RU2625337C2 - Способ проверки стержневой обмотки ротора вращающейся электрической машины - Google Patents

Способ проверки стержневой обмотки ротора вращающейся электрической машины Download PDF

Info

Publication number
RU2625337C2
RU2625337C2 RU2015144424A RU2015144424A RU2625337C2 RU 2625337 C2 RU2625337 C2 RU 2625337C2 RU 2015144424 A RU2015144424 A RU 2015144424A RU 2015144424 A RU2015144424 A RU 2015144424A RU 2625337 C2 RU2625337 C2 RU 2625337C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thermal radiation
rotor
sensor
rods
thermal
Prior art date
Application number
RU2015144424A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015144424A (ru
Inventor
Юрген ЦЕТТНЕР
Кристиан ДЕЕГ
Томас ШУМАНН
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
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 Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Publication of RU2015144424A publication Critical patent/RU2015144424A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2625337C2 publication Critical patent/RU2625337C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/346—Testing of armature or field windings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/04—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies
    • G01K13/08—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies in rotary movement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/25—Devices for sensing temperature, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способу проверки стержневой обмотки ротора вращающейся электрической машины, который заключается в измерении температуры отдельных стержней (22) стержневой обмотки ротора (20) с помощью датчика (34) теплового излучения, расположенного в статоре (32) вращающейся электрической машины (30) и оценке считываемых значений датчика (34) теплового излучения. При этом частота вращения ротора (20) должна быть меньше заданной предельной частоты датчика (34) теплового излучения, разделенной на количество стержней стержневой обмотки, а частота считывания должна быть больше частоты вращения ротора (20) умноженной на количество стержней (22). Технический результат состоит в повышении надежности работы электрической машины за счет измерения температуры локальных частей ротора во всех режимах. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Данное изобретение относится к способу проверки стержневой обмотки ротора вращающейся или линейно движущейся электрической машины, при этом с помощью расположенного в статоре вращающейся электрической машины датчика измерения теплового излучения измеряется тепловое излучение ротора. Кроме того, изобретение относится к устройству для проверки стержневой обмотки ротора вращающейся электрической машины, содержащему расположенный в статоре вращающейся электрической машины датчик измерения теплового излучения, с помощью которого обеспечивается возможность измерения теплового излучение ротора.
Электрическая машина является устройством, которое преобразует электрическую энергию в механическую энергию, в частности энергию движения (режим электродвигателя), и/или механическую энергию в электрическую энергию (режим генератора). Вращающаяся электрическая машина является электрической машиной, в которой статор имеет, как правило, круглое отверстие, в котором установлен с возможностью вращения ротор. Статор расположен относительно ротора без возможности проворачивания. Статор и ротор связаны друг с другом с помощью магнитного потока, за счет чего в режиме электродвигателя создается силовое действие, которое приводит ротор во вращение относительно статора, а в режиме генератора подводимая к ротору механическая энергия преобразуется в электрическую энергию. Для этого статор и ротор имеют соответствующую проводящую ток обмотку. В статоре или в роторе обмотка может быть также образована или дополнена с помощью постоянных магнитов.
Вращающиеся электрические машины этого вида известны из уровня техники, так что не требуется особого доказательства в виде публикаций. Вращающиеся электрические машины указанного вида являются, например, электрическими машинами с вращающимся магнитным полем, которые подключаются к многофазной, в частности трехфазной, электрической сети, такими как асинхронные машины, синхронные машины с пусковой беличьей клеткой или т.п. Стержневая обмотка может быть, в частности, короткозамкнутой обмоткой типа беличья клетка, которая образована, например, с помощью клетки из стержней и короткозамыкающих колец, например, в роторе типа беличья клетка асинхронной машины. Стержневая обмотка предпочтительно содержит проводящие стержни, которые проходят по существу в осевом направлении ротора и на концах ротора соединены электрически проводящим образом, например, с помощью короткозамыкающих колец или лобовых перемычек.
