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.