RU2192649C2 - Process of diagnostics and test of turn-to-turn short- circuits in rotor of synchronous machine - Google Patents

Process of diagnostics and test of turn-to-turn short- circuits in rotor of synchronous machine Download PDF

Info

Publication number
RU2192649C2
RU2192649C2 RU2000129947/09A RU2000129947A RU2192649C2 RU 2192649 C2 RU2192649 C2 RU 2192649C2 RU 2000129947/09 A RU2000129947/09 A RU 2000129947/09A RU 2000129947 A RU2000129947 A RU 2000129947A RU 2192649 C2 RU2192649 C2 RU 2192649C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
turn
winding
synchronous machine
electromotive force
Prior art date
Application number
RU2000129947/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000129947A (en
Inventor
М.Б. Ройтгарц
Original Assignee
Акционерное общество открытого типа "Электросила"
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 Акционерное общество открытого типа "Электросила" filed Critical Акционерное общество открытого типа "Электросила"
Priority to RU2000129947/09A priority Critical patent/RU2192649C2/en
Publication of RU2000129947A publication Critical patent/RU2000129947A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2192649C2 publication Critical patent/RU2192649C2/en

Links

Landscapes

  • Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)

Abstract

FIELD: electric machine engineering, determination of electric faults. SUBSTANCE: variable-induction pickup is placed near surface of rotor of synchronous machine. Signals arrives at input of spectrum analyzer when direct current is supplied to winding of rotating rotor. Spectral analysis can be conducted with the aid of computer to which input signal in digital form from analog-to-digital converter comes. It is possible to install two variable-induction pickups put in diametrical opposition relative to rotor. Measurement is conducted when there is no current in rotor winding to separate current components from residual magnetization and to determine degree of magnetic anisotropy of rotor. If there is no harmonic components even with respect to main harmonic of electromotive force then conclusion on absence of turn-to-turn short-circuit in rotor is made, if short- circuit is determined then their relative values and frequencies are compared with canonical composition of magnetic field of rotor of given synchronous machine and position of coil where turn-to-turn short-circuit is possible is found. EFFECT: unambiguous determination of turn-to-turn short-circuits in rotor. 1 dwg

Description

Предлагаемое решение относится к области электромашиностроения, в частности к методам определения электрических повреждений. The proposed solution relates to the field of electrical engineering, in particular to methods for determining electrical damage.

Известен способ нахождения междувитковых замыканий в обмотках роторов при питании их переменным током (см. Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин. Энергоатомиздат, Л. , 1989, стр.182-185). Для турбогенераторов этот способ дает надежные результаты, если сняты бандажи и выведены междуполюсные и междукатушечные соединения, что означает практически разборку ротора и ведет к большим потерям времени и средств, поскольку при снятии бандажей возможен перегрев подбандажной изоляции и часто требуется ее замена Во время вращения ротора этот способ применяется при установке вспомогательного контактного кольца и щетки. There is a method of finding inter-turn faults in the windings of rotors when powered by alternating current (see Gemke R.G. Faults in electrical machines. Energoatomizdat, L., 1989, pp. 182-185). For turbo-generators, this method gives reliable results if the bandages are removed and the interpolar and intercoil connections are removed, which practically disassembles the rotor and leads to large losses of time and money, since removing the bandages can overheat the bandage insulation and often need to be replaced during rotation of the rotor. the method is used when installing an auxiliary contact ring and brush.