Роторы таких электрических машин подвергаются сильным термодинамическим нагрузкам при не стационарных рабочих условиях. Такие рабочие условия могут вызываться запуском машины со сверхтоком вплоть до достижения номинальной точки, блокировкой электрической машины во время работы или т.п. При этом в стержнях ротора и в короткозамыкающем кольце могут возникать большие токи и большие мощности потерь. Если затем электрическая машина выключается, то тепло потерь остается в роторе, поскольку охлаждающее действие в выключенной машине, как правило, отсутствует. Это особенно проявляется в случае собственного охлаждения, при котором ротор одновременно приводит в действие также охлаждающую систему. В частности, тепловая энергия ротора может отводиться лишь очень не достаточно на основании конструкции машины, когда не предусмотрено другое охлаждающее действие. В частности, при повторяющихся нагрузках, прерывистой работе или т.п., ротор после выключения электрической машины может значительно нагреваться, при этом точная степень нагревания в большинстве случаев не известна. В частности, при новом запуске электрической машины это может приводить к термической перегрузке.
Тепло возникает в электрической машине во время ее работы по существу за счет следующих источников потерь: джоулевы потери, потери на перемагничивание и потери на трение. Создаваемое с помощью источников потерь тепло приводит к термической нагрузке электрической машины. В частности, нагрузка проявляется в циклическом расширении и сжатии машинных частей, в частности, частей ротора. Джоулевы потери воздействуют особенно на стержни ротора, которые термически расширяются как раз в продольном направлении. За счет этого места соединения стержней ротора, например, с короткозамыкающим кольцом, подвергаются механическим нагрузкам. Как правило, такие места соединения выполнены посредством пайки, сварки или заливки. Переменные нагрузки приводят в местах соединения к явлениям старения, которые проявляются, например, в виде повышенного электрического сопротивления в зоне места соединения. Старение может приводить к разрушению места соединения, за счет чего электрическая машина в конечном итоге выходит из строя.
Кроме того, различные электрические сопротивления стержней, а также переходные сопротивления в местах соединения приводят к асимметриям в распределении тока в роторе, за счет чего могут возникать локальные различия температуры на поверхности ротора или же колебания вращающего момента.
В основу изобретения положена задача достижения улучшения относительно указанных выше проблем.
В качестве решения, согласно изобретению, предлагается, что в соответствующем способе проверки с помощью датчика теплового излучения измеряют тепловое излучение отдельных стержней стержневой обмотки, при этом способ дополнительно содержит:
- вращение ротора с частотой вращения, которая меньше разделенной на количество стержней стержневой обмотки заданной предельной частоты датчика теплового излучения,
- измерение теплового излучения ротора с помощью датчика теплового излучения,
- считывание датчика теплового излучения с частотой считывания, которая больше умноженной на количество стержней частоты вращения ротора,
- оценку считываемых значений датчика теплового излучения.
С помощью изобретения впервые возможно измерение детальной информации относительно термодинамической нагрузки ротора, в частности, в дискретных местах контакта между стержнем и короткозамыкающим кольцом. За счет этого можно оптимировать работу электрической машины, так что можно предотвращать локальную перегрузку ротора. Кроме того, изобретение обеспечивает также возможность своевременного распознавания возникающих на роторе мест повреждения, так что могут быть инициированы контрмеры. Кроме того, получаемые сведения могут служить для моделирования электрических машин, а также для их конструирования. При этом, согласно изобретению, в частности, предлагается использование датчика теплового излучения, который обеспечивает как подходящее пространственное, так и подходящее временное разрешение, с целью обеспечения желаемого разрешения для измерения отдельных стержней ротора.
Датчик теплового излучения, который расположен в статоре вращающейся электрической машины, может быть расположен, например, на внутренней стороне статора, обращенным к ротору. Таким образом, датчик теплового излучения может быть удален от ротора на величину воздушного зазора, так что с помощью датчика теплового излучения достигается разрешение, которое обеспечивает возможность термического измерения отдельных стержней стержневой обмотки. Для этой цели датчик теплового излучения является чувствительным в диапазоне теплового излучения, в частности инфракрасного излучения. Зона измерения датчика теплового излучения может составлять, например, от 0,01 см2 до 10 см2, однако она может быть выбрана согласованно с размерами стержней, в частности диаметром стержней, так что обеспечивается возможность надежного определения температуры стержней.
