber-optic temperature sensors are introduced into the device engine operating parameters, an optical laser source of an optical signal, an analyzer of the characteristics of the optical signal producing the necessary Measurement and transmitted them to the software and computer system; while the software and computer complex consists of a computer with software connected to the sensors. 2. A diagnostic device for a traction engine of an electric locomotive according to claim 1, characterized in that the operating parameters include the temperature characteristics of the engine.

Description

Полезная модель относится к электромашиностроению, в частности к системам контроля температуры тяговых электродвигателей постоянного тока (ТЭД) электровозов и тепловозов в процессе эксплуатации (мониторинг).The utility model relates to electrical engineering, in particular to temperature control systems of direct current traction electric motors (TED) of electric locomotives and diesel locomotives during operation (monitoring).

Защита от перегрузок вращающихся электрических машин предназначена для обеспечения средства предотвращающего значительный перегрев обмоток электрической машины. Исходя из того, что основным видом повреждения является пробой изоляции (до 40%), температурный фактор в основном определяет ресурс ТЭД. Превышение температуры на 10°C (для класса изоляции B) снижает ресурс изоляции в два раза. Таким образом, для прогнозирования ресурса ТЭД очень важно иметь объективную информацию о температуре ТЭД.Overload protection of rotating electrical machines is designed to provide a means of preventing significant overheating of the windings of an electrical machine. Based on the fact that the main type of damage is a breakdown of insulation (up to 40%), the temperature factor mainly determines the TED resource. Exceeding the temperature by 10 ° C (for insulation class B) reduces the insulation resource by half. Thus, to predict the life of a TED, it is very important to have objective information about the temperature of a TED.

Обычно в таких системах защиты используются встроенные датчики температуры обмоток. Чаще всего, в промышленных двигателях для этого используют резистивные датчики температуры, встроенные в статорные обмотки для непосредственной регистрации температуры статорной обмотки. Более сложное оборудование описано в статье "Thermal Tracking-a Rational Approach to Motor Protection," IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol.PAS-93 (Sept.-Oct. 1974), pp. 1335-1344». В статье описано аналоговое реле с конструкцией, основанной на знании тепловой схемы вращающейся машины, и содержащей обратную связь от встроенного датчика температуры. Тепловая модель, которая используется для прогнозирования температуры вращающегося ротора, известна. Эта модель использует известную температуру статора и ток статорной обмотки. Система прогнозирует температуру двигателя и обеспечивает сигнал отключения, если превышены предельные условия.Typically, such protection systems use built-in winding temperature sensors. Most often, industrial motors use resistive temperature sensors built into the stator windings to directly record the temperature of the stator winding. More sophisticated equipment is described in Thermal Tracking-a Rational Approach to Motor Protection, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-93 (Sept.-Oct. 1974), pp. 1335-1344. " The article describes an analog relay with a design based on knowledge of the thermal circuit of a rotating machine and containing feedback from the built-in temperature sensor. The thermal model that is used to predict the temperature of a rotating rotor is known. This model uses the known stator temperature and stator current. The system predicts the engine temperature and provides a trip signal if the limit conditions are exceeded.

Известно устройство для автоматического регулирования температуры обмоток электрической машины постоянного тока (РФ №2177669), содержащее математическую модель электрической машины, как теплового объекта, причем на входы блока, содержащего математическую модель, подают сигналы с выходов датчиков тока и напряжения электрической машины, частоты вращения вала электрической машины, частоты вращения вала вентилятора, температуры охлаждающей среды, а также воздействие, корректирующее процесс вычисления значений максимальной локальной температуры якорной обмотки, обмоток главных и добавочных полюсов. Устройство выполняет вычисление максимальной локальной температуры якорной обмотки, обмоток главных и добавочных полюсов.A device is known for automatically controlling the temperature of the windings of an electric DC machine (RF No. 2177669), containing a mathematical model of an electric machine as a thermal object, and the signals from the sensors of the current and voltage of the electric machine and the shaft speed are fed to the inputs of a block containing a mathematical model electric machine, fan shaft speed, coolant temperature, as well as the effect of correcting the process of calculating the maximum local temperature ture of the armature winding, winding main and additional poles. The device calculates the maximum local temperature of the anchor winding, the windings of the main and auxiliary poles.