Известен способ контроля витковых замыканий в роторе с помощью прибора типа ИВЗ (индикатор витковых замыканий), подобного выпускаемому фирмой "Парсонс" генератору, посылающему импульсы с крутизной фронта 75 нс (Wood J. W., Hindmarch R.T. Rotor winding short detection. // IEEE Proceedings. 1986. Vol. 133, pt В, N 3. P.181-189). Сравнивая форму отраженных сигналов с калибровочными кривыми, делают заключение о наличии витковых замыканий в роторе. При истолковании полученных результатов возникают трудности ввиду неоднозначности качественного сравнения. Этот недостаток характерен и для других способов контроля витковых замыканий. There is a method of monitoring turn-in circuits in a rotor using an IVZ type device (turn-by-turn indicator), similar to a generator manufactured by Parsons sending pulses with a steepness of the front of 75 ns (Wood JW, Hindmarch RT Rotor winding short detection. // IEEE Proceedings. 1986 Vol. 133, pt B, N 3. P.181-189). Comparing the shape of the reflected signals with the calibration curves, a conclusion is made about the presence of windings in the rotor. When interpreting the results obtained, difficulties arise due to the ambiguity of the qualitative comparison. This disadvantage is also characteristic of other methods for controlling coil circuits.

Например, известен принятый за прототип способ контроля витковых замыканий в роторе с помощью выдвинутой в воздушный зазор из статора испытательной катушки, электродвижущая сила которой, наведенная полем ротора, подается на осциллограф, и по форме кривой делают заключение об отсутствии витковых замыканий в роторе (см. Алексеев А.Е., Костенко М.П. Турбогенераторы, ГЭИ, М. -Л. 1939, стр.201, 341). Этот способ нашел широкое применение. Например, половина турбогенераторов мощностью 500 и 660 МВт в Великобритании оснащена датчиками магнитного поля для обнаружения витковых замыканий в роторе (Jackson R.J., Roberts I.A., Тhurston R.C., Worsfold J.H. Generator rotor monitoring in the United Kingdom. // CIGRE. 1986. Report 11-04, 8 p.). Недостатком этого способа является субъективность качественного заключения по форме кривой. Отсутствие количественных критериев приводит к неоднозначности выводов о наличии витковых замыканий в роторе. For example, a prototype method for controlling coil short circuits in a rotor is known by using a test coil extended into the air gap from a stator, the electromotive force of which is induced by the rotor field is supplied to an oscilloscope, and a conclusion is made about the absence of coil short circuits in the rotor by the shape of a curve (see Alekseev A.E., Kostenko M.P. Turbogenerators, SEI, M. -L. 1939, p. 201, 341). This method has found wide application. For example, half of the 500 and 660 MW turbo generators in the UK are equipped with magnetic field sensors for detecting windings in the rotor (Jackson RJ, Roberts IA, Thurston RC, Worsfold JH Generator rotor monitoring in the United Kingdom. // CIGRE. 1986. Report 11- 04, 8 p.). The disadvantage of this method is the subjectivity of a qualitative conclusion on the shape of the curve. The lack of quantitative criteria leads to the ambiguity of the conclusions about the presence of coil faults in the rotor.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно возможность получения однозначных выводов о наличии витковых замыканий в роторе. The aim of the invention is to remedy these disadvantages, namely the possibility of obtaining unambiguous conclusions about the presence of turns in the rotor.