Таким образом, с помощью изобретения обеспечивается возможность, в частности, также во время работы в соответствии с предназначением, определения состояния ротора с его составляющими частями, в частности, стержнями и, возможно, с короткозамыкающим кольцом. Таким образом, в отличие от уровня техники можно определять точные локальные нагрузки электрической машины, также при непрерывной работе, при прерывистой кратковременной работе, при повторно-кратковременной работе или т.п. Сам датчик теплового излучения может быть закреплен, например, в канавке статора, на пакете листов статора или на корпусе статора. Кроме того, возможно предусмотрение на стороне статора подходящих гнезд, выемок, отверстий или т.п., в которых может быть расположен датчик теплового излучения. Кроме того, могут быть предусмотрены средства оптического отклонения, с целью фокусировки подлежащего измерению теплового излучения на датчике теплового излучения. Такие отклоняющие средства могут быть, например, линзами, призмами, их комбинациями или т.п.
Подходящее разрешение датчика теплового излучения достигается, когда он способен измерять тепловое излучение отдельного стержня стержневой обмотки. Для этой цели могут быть предусмотрены указанные выше отклоняющие средства для теплового излучения.
С целью обеспечения возможности измерения в окружном направлении ротора локальных излучений, согласно изобретению предусмотрено, что ротор вращается. При этом частота вращения, с которой вращается ротор, меньше разделенной на количество стержней стержневой обмотки предельной частоты датчика теплового излучения. Предельная частота датчика теплового излучения определяет временное разрешение, с которым датчик теплового излучения может измерять изменения теплового излучения. Таким образом, предельная частота определяет скорость реакции датчика теплового излучения относительно изменений теплового излучения, которое воздействует на него. Поскольку необходимо измерять тепловое излучение ротора относительно стержней, то, согласно изобретению, ротор необходимо вращать так быстро, что датчик теплового излучения может также измерять отдельные стержни стержневой обмотки во время вращения ротора. Поэтому датчик теплового излучения должен иметь предельную частоту, которая обеспечивает возможность измерения всех стержней во время одного оборота ротора. Если, например, предельная частота датчика теплового излучения составляет 75 Гц, и ротор имеет десять распределенных по окружности ротора стержней ротора, то ротор должен вращаться с частотой вращения меньше 7,5 оборотов в секунду, так что с помощью датчика теплового излучения можно еще измерять отдельные стержни ротора.
Датчик теплового излучения преобразует принимаемое тепловое излучение в электрический сигнал. Для этого датчик теплового излучения соединен с оценочным блоком, который снимает и оценивает электрический сигнал датчика теплового излучения. Для того чтобы оценочный блок мог достаточно полностью оценивать сигналы датчика теплового излучения, съем сигналов с датчика теплового излучения осуществляется с частотой считывания, которая больше умноженной на количество стержней частоты вращения ротора. Предпочтительно, больше в два раза. За счет этого обеспечивается измерение всех принимаемых оценочным блоком тепловых значений соответствующих стержней. Предпочтительно, измеряемые значения переводятся с помощью оценочного блока в цифровые данные, так что их можно использовать для последующей цифровой обработки сигналов. Эти функции могут быть интегрированы в оценочном блоке. Измеряемые значения датчика теплового излучения можно выдавать в желаемом виде, например, с помощью экрана или в печатном виде. Кроме того, значения можно подвергать графической обработке, так что обеспечивается также графическое представление. Для этого оценочный блок может быть соединения с вычислительным устройством, соответственно, содержать такое вычислительное устройство. Кроме того, измеряемые значения можно подавать в комбинированный контролирующий и управляющий блок, который служит для контролирования состояния или диагностики неисправностей.
Способ, согласно изобретению, можно выполнять во время работы в соответствии с предназначением вращающейся электрической машины или же в последующем, предпочтительно на имеющей рабочую температуру электрической машине. Таким образом, можно, например, проверять ротор во время регулярной работы. Кроме того, ротор можно проверять также непосредственно после выключения вращающейся электрической машины, для чего можно использовать вращение ротора после выключения. Фактическую частоту вращения ротора можно определять на основании измеряемых с помощью датчик теплового излучения стержней. Естественно, что после выключения машины ротор можно тормозить так, что выполняется условие относительно предельной частоты.
