RU2623696C1 - Способ и устройство для измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением - Google Patents
Способ и устройство для измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623696C1 RU2623696C1 RU2016110890A RU2016110890A RU2623696C1 RU 2623696 C1 RU2623696 C1 RU 2623696C1 RU 2016110890 A RU2016110890 A RU 2016110890A RU 2016110890 A RU2016110890 A RU 2016110890A RU 2623696 C1 RU2623696 C1 RU 2623696C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- magnetic field
- current
- generator
- inductor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к испытаниям электрических машин, а именно к способам и устройствам измерения тока ротора мощных синхронных генераторов с бесщеточным возбуждением, в том числе сверхпроводниковых. Способ и устройство измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением обеспечивают непосредственное измерение тока ротора генератора в узле бесконтактного измерения тока, отличаются тем, что осуществляют формирование магнитного поля, величина которого пропорциональна току ротора, с помощью индуктора, установленного на роторе с возможностью вращения вместе с ротором, и преобразуют магнитное поле в электрический сигнал с помощью датчика магнитного поля, расположенного на корпусе генератора с возможностью определения величины магнитного поля индуктора. Технический результат применения предложенных способа и устройства измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением заключается в повышении точности, надежности и живучести всей системы измерений, а также в возможности использования ее в качестве оборудования, предназначенного для диагностики технического состояния генераторов с бесщеточным возбуждением. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к испытаниям электрических машин, а именно к способам измерения тока ротора мощных синхронных генераторов с бесщеточным возбуждением, в том числе сверхпроводниковых.
Известно устройство для измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением (патент RU 66821), которое содержит канал передачи данных от датчика Холла, расположенного внутри вала устройства.
Наиболее близким аналогом способа измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением является [патент на изобретение RU №2011203, МПК 5 G01R 31/34, опубл. 15.04.1994] способ измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением, включающий измерение тока возбуждения возбудителя, напряжения обмотки ротора генератора, частоту вращения ротора. Ток IP ротора генератора находят как функцию от измеренных величин:
IP=(1/СКЗ)⋅(i2 BB-(СХХ⋅(fH/f)⋅UP)2)0,5,
где iBB - ток возбуждения возбудителя; UP - напряжение обмотки ротора генератора; f - частота вращения ротора; fH, СКЗ, СХХ - постоянные.
Средствами ближайшего аналога возможно осуществить измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением.
Однако у предложенного ближайшего аналога есть ряд недостатков:
- средствами ближайшего аналога не представляется возможным непосредственно измерить ток ротора генератора, а приходится измерять ток возбуждения возбудителя, напряжение обмотки ротора генератора и частоту вращения ротора, по этим данным происходит расчет тока ротора генератора на ЭВМ; таким образом, на каждом этапе измерения и расчета в значение тока ротора генератора вносится весомая погрешность;
- при измерении напряжения обмотки ротора генератора используются измерительные кольца, представляющие собой вращающиеся электрические контактные соединения, подверженные неизбежному износу и старению, что снижает качество измерений и надежность всей системы определения тока ротора генератора.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением, в котором за счет реализации новой совокупности существенных признаков обеспечивается непосредственное, более точное и надежное измерение тока ротора генератора.
Поставленная задача решается за счет того, что согласно способу измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением, включающему измерение тока возбуждения возбудителя, частоты вращения ротора, осуществляют непосредственное измерение тока ротора генератора в узле бесконтактного измерения тока, для чего формируют магнитное поле, величина которого пропорциональна току ротора, преобразуют магнитное поле в электрический сигнал и без дополнительного канала передачи данных передают его на контроллер.
Способ измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением не предполагает использование вращающихся токосъемных контактов и не требует прокладки дополнительных оперативно-измерительных цепей, что упрощает процесс реализации изобретения и способствует снижению себестоимости всей системы измерения тока ротора генератора.
Устройство, реализующее предлагаемый способ измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением, содержит индуктор, выполненный с возможностью формирования магнитного поля с величиной, пропорциональной току ротора, и установленный на роторе с возможностью вращения вместе с ротором, а также датчик магнитного поля, расположенный на корпусе генератора с возможностью определения величины магнитного поля индуктора.
Реализация способа представлена на фиг. 1.
На одном общем для всех электрических машин и устройств валу 15 находятся ротор турбины или лопасти ветрогенератора 1, ротор генератора переменного тока 2 с вращающейся обмоткой ротора 3, индуктор 4, предназначенный для создания магнитного поля, величина которого пропорциональна току ротора, вращающийся выпрямитель 8, возбудитель 9.