Поставленная цель достигается тем, что в способе диагностики и контроля витковых замыканий в роторе синхронной машины, заключающемся в использовании на входе измерительного вольтметра сигнала с установленного вблизи поверхности вращающегося ротора синхронной машины неподвижного индукционного датчика при подаче в обмотку ротора постоянного тока, новым является то, что производят спектральный анализ электродвижущей силы, наведенной в индукционном датчике, причем по частотному составу и относительной величине отдельных спектральных составляющих делают вывод об отсутствии витковых замыканий и магнитной изотропии ротора; критерием отсутствия витковых замыканий и магнитной изотропии ротора является практическое отсутствие в спектре электродвижущей силы гармонических составляющих, четных по отношению к основной гармонике электродвижущей силы и вызванных токами в обмотке ротора; при наличии в спектре электродвижущей силы четных гармонических составляющих сравнением их относительных величин и частот с каноническим составом магнитного поля ротора данной синхронной машины определяют расположение катушки, в которой возможно витковое замыкание; для отделения токовых составляющих поля от остаточной намагниченности и определения степени магнитной анизотропии ротора измерение производят при отсутствии тока в обмотке ротора. В качестве измерительного вольтметра используют анализатор спектра. Возможно использование двух индукционных датчиков с идентичными частотными характеристиками, расположенных диаметрально противоположно относительно ротора, сигналы которых суммируют и вычитают. This goal is achieved by the fact that in the method for diagnosing and monitoring winding circuits in the rotor of a synchronous machine, which consists in using a stationary induction sensor installed near the surface of a rotating rotor of a synchronous machine when a DC rotor is fed to the winding of the synchronous machine, the new is that perform a spectral analysis of the electromotive force induced in the induction sensor, and the frequency composition and relative magnitude of the individual spectral components conclude that there are no windings and rotor magnetic isotropy; the criterion for the absence of winding circuits and magnetic isotropy of the rotor is the practical absence in the spectrum of the electromotive force of the harmonic components even with respect to the fundamental harmonic of the electromotive force and caused by currents in the rotor winding; if there are even harmonic components in the spectrum of the electromotive force by comparing their relative values and frequencies with the canonical composition of the magnetic field of the rotor of this synchronous machine, determine the location of the coil in which a winding is possible; to separate the current field components from the residual magnetization and determine the degree of magnetic anisotropy of the rotor, the measurement is carried out in the absence of current in the rotor winding. A spectrum analyzer is used as a measuring voltmeter. It is possible to use two induction sensors with identical frequency characteristics located diametrically opposite to the rotor, the signals of which are summed and subtracted.

Сущность способа поясняется чертежом, где представлена схема диагностики витковых замыканий. The essence of the method is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the diagnostics of coil faults.

Способ диагностики и контроля витковых замыканий в роторе осуществляют следующим образом. Вблизи поверхности 1 ротора синхронной машины устанавливают индукционный датчик 2. При подаче постоянного тока в обмотку 3 вращающегося ротора на вход анализатора спектра 4 поступает сигнал. Спектральный анализ можно производить с помощью компьютера 5, на вход которого поступает сигнал в цифровой форме с аналого-цифрового преобразователя 6. Возможно использование двух индукционных датчиков 2, расположенных диаметрально противоположно относительно ротора. Для отделения токовых составляющих поля от остаточной намагниченности и определения степени магнитной анизотропии ротора измерение производят при отсутствии тока в обмотке ротора. При отсутствии в спектре электродвижущей силы гармонических составляющих, четных по отношению к основной гармонике электродвижущей силы, делают вывод об отсутствии витковых замыканий ротора, при наличии - сравнивают их относительные величины и частоты с каноническим составом магнитного поля ротора данной синхронной машины и определяют расположение катушки, в которой возможно витковое замыкание. A method for the diagnosis and control of turns in the rotor is as follows. An induction sensor 2 is installed near the surface 1 of the rotor of the synchronous machine. When a direct current is supplied to the winding 3 of the rotating rotor, a signal is received at the input of the spectrum analyzer 4. Spectral analysis can be performed using computer 5, the input of which receives a signal in digital form from the analog-to-digital converter 6. It is possible to use two induction sensors 2 located diametrically opposite to the rotor. To separate the current field components from the residual magnetization and determine the degree of magnetic anisotropy of the rotor, the measurement is carried out in the absence of current in the rotor winding. If there are no harmonic components in the spectrum of the electromotive force that are even with respect to the main harmonic of the electromotive force, they conclude that there are no turns in the rotor, if they are present, their relative values and frequencies are compared with the canonical composition of the magnetic field of the rotor of this synchronous machine and the location of the coil is determined, in which a winding is possible.

Предложенный способ отличается простотой, дает однозначные выводы о наличии витковых замыканий в роторе. The proposed method is simple, gives unambiguous conclusions about the presence of coil faults in the rotor.