Кроме того, может быть также предусмотрено, что ротор при прерывании или окончании работы в соответствии с предназначением приводится во вращение извне. Для этого ротор может быть соединен, например, с электродвигателем, который приводит ротор в заданное вращение. Это обеспечивает возможность измерения параметров ротора также после работы в соответствии с предназначением.
В другом варианте выполнения изобретения предусмотрено, что применяются по меньшей мере два расположенных на расстоянии друг от друга в окружном направлении датчика теплового излучения. Оба датчика теплового излучения могут быть расположены в одинаковом положении в осевом направлении. Например, они могут быть расположены со сдвигом на 180º в окружном направлении. Кроме того, возможно расположение датчиков теплового излучения со смещением относительно друг друга в осевом направлении. В этом варианте выполнения они могут быть также расположены с одинаковым углом относительно друг друга в окружном направлении. Это обеспечивает возможность термического измерения окружности ротора в различных осевых положениях. Естественно, может быть также предусмотрено, что измеряемые значения теплового излучения датчиков теплового излучения оцениваются совместно, с целью получения детального температурного профиля ротора или сокращения длительности проверки.
Согласно другому варианту выполнения изобретения, ротор или часть ротора, такая как, например, стержень, может быть покрыта улучшающим тепловое излучение покрытием. За счет этого может быть улучшена точность измерения, соответственно, можно использовать датчики теплового излучения, которые имеют меньшую добротность.
Особенно предпочтительно, когда датчик теплового излучения расположен в осевой зоне электрической машины, в которой контактируют некоторые или все стержни обмотки. Таким образом, обеспечивается возможность контролирования мест контакта стержней друг с другом или с короткозамыкающим кольцом и своевременного обнаружения неисправностей. Как раз места соединения подвергаются при термической нагрузке одновременно также механическим нагрузкам и имеют особенно важное значение относительно надежности. Таким образом, изобретение позволяет получать дополнительную информацию для проверки.
Сам датчик теплового излучения может быть выполнен в виде термостолбика (thermopile). Подходящий термостолбик может быть, например, интегрирован в датчик, который имеет площадь поперечного сечения примерно 4 мм2. Термостолбик может иметь, например, эталонный слой и поглощающий слой, между которыми расположен кристалл, который образует собственно термостолбик. Кристалл может иметь, например, длину кромки 0,1 мм х 0,1 мм. Дополнительно к этому, термостолбик может содержать дополнительные оптические отклоняющие средства, такие как линзы, призмы или т.п.
Датчик теплового излучения предпочтительно расположен на расстоянии от 2 мм до 150 мм от ротора. Естественно, в соответствии с конструкцией электрической машины может быть предусмотрено другое расстояние.
Предпочтительно, термическое разрешение датчика теплового излучения составляет примерно 1K. За счет этого достигается надежное измерение отдельных стержней ротора.
Частота считывания (sample rate) может быть выбрана, например, в диапазоне от 500 Гц до 2 кГц. В зависимости от датчика теплового излучения возможны также другие частоты считывания, так, например, при использовании фотодиодов, таких как германиевые фотодиоды, галлиевые фотодиоды, кремниевые фотодиоды или т.п.
Особенно предпочтительно, когда оценка считываемых значений датчика теплового излучения содержит сравнение с эталонными значениями. Таким образом, можно обнаруживать изменения, в частности старение, ротора, и при необходимости инициировать контрмеры. Как раз в больших, дорогостоящих машинах или в машинах, в которых необходимо выполнять особые требования безопасности или особые требования к работоспособности, может быть в целом значительно повышена надежность. Отсюда вытекает другая цель изобретения, а именно распознавание неисправных мест пайки/сварки, в частности, между стержнем ротора и короткозамыкающим кольцом в асинхронной машине, а также распознавание возможно возникающих локальных предельных нагрузок отдельных стержней или зон ротора. Например, если в неисправном месте соединения изменяется электрическое сопротивление, то это приводит также к асимметричному распределению тока в роторе.