Недостатками указанного устройства являются сложность устройства, заключающаяся в том, для его функционирования необходимо знать падения напряжения на обмотках главных и добавочных полюсов электрической машины. В тяговом двигателе это является большой проблемой из-за невозможности размещения кабелей в пространстве двигателя. Проблемой также является измерение скорости вращения вала двигателя. Кроме того, данное устройство производит вычисление температуры якорной обмотки, обмоток главных и добавочных полюсов, которая может не соответствовать локальным температурам наиболее нагретых областей, а соответственно, и перегревам. Необходимо иметь тепловую расчетную модель ТЭД для мониторинга теплового состояния двигателя в процессе изменения нагрузки при эксплуатации и прогноза состояния изоляции в наиболее нагреваемых точках.The disadvantages of this device are the complexity of the device, which consists in the fact that for its functioning it is necessary to know the voltage drop on the windings of the main and additional poles of the electric machine. In a traction motor, this is a big problem due to the inability to place cables in the engine space. A problem is also the measurement of the rotation speed of the motor shaft. In addition, this device calculates the temperature of the anchor winding, the windings of the main and additional poles, which may not correspond to the local temperatures of the most heated areas, and, accordingly, to overheating. It is necessary to have a thermal calculation model of TED to monitor the thermal state of the engine during load changes during operation and to predict the state of insulation at the most heated points.

Известна система тепловой защиты, содержащая электронное моделирующее устройство (RU 21211209), по величине выходного сигнала которого автоматически ступенями изменяется подача воздуха мотор - вентиляторов в системе охлаждения тяговых электродвигателей электровозов. В основу его работы положена аналогия между динамическими процессами нагревания и остывания якорных обмоток электрических машин и процессами заряда и разряда конденсатора в R-C цепи.A known thermal protection system containing an electronic modeling device (RU 21211209), the magnitude of the output signal of which automatically changes the air supply of the motor - fans in the cooling system of traction electric motors of electric locomotives. The basis of his work is an analogy between the dynamic processes of heating and cooling of the armature windings of electric machines and the processes of charge and discharge of a capacitor in an R-C circuit.

Недостатком системы, содержащей это устройство, является то, что вследствие ее разомкнутости, (если рассматривать ее как автоматическую систему регулирования температуры, на вход исполнительно-регулирующего устройства которой подается выходной сигнал электронной модели, а не измеренное значение температуры обмоток тяговых электродвигателей), система имеет большую статическую неравномерность и повышенные затраты электроэнергии на функционирование.The disadvantage of the system containing this device is that due to its openness (if we consider it as an automatic temperature control system, the input of the control and regulation device of which the output signal of the electronic model is fed, rather than the measured temperature value of the windings of the traction motors), the system has greater static unevenness and increased energy costs for operation.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство для мониторинга теплового состояния тягового двигателя при эксплуатации путем определения наиболее нагретой точки тягового электродвигателя с каналом для охлаждающей среды и с вентилятором с управляемым приводом (патент РФ №79840, МПК B60L 11/02, H02H 7/06, оп. 20.01.2009), содержащее датчик температуры охлаждающей среды, установленный на входе канала для охлаждающей среды, вычислительный блок, содержащий математическую модель двигателя, как теплового объекта, на вход которого подают преобразованные сигналы с датчика температуры, установленного на входе канала для охлаждающей среды, отличающееся тем, что в устройство введены датчики температуры, установленные на выходе охлаждающей среды и на корпусе под главным полюсом электродвигателя, соединенные с входом блока преобразования, выход которого присоединен к входу вычислительного блока, содержащего математическую модель, а выход указанного вычислительного блока соединен с системой управления тяговым двигателем, на вход которой по программе вычислительного блока поступают рассчитанные значения максимальных локальных температур самых нагретых точек внутреннего пространства двигателя.Closest to the claimed utility model is a device for monitoring the thermal state of the traction motor during operation by determining the most heated point of the traction motor with a channel for the cooling medium and with a fan with a controlled drive (RF patent No. 79840, IPC B60L 11/02, H02H 7/06 , op. 20.01.2009) containing a temperature sensor for the cooling medium installed at the inlet of the channel for the cooling medium, a computing unit containing a mathematical model of the engine as a thermal object, to the input of which converted signals from a temperature sensor installed at the inlet of the channel for the cooling medium, characterized in that temperature sensors installed at the outlet of the cooling medium and on the housing under the main pole of the electric motor are connected to the input of the conversion unit, the output of which is connected to the input of the computing unit containing a mathematical model, and the output of the specified computing unit is connected to the control system of the traction engine, the input of which according to the program of the computing unit p the calculated values of the maximum local temperatures of the warmest points of the internal space of the engine are reached.