Claims (3)

1. Способ диагностики и контроля витковых замыканий в роторе синхронной машины, заключающийся в использовании на входе измерительного вольтметра сигнала с установленного вблизи поверхности вращающегося ротора синхронной машины неподвижного индукционного датчика при подаче в обмотку ротора постоянного тока, отличающийся тем, что производят спектральный анализ электродвижущей силы, наведенной в индукционном датчике, причем по частному составу и относительной величине отдельных спектральных составляющих делают вывод об отсутствии витковых замыканий и магнитной изотропии ротора, критерием отсутствия витковых замыканий и магнитной изотропии ротора является практическое отсутствие в спектре электродвижущей силы гармонических составляющих, четных по отношению к основной гармонике электродвижущей силы и вызванных токами в обмотке ротора, при наличии в спектре электродвижущей силы вышеупомянутых гармонических составляющих сравнением их относительных величин и частот с каноническим составом магнитного поля ротора данной синхронной машины определяют расположение катушки, в которой возможно витковое замыкание, для отделения токовых составляющих поля от остаточной намагниченности и определения степени магнитной анизотропии ротора измерение производят при отсутствии тока в обмотке ротора. 1. A method for the diagnosis and control of winding circuits in the rotor of a synchronous machine, which consists in using a fixed induction sensor installed near the surface of a rotating rotor of a synchronous machine at the input of a measuring voltmeter when a direct current rotor is fed into the winding, characterized in that they perform spectral analysis of electromotive force, induced in the induction sensor, and the partial composition and relative magnitude of the individual spectral components conclude that there is no current short circuits and rotor magnetic isotropy, the criterion for the absence of turn short circuits and rotor magnetic isotropy is the practical absence of harmonic components in the electromotive force spectrum that are even with respect to the main harmonic of the electromotive force and caused by currents in the rotor winding, in the presence of the above harmonic components in the electromotive force spectrum by comparison their relative values and frequencies with the canonical composition of the magnetic field of the rotor of this synchronous machine determine the location coils in which a winding is possible, to separate the current field components from the residual magnetization and determine the degree of magnetic anisotropy of the rotor, the measurement is carried out in the absence of current in the rotor winding. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве измерительного вольтметра используют анализатор спектра. 2. The method according to claim 1, characterized in that a spectrum analyzer is used as a measuring voltmeter. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют два индукционных датчика с идентичными частотными характеристиками, расположенные диаметрально противоположно относительно ротора, сигналы которых суммируют и вычитают. 3. The method according to p. 1, characterized in that use two induction sensors with identical frequency characteristics, located diametrically opposite to the rotor, the signals of which are summed and subtracted.
RU2000129947/09A 2000-11-30 2000-11-30 Process of diagnostics and test of turn-to-turn short- circuits in rotor of synchronous machine RU2192649C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000129947/09A RU2192649C2 (en) 2000-11-30 2000-11-30 Process of diagnostics and test of turn-to-turn short- circuits in rotor of synchronous machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000129947/09A RU2192649C2 (en) 2000-11-30 2000-11-30 Process of diagnostics and test of turn-to-turn short- circuits in rotor of synchronous machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000129947A RU2000129947A (en) 2002-10-27
RU2192649C2 true RU2192649C2 (en) 2002-11-10