Кроме того, согласно изобретению предлагается также устройство для проверки стержневой обмотки ротора вращающейся электрической машины, содержащее расположенный в статоре вращающейся электрической машины датчик теплового излучения, с помощью которого обеспечивается возможность измерения теплового излучения ротора, при этом датчик теплового излучения предназначен для измерения теплового излучения отдельных стержней стержневой обмотки, при этом ротор вращается с частотой вращения, которая меньше разделенной на количество стержней стержневой обмотки заданной предельной частоты датчика теплового излучения, и предусмотрена возможность считывания датчика теплового излучения с помощью оценочного блока с частотой считывания, которая больше умноженной на количество стержней частоты вращения ротора, и оценки.
Устройство служит, в частности, для выполнения способа, согласно изобретению.
За счет изобретения можно измерять локальную температуру динамически и без соприкосновения. Локально изменяющиеся электрические сопротивления приводят, в частности, в случае динамических режимов, таких как запуск, блокирование, изменение частоты вращения, изменение нагрузки или т.п., к локальным изменениям температуры, которые до настоящего времени не поддавались определению в уровне техники. За счет расположения одного или нескольких датчиков теплового излучения, например, в виде установленных в канавках статора термостолбиков, можно выполнять желаемую проверку. Предпочтительно, датчики теплового излучения расположены вблизи перехода между короткозамыкающим кольцом и концами стержней, или же в зоне листового пакета ротора.
Оценка измеряемых значений теплового излучения, например, листового пакета ротора, соответственно, канавок ротора, позволяет определять величину температуры в точке измерения, например, на концах беличьей клетки, соответственно, стержня ротора. За счет этого можно распознавать отклонения от нормального рабочего состояния при известной нагрузке, но также повышенные температуры по сравнению с соседними стержнями. Хотя поверхность листового пакета уже находится на высоком уровне температуры, можно точно измерять температуру каждого стержня ротора, поскольку соответствующая степень излучения тепла является сама по себе высокой за счет геометрии канавок.
В изобретении применяются, в частности, термостолбики для обнаружения локальных отклонений средней температуры ротора для определения асимметричностей в системе тока ротора, вызванных, например, прерыванием контактов или дефектами литья, а также термической перегрузкой отдельных мест контакта.
В целом, за счет изобретения обеспечиваются следующие преимущества:
- непосредственное измерение температуры отдельных стержней ротора или зон в короткозамыкающем кольце или переходов между стержнем и короткозамыкающим кольцом,
- измерение термической нагрузки отдельных мест контакта стержней с короткозамыкающим кольцом,
- раннее обнаружение асимметрий в роторе во время работы в соответствии с предназначением,
- предотвращение необходимости оценки токов статора,
- по существу отсутствие необходимости модификации ротора,
- расширение допустимого рабочего диапазона, соответственно, увеличение термического использования вращающейся электрической машины при необходимости вплоть до термически критической точки, и
- верификация конструктивных изменений в термически сильно нагружаемых местах в масштабе времени, близком к реальному, и с небольшими затратами.
Другие преимущества и признаки следуют из приведенного ниже описания примера выполнения. Пример выполнения служит лишь для пояснения изобретения и не имеет ограничительного характера.
На чертежах изображено:
фиг.1 – беличья клетка ротора асинхронной машины без листового пакета, в изометрической проекции;
фиг.2 - беличья клетка ротора, согласно фиг.1, с листовым пакетом, на виде сбоку;
фиг.3 – часть ротора, в которой должна выполняться проверка, согласно изобретению, в изометрической проекции;
фиг.4 – увеличенные зоны статора вращающейся электрической машины, в котором установлен ротор, согласно фиг.3, для работы в соответствии с предназначением, в изометрической проекции;
фиг.5 – график считывания температуры, на котором показаны измеряемые с помощью термостолбика, считываемые значения температуры;
фиг.6–8 – графики результатов измерения как на фиг.5, однако при различных частотах вращения ротора.