Недостатками указанного устройства являются сложность устройств. Кроме того точность измерения зависит от точности реакции датчика. Так как используется математическая модель, то возникает проблема ее точности в сравнении с реальными процессами, происходящими в двигателе.The disadvantages of this device are the complexity of the devices. In addition, the accuracy of the measurement depends on the accuracy of the response of the sensor. Since a mathematical model is used, the problem arises of its accuracy in comparison with real processes occurring in the engine.

Задача полезной модели заключается в создании эффективного и удобного устройства диагностики, а также расширение арсенала систем диагностики электродвигателей переменного тока и связанных с ними механических устройств.The objective of the utility model is to create an effective and convenient diagnostic device, as well as expanding the arsenal of diagnostic systems for AC electric motors and related mechanical devices.

Технический результат изобретения заключается в упрощении устройства за счет установки датчиков в доступных местах с одновременным повышением точности определения локальных наиболее нагретых областей внутреннего пространства двигателя.The technical result of the invention is to simplify the device by installing sensors in accessible places while improving the accuracy of determining the local most heated areas of the internal space of the engine.

Это достигается за счет того, что в устройстве диагностики тягового двигателя электровоза путем определения наиболее нагретой точки, содержащем датчики температуры, установленные на двигателе для измерения выбранных рабочих параметров и соединенные с вычислительным блоком, представляющим собой программно-вычислительный комплекс, согласно полезной модели, в устройство введены волоконно-оптические датчики температуры рабочих параметров двигателя, волоконно-оптическая линия связи, оптический лазерный источник оптического сигнала, анализатор характеристик оптического сигнала, производящего необходимые измерения и передающего их в программно-вычислительный комплекс; при этом программно-вычислительный комплекс состоит из компьютера с соответствующим программным обеспечением, соединенного с датчиками. При этом рабочие параметры включают в себя температурные характеристики двигателя.This is achieved due to the fact that in the diagnostic device of the traction engine of an electric locomotive by determining the most heated point, containing temperature sensors installed on the engine to measure the selected operating parameters and connected to the computing unit, which is a software-computer complex, according to the utility model, to the device fiber-optic temperature sensors for engine operating parameters, a fiber-optic communication line, an optical laser source of an optical signal were introduced, and alizator optical signal characteristics, producing the necessary measuring and transmitting them to the software and computer system; while the software and computer complex consists of a computer with appropriate software connected to the sensors. In this case, the operating parameters include the temperature characteristics of the engine.

На рисунке изображена принципиальная схема измерительного комплекса.The figure shows a schematic diagram of a measuring complex.

Позиции обозначают: волоконно-оптическая линия связи (1); волоконно-оптический датчик параметров двигателя (2); лазерный источник оптического сигнала (3); анализатор характеристик оптического сигнала (4); компьютер (5).Positions indicate: fiber-optic communication line (1); fiber optic engine parameter sensor (2); laser source of optical signal (3); optical signal characteristics analyzer (4); computer (5).