Family

ID=20242784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000129947/09A RU2192649C2 (en) 2000-11-30 2000-11-30 Process of diagnostics and test of turn-to-turn short- circuits in rotor of synchronous machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2192649C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2529596C1 (en) * 2013-03-11 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Забайкальский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ЗабГУ") Method of diagnostics of turn-to-turn short circuits of asynchronous electric motor
CN104345247A (en) * 2014-10-20 2015-02-11 中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司 Online monitoring method for inter-turn short circuit fault of exciting winding of water-pumping, energy-accumulation and power generation motor
RU2644576C2 (en) * 2016-04-14 2018-02-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Method for diagnosis of damage to short-circuited winding of rotor of asynchronous motor
CN113687261A (en) * 2020-05-18 2021-11-23 中车株洲电力机车研究所有限公司 Interturn short-circuit fault diagnosis method, storage medium, and electronic device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АЛЕКСЕЕВ А.Е., КОСТЕНКО М.П. Турбогенераторы. - М. - Л.: ГЭИ, 1939, с.201,341. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2529596C1 (en) * 2013-03-11 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Забайкальский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ЗабГУ") Method of diagnostics of turn-to-turn short circuits of asynchronous electric motor
CN104345247A (en) * 2014-10-20 2015-02-11 中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司 Online monitoring method for inter-turn short circuit fault of exciting winding of water-pumping, energy-accumulation and power generation motor
CN104345247B (en) * 2014-10-20 2017-12-15 中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司 Pumped-storage power generation motor excitation winding interturn short-circuit On-line Fault monitoring method
RU2644576C2 (en) * 2016-04-14 2018-02-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Method for diagnosis of damage to short-circuited winding of rotor of asynchronous motor
CN113687261A (en) * 2020-05-18 2021-11-23 中车株洲电力机车研究所有限公司 Interturn short-circuit fault diagnosis method, storage medium, and electronic device
CN113687261B (en) * 2020-05-18 2024-01-30 中车株洲电力机车研究所有限公司 Inter-turn short circuit fault diagnosis method, storage medium and electronic equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zamudio-Ramirez et al. Magnetic flux analysis for the condition monitoring of electric machines: A review
Goktas et al. Comprehensive analysis of magnet defect fault monitoring through leakage flux
Assaf et al. Simplified axial flux spectrum method to detect incipient stator inter-turn short-circuits in induction machine
US5006769A (en) Arrangement for detecting winding shorts in the rotor winding of electrical machines
Çira et al. Analysis of stator inter-turn short-circuit fault signatures for inverter-fed permanent magnet synchronous motors
Frosini et al. A wavelet-based technique to detect stator faults in inverter-fed induction motors
CN111983452B (en) Method and system for detecting armature winding faults in a multiphase brushless exciter
Yazidi et al. Rotor inter-turn short circuit fault detection in wound rotor induction machines
Ahmed et al. Detection of eccentricity faults in machine usingfrequency spectrum technique
Yazidi et al. Broken rotor bars fault detection in squirrel cage induction machines
Goktas et al. Separation of induction motor rotor faults and low frequency load oscillations through the radial leakage flux
CN113391235A (en) System and method for detecting dynamic turn-to-turn short circuit fault of synchronous generator rotor
RU2192649C2 (en) Process of diagnostics and test of turn-to-turn short- circuits in rotor of synchronous machine
KR102028710B1 (en) System and method for detecting damper bar breakage of 3-phase salient pole synchronous machines
Saad et al. Fault diagnostics of induction motors based on internal flux measurement
Gyftakis et al. Introduction of the zero-sequence stray flux as a reliable diagnostic method of rotor electrical faults in induction motors
RU2623696C1 (en) Way and generator rotor current measuring device with the brushless excitation
EP3282268A1 (en) A method and apparatus for diagnosing a fault condition in an electric machine
Frosini et al. An improved diagnostic system to detect inter-turns short circuits in low voltage stator windings
Dobrodeyev et al. Method for detection of broken bars in induction motors
JPH0221266A (en) Measurement of rotation of dc motor
RU2000129947A (en) METHOD FOR DIAGNOSTIC AND CONTROL OF CIRCUIT CLOSES IN THE ROTOR OF A SYNCHRONOUS MACHINE
Bonet-Jara et al. A Novel Approach for Early Detection of Inter-turn Faults in Induction Motors during Start-up
RU2698557C1 (en) Method for eddy current monitoring of rotor bandage shells integrity
Park et al. Detection and classification of damper bar and field winding faults in salient pole synchronous motors

Legal Events

Date Code Title Description
HE4A Change of address of a patent owner
PD4A Correction of name of patent owner