На фиг.1 показана в изометрической проекции беличья клетка 10 ротора 20 асинхронной машины без листового пакета, при этом беличья клетка 10 ротора имеет стержни 12, которые соединены каждый на стороне конца с короткозамыкающим кольцом 14 с возможностью прохождения электрического тока. В данном случае как стержни 10, так и короткозамыкающее кольцо 14 выполнены из медного сплава, и стержни 12 на концах спаяны, сварены с короткозамыкающим кольцом 14 или залиты в нем. В показанной сбоку на фиг.2 беличьей клетке 10 ротора можно видеть, что отдельные стержни 10 на стороне конца немного выступают из соответствующего короткозамыкающего кольца 14.
На фиг.2 дополнительно к беличьей клетке 10 ротора показан листовой пакет 16, который состоит из изолированных листов электротехнической стали, которые сложены в листовой пакет 16. Листовой пакет 16 имеет не обозначенные канавки, в которых расположены стержни 12.
Если имеющий такую конструкцию ротор подвергается термической нагрузке, то происходит различное расширение стержней 12 относительно листового пакета, а также относительно короткозамыкающего кольца 14. Это приводит к термической нагрузке внутри ротора 10. Кроме того, нагружаются свободные концы стержней, поскольку они удерживаются на стороне конца в листовом пакете, а короткозамыкающее кольцо расширяется радиально.
На фиг.3 в изометрической проекции показан частично ротор 20 асинхронной машины с вращающимся магнитным полем в извлеченном состоянии. Ротор 20 имеет листовой пакет 26, который имеет не обозначенные канавки, в которые введены стержни 22. На стороне концов стержни 22 сварены с короткозамыкающим кольцом 24. Таким образом, конструкция ротора, согласно фиг.3, по существу соответствует конструкции показанного на фиг.2 ротора.
На фиг.4 показана электрическая машина 30 со статором 32, в котором расположен с возможностью вращения во время работы в соответствии с предназначением ротор 20, согласно фиг.3. На двух детальных изображениях фиг.4 можно видеть, как расположены датчики теплового излучения, выполненные здесь в виде термостолбиков 34, в канавках статора 32. Термостолбики 34 выполнены в форме канавочных шпонок и с помощью электрических проводов 36 соединены с не изображенным оценочным блоком.
Графики на фиг.5–8 относятся к электрической машине 30, согласно фиг.4, с ротором, согласно фиг.3. Расположение термостолбиков 34 в соответствии с фиг.4 является примером выполнения. При необходимости термостолбики 34 могут быть расположены, естественно, в других подходящих положениях на окружности статора 32, а также в подходящих положениях в осевом направлении.
В показанном на фиг.5 графике на оси ординат нанесена температура в °С. На оси абсцисс нанесены моменты времени считывания. В данном случае частота считывания составляет примерно 500 Гц. При измерении, согласно фиг.5, ротор вращается с частотой вращения 10 оборотов в минуту. Можно видеть, что распознаются повторяющиеся сигнатуры на расстоянии 86 периодов в температуре ротора. Динамический диапазон ΔТ составляет примерно 20K. Количество периодов связано с количеством канавок ротора электрической машины 30, которое равно также 86. На графике на фиг.5 показаны области 44 и 46, которые показывают повторяющиеся сигнатуры в изменении температуры. Отсюда следует, что обе показанные сигнатуры 44 и 46 соответствуют следующим друг за другом оборотам.
Показанные на фиг.6–8 графики относятся к внешнему приводу ротора 20, т.е. когда электрическая машина 30 не находится во включенном состоянии. Оси соответствуют осям на фиг.5. На фиг.6 показан график при частоте вращения ротора 10 оборотов в минуту, в то время как фиг.7 относится к частоте вращения ротора 20 оборотов в минуту, а фиг.8 – к частоте вращения ротора 50 оборотов в минуту. Остальные параметры являются одинаковыми для всех трех фигур. Из фиг.6–8 можно видеть, как влияет частота вращения ротора на результат измерения. При увеличивающемся приближении отнесенной к количеству стержней частоты вращения ротора к предельной частоте термостолбика 34 уменьшается точность измерения локальной температуры ротора.