Устройство диагностики тягового двигателя электровоза состоит из волоконно-оптической линии связи (1), волоконно-оптического датчика параметров двигателя (2), оптического лазерного источника оптического сигнала (3), анализатора характеристик оптического сигнала (4) и компьютера (5) с соответствующим программным обеспечением, соединенного с датчиками.The diagnostic device for the traction engine of an electric locomotive consists of a fiber-optic communication line (1), a fiber-optic sensor for engine parameters (2), an optical laser optical signal source (3), an optical signal characteristics analyzer (4) and a computer (5) with the corresponding software software connected to sensors.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Сигнал формируется оптическим лазерным источником оптического сигнала (3), и передается по волоконно-оптической линии (1) в волоконно-оптический датчик параметров двигателя (2), требуемой характеристики двигателя (например - температура). После прохождения волоконно-оптического датчика параметров двигателя (2). параметры оптического сигнала изменяются под действием влияния измеряемых параметров тягового двигателя (например: температуры). Далее по волоконно-оптической линии связи (1) оптический сигнал с измененными параметрами поступает в анализатор характеристик оптического сигнала (4). В анализаторе характеристик оптического сигнала (4) производится сравнение параметров оптического сигнала исходного, полученного от источника, и сигнала полученного после прохождения датчика с изменившимися параметрами. По расхождению параметров оптического сигнала определяют насколько изменился контролируемый (диагностируемый) параметр двигателя (в данном случае температура). Изменения параметров двигателя, после обработки от анализатора характеристик оптического сигнала (4) передаются на компьютер (5), в котором происходит визуализация шкалы контролируемого параметра (шкала температуры двигателя и ее предельные значения).The signal is generated by the optical laser source of the optical signal (3), and transmitted through the fiber optic line (1) to the fiber-optic sensor of engine parameters (2), the required engine characteristics (for example, temperature). After passing the fiber-optic sensor of engine parameters (2). the parameters of the optical signal change under the influence of the measured parameters of the traction motor (for example: temperature). Then, through the fiber-optic communication line (1), an optical signal with changed parameters is fed to the analyzer of the characteristics of the optical signal (4). In the analyzer of the characteristics of the optical signal (4), the parameters of the optical signal of the source signal received from the source and the signal received after passing through the sensor with the changed parameters are compared. The discrepancy between the parameters of the optical signal determines how much the controlled (diagnosed) engine parameter has changed (in this case, temperature). Changes in engine parameters, after processing from the analyzer the characteristics of the optical signal (4), are transmitted to a computer (5), in which the scale of the monitored parameter is visualized (scale of the engine temperature and its limit values).

Преимущества данного устройства состоят в том, что используются современные волоконно-оптические технологии. Данные технологии имеют существенные достоинства:The advantages of this device are that modern fiber-optic technologies are used. These technologies have significant advantages:

Устойчивость к агрессивным и горючим средам.Resistance to aggressive and combustible environments.

Абсолютная взрыво-пожаробезопасность.Absolute explosion and fire safety.

Помехозащищенность.Immunity

Многопараметровая чувствительность (один датчик на несколько параметров двигателя).Multi-parameter sensitivity (one sensor for several engine parameters).

Высокое быстродействие.High performance.

Распределенные измерения (система датчиков в одном протяженном волокне).Distributed measurements (sensor system in one extended fiber).

Длительные непрерывные измерения (от 25 лет).Long continuous measurements (from 25 years).

Малые габариты (2-5 см.) и малая масса и стоимость.Small dimensions (2-5 cm.) And low weight and cost.

Разработанное техническое средство позволит увеличить эксплуатационную надежность тяговых электродвигателей, увеличить их пробег и межремонтные сроки, и, следовательно, удешевить их эксплуатацию.The developed technical tool will increase the operational reliability of traction electric motors, increase their mileage and turnaround times, and, therefore, reduce the cost of their operation.

Это устройство наиболее эффективен, так как позволяет хранить на компьютере большие базы данных с информацией об отслеживаемой динамике повреждений электродвигателя с последующим прогнозированием выхода его из строя.This device is most effective because it allows you to store large databases on the computer with information about the monitored dynamics of damage to the motor with subsequent prediction of its failure.