Возбудитель 9 представляет собой обращенный синхронный генератор переменного тока, который имеет неподвижную обмотку возбуждения возбудителя 10, подключенную к неподвижному выпрямителю 12, который подключен к подвозбудителю, выполненному в виде дисковой машины с редкоземельными магнитами 13. Вращающаяся обмотка ротора 3, индуктор 4, предназначенный для создания магнитного поля, величина которого пропорциональна току ротора генератора переменного тока, вращающийся выпрямитель 8 и возбудитель 9 связаны между собой электрическими цепями постоянного и переменного тока.
В цепь тока возбуждения возбудителя включен цифровой амперметр для отображения тока возбуждения возбудителя 11, с общим для всех электрических машин и устройств валом 15 связан тахогенератор 14, предназначенный для измерения оборотов n2.
Рядом с индуктором 4, предназначенным для создания магнитного поля, величина которого пропорциональна току ротора, расположен датчик магнитного поля на эффекте Холла 5, подключенный к контроллеру 6 с дисплеем 7 для отображения тока ротора генератора. На фиг. 2 представлена конструкция и взаимное расположение индуктора и датчика магнитного поля на эффекте Холла 5, расположенного на корпусе генератора так, что между датчиком магнитного поля и витками вращающегося индуктора имеется зазор.
Индуктор представляет собой тороидальный каркас, изготовленный из стеклотекстолита и выполненный в виде диска с отверстиями под обмотки и контактные шпильки для подключения индуктора, на котором по окружности тороида в радиальном направлении расположены витки обмоток. Обмотки выполнены одножильным медным отожженным проводом с фиксированным шагом.
Способ осуществляется следующим образом.
Пример реализации способа. С помощью цифрового амперметра 11 измеряется ток возбуждения возбудителя, тахогенератором 14 измеряются обороты вала n2. Измерение тока ротора генератора переменного тока 2 осуществляется с помощью индуктора 4, предназначенного для создания магнитного поля, величина которого пропорциональна току ротора, возле которого на корпусе генератора расположен датчик магнитного поля на эффекте Холла 5. Таким образом, магнитное поле, создаваемое индуктором, пропорционально постоянному току вращающейся обмотки ротора 3. После преобразования датчиком 5 магнитного поля, созданного током обмотки ротора 3, сигнал поступает в контроллер 6, где преобразуется в значение тока обмотки ротора и отображается на дисплее 7.
Необходимо отметить, что предлагаемый способ измерения тока ротора генератора не нуждается в дополнительном канале передачи данных, а реализующее этот способ устройство не чувствительно к воздействию внешних намагничивающих факторов.
Предложенные способ и устройство измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением позволяют повысить точность, надежность и живучесть всей системы измерений, кроме того, такой подход позволяет использовать ее в качестве оборудования, предназначенного для диагностики технического состояния генераторов с бесщеточным возбуждением.
Claims (3)
1. Способ измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением, заключающийся в том, что измеряют ток возбуждения возбудителя, отличающийся тем, что осуществляют формирование магнитного поля, величина которого пропорциональна току ротора, с помощью индуктора, установленного на роторе с возможностью вращения вместе с ротором, и преобразуют магнитное поле в электрический сигнал с помощью датчика магнитного поля, расположенного на корпусе генератора с возможностью определения величины магнитного поля индуктора
2. Устройство для измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением, отличающееся тем, что содержит индуктор, выполненный с возможностью формирования магнитного поля с величиной, пропорциональной току ротора, и установленный на роторе с возможностью вращения вместе с ротором, а также датчик магнитного поля, расположенный на корпусе генератора с возможностью определения величины магнитного поля индуктора.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что между датчиком магнитного поля и витками вращающегося индуктора имеется зазор.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110890A RU2623696C1 (ru) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Способ и устройство для измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110890A RU2623696C1 (ru) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Способ и устройство для измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2623696C1 true RU2623696C1 (ru) | 2017-06-28 |
Family
ID=59312818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016110890A RU2623696C1 (ru) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Способ и устройство для измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2623696C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU189901U1 (ru) * | 2019-03-28 | 2019-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью Лысьвенский завод тяжёлого электрического машиностроения «Привод» (ООО «Электротяжмаш-Привод») | Бесщеточный возбудитель синхронной машины |
| RU2747074C1 (ru) * | 2020-07-10 | 2021-04-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет» | Способ диагностирования автомобильных генераторов по параметрам внешнего магнитного поля |