Claims (2)

1. Устройство диагностики тягового двигателя электровоза путем определения наиболее нагретой точки, содержащее датчики температуры, установленные на двигателе для измерения выбранных рабочих параметров и соединенные с вычислительным блоком, представляющим собой программно-вычислительный комплекс, отличающееся тем, что в устройство введены волоконно-оптические датчики температуры рабочих параметров двигателя, оптический лазерный источник оптического сигнала, анализатор характеристик оптического сигнала, производящего необходимые измерения и передаваемого их в программно-вычислительный комплекс; при этом программно-вычислительный комплекс состоит из компьютера с программным обеспечением, соединенного с датчиками.1. Diagnostic device for a traction engine of an electric locomotive by determining the most heated point, containing temperature sensors installed on the engine to measure selected operating parameters and connected to a computing unit, which is a software-computer complex, characterized in that fiber-optic temperature sensors are introduced into the device engine operating parameters, an optical laser source of an optical signal, an analyzer of the characteristics of the optical signal producing the necessary Measurement and transmitted them to the software and computer system; while the software and computer complex consists of a computer with software connected to the sensors. 2. Устройство диагностики тягового двигателя электровоза по п. 1, отличающееся тем, что рабочие параметры включают в себя температурные характеристики двигателя.
Figure 00000001
2. A diagnostic device for a traction engine of an electric locomotive according to claim 1, characterized in that the operating parameters include temperature characteristics of the engine.
Figure 00000001
RU2014103025/11U 2014-01-29 2014-01-29 ELECTRIC TRUCK ENGINE DIAGNOSTIC DEVICE RU144858U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014103025/11U RU144858U1 (en) 2014-01-29 2014-01-29 ELECTRIC TRUCK ENGINE DIAGNOSTIC DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014103025/11U RU144858U1 (en) 2014-01-29 2014-01-29 ELECTRIC TRUCK ENGINE DIAGNOSTIC DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU144858U1 true RU144858U1 (en) 2014-09-10

Family

ID=51540386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014103025/11U RU144858U1 (en) 2014-01-29 2014-01-29 ELECTRIC TRUCK ENGINE DIAGNOSTIC DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU144858U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8482238B2 (en) System and method for estimating a generator rotor temperature in an electric drive machine
JP2008528901A (en) Monitoring of electrical machine bearing temperature
CN111211719B (en) Method and system for estimating temperature of rotor magnetic steel of permanent magnet synchronous motor
JPWO2014156386A1 (en) Diagnostic device and switching device for electric motor
US20130314822A1 (en) Motor protection relay to optimise the monitoring and protection of an electric motor
KR20150080063A (en) Device and method of trouble diagnosis for synchronous generator using an extended Kalman filter
US20130187389A1 (en) Method for predictive monitoring of switch contactors and system therefor
RU144858U1 (en) ELECTRIC TRUCK ENGINE DIAGNOSTIC DEVICE
RU79840U1 (en) DEVICE FOR MONITORING THE HEAT CONDITION OF THE TRACTION ENGINE
Gao Sensorless stator winding temperature estimation for induction machines
RU121939U1 (en) MOTOR INSULATION CONTROL DEVICE
Chaturvedi et al. Condition monitoring of induction motor
Zhang et al. Impaired-cooling-condition detection using DC-signal injection for soft-starter-connected induction motors
EP2088410B1 (en) Rotary electric machine
Novozhilov et al. Diagnostic system induction motor rotor eccentricity by phase current
CN115015713A (en) Insulation life prediction method and device based on PDIV and corona-resistant life
Junfithrana et al. Improving electric motor performance by handling interference using iot
Bannov et al. Dynamic Identification of Internal Damages in Induction Motors Based on Analysis Vector of Stator Currents
RU91631U1 (en) MOTOR INSULATION CONTROL DEVICE
Yuqing Study for the Condition Monitoring and Status Assessment of Optical fiber composite low-voltage cable
Jebaseeli Monitoring the thermal behavior of induction motor using regression technique
Cazacu et al. On-site efficiency evaluation for in-service induction motors
Pugachev et al. Experimental investigation of thermal processes in induction motor by physical modelling
Anuchin et al. A two-mass thermal model of the induction motor
Hodgins et al. Thermal model of an induction generator in oscillating water column wave energy converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20160130