| RU204810U1 (ru) * | 2020-12-09 | 2021-06-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Стенд для определения характеристик магнитов ротора ветрогенераторов |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU712769A1 (ru) * | 1977-01-06 | 1980-01-30 | Центральное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Крупных Электрических Машин | Устройство дл измерени тока ротора бесщеточной синхронной машины |
| US20090091289A1 (en) * | 2007-10-08 | 2009-04-09 | University Of Victoria Innovation And Development Corporation | Stator inter-turn fault detection of synchronous machines |
| WO2011033520A2 (en) * | 2009-09-15 | 2011-03-24 | Kpit Cummins Infosystems Limited | A motor cum generator |
| RU2472168C2 (ru) * | 2011-03-15 | 2013-01-10 | Владимир Степанович Белов | Способ раннего обнаружения витковых замыканий и диагностирования технического состояния обмотки ротора турбогенератора с определением тока ротора по параметрам статора |
-
2016
- 2016-03-24 RU RU2016110890A patent/RU2623696C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU712769A1 (ru) * | 1977-01-06 | 1980-01-30 | Центральное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Крупных Электрических Машин | Устройство дл измерени тока ротора бесщеточной синхронной машины |
| US20090091289A1 (en) * | 2007-10-08 | 2009-04-09 | University Of Victoria Innovation And Development Corporation | Stator inter-turn fault detection of synchronous machines |
| WO2011033520A2 (en) * | 2009-09-15 | 2011-03-24 | Kpit Cummins Infosystems Limited | A motor cum generator |
| RU2472168C2 (ru) * | 2011-03-15 | 2013-01-10 | Владимир Степанович Белов | Способ раннего обнаружения витковых замыканий и диагностирования технического состояния обмотки ротора турбогенератора с определением тока ротора по параметрам статора |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU189901U1 (ru) * | 2019-03-28 | 2019-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью Лысьвенский завод тяжёлого электрического машиностроения «Привод» (ООО «Электротяжмаш-Привод») | Бесщеточный возбудитель синхронной машины |
| RU2747074C1 (ru) * | 2020-07-10 | 2021-04-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет» | Способ диагностирования автомобильных генераторов по параметрам внешнего магнитного поля |
| RU204810U1 (ru) * | 2020-12-09 | 2021-06-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Стенд для определения характеристик магнитов ротора ветрогенераторов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mirzaeva et al. | Advanced diagnosis of stator turn-to-turn faults and static eccentricity in induction motors based on internal flux measurement | |
| Gyftakis et al. | Reliable detection of stator interturn faults of very low severity level in induction motors | |
| Zamudio-Ramirez et al. | Magnetic flux analysis for the condition monitoring of electric machines: A review | |
| Mirzaeva et al. | Comprehensive diagnostics of induction motor faults based on measurement of space and time dependencies of air gap flux | |
| Mirafzal et al. | On innovative methods of induction motor inter-turn and broken-bar fault diagnostics | |
| Hyun et al. | Detection of airgap eccentricity for induction motors using the single-phase rotation test | |
| Stojčić et al. | Detecting faults in doubly fed induction generator by rotor side transient current measurement | |
| KR101326586B1 (ko) | 유도 전동기의 회전자 결함 진단 장치, 방법 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 매체 | |
| KR101169797B1 (ko) | 3상 유도전동기의 고정자 권선 고장 진단시스템 | |
| Ehya et al. | Pattern recognition of interturn short circuit fault in a synchronous generator using magnetic flux | |
| CA2739844A1 (en) | Device and method for monitoring and/or analyzing rotors of electric machines in operation | |
| CN109845090B (zh) | 用于检测电机中故障的方法 | |
| BR112017004144B1 (pt) | Processo para determinar uma condição de falha eletromecânica em uma máquina síncrona e sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona | |
| RU2623696C1 (ru) | Способ и устройство для измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением | |
| KR20220079876A (ko) | 동기식 기계의 결함 검출 | |
| Goktas et al. | Broken rotor bar fault monitoring based on fluxgate sensor measurement of leakage flux | |
| Frosini | Monitoring and diagnostics of electrical machines and drives: A state of the art | |
| WO2013136098A1 (en) | Method for rotor winding damage detection in rotating alternating machines by differential measurement of magnetic field by using two measuring coils | |
| Goktas et al. | Separation of induction motor rotor faults and low frequency load oscillations through the radial leakage flux | |
| Yazidi et al. | Broken rotor bars fault detection in squirrel cage induction machines | |
| Blanquez et al. | New fault-resistance estimation algorithm for rotor-winding ground-fault online location in synchronous machines with static excitation | |
| CN108919123A (zh) | 一种无刷励磁发电机测量装置及其测量方法 | |
| US6882173B1 (en) | Method and apparatus detecting shorted turns in an electric generator | |
| Bhattacharyya et al. | Induction motor fault diagnosis by motor current signature analysis and neural network techniques | |
| Gherabi et al. | Stator inter-turn short-circuit and eccentricity faults detection in permanents magnets synchronous motors using line current spectrum analysis |