Claims (28)

1. Способ проверки стержневой обмотки ротора (20) вращающейся электрической машины (30), при этом с помощью расположенного в статоре (32) вращающейся электрической машины (30) датчика (34) теплового излучения измеряют тепловое излучение ротора (20), отличающийся тем, что с помощью датчика (34) теплового излучения измеряют тепловое излучение отдельных стержней (22) стержневой обмотки, при этом способ дополнительно содержит:
- вращение ротора (20) с частотой вращения, которая меньше разделенной на количество стержней стержневой обмотки заданной предельной частоты датчика (34) теплового излучения,
- измерение теплового излучения ротора (20) с помощью датчика (34) теплового излучения,
- считывание датчика (34) теплового излучения с частотой считывания, которая больше умноженной на количество стержней (22) частоты вращения ротора (20),
- оценку считываемых значений датчика (34) теплового излучения.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ выполняют во время работы в соответствии с предназначением вращающейся электрической машины (30) или в последующем.
3. Способ по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что ротор (20) при прерывании или окончании работы в соответствии с предназначением приводят во вращение извне.
4. Способ по любому из пп. 1-2, отличающийся тем, что применяют по меньшей мере два расположенных на расстоянии друг от друга в окружном направлении датчика (34) теплового излучения.
5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что применяют по меньшей мере два расположенных на расстоянии друг от друга в окружном направлении датчика (34) теплового излучения.
6. Способ по любому из пп. 1, 2, 5, отличающийся тем, что ротор (20) покрыт улучшающим тепловое излучение покрытием.
7. Способ по п. 3, отличающийся тем, что ротор (20) покрыт
улучшающим тепловое излучение покрытием.
8. Способ по п. 4, отличающийся тем, что ротор (20) покрыт улучшающим тепловое излучение покрытием.
9. Способ по любому из пп. 1, 2, 5, 7, 8, отличающийся тем, что датчик (34) теплового излучения расположен в осевой зоне электрической машины (30), в которой контактируют некоторые или все стержни (22) обмотки.
10. Способ по п. 3, отличающийся тем, что датчик (34) теплового излучения расположен в осевой зоне электрической машины (30), в которой контактируют некоторые или все стержни (22) обмотки.
11. Способ по п. 4, отличающийся тем, что датчик (34) теплового излучения расположен в осевой зоне электрической машины (30), в которой контактируют некоторые или все стержни (22) обмотки.
12. Способ по п. 6, отличающийся тем, что датчик (34) теплового излучения расположен в осевой зоне электрической машины (30), в которой контактируют некоторые или все стержни (22) обмотки.
13. Способ по любому из пп. 1, 2, 5, 7, 8, 10-12, отличающийся тем, что в качестве датчика (34) теплового излучения применяют термостолбик.
14. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве датчика (34) теплового излучения применяют термостолбик.
15. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве датчика (34) теплового излучения применяют термостолбик.
16. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в качестве датчика (34) теплового излучения применяют термостолбик.
17. Способ по п. 9, отличающийся тем, что в качестве датчика (34) теплового излучения применяют термостолбик.
18. Способ по любому из п.п. 1, 2, 5, 7, 8, 10–12, 14–17, отличающийся тем, что оценка считываемых значений датчика (34) теплового излучения содержит сравнение с эталонными значениями.
19. Способ по п. 3, отличающийся тем, что оценка считываемых значений датчика (34) теплового излучения содержит сравнение с эталонными значениями.20. Способ по п. 4, отличающийся тем, что оценка считываемых значений датчика (34) теплового излучения содержит сравнение с эталонными значениями.
21. Способ по п. 6, отличающийся тем, что оценка считываемых значений датчика (34) теплового излучения содержит сравнение с эталонными значениями.
22. Способ по п. 9, отличающийся тем, что оценка считываемых значений датчика (34) теплового излучения содержит сравнение с эталонными значениями.
23. Способ по п. 13, отличающийся тем, что оценка считываемых значений датчика (34) теплового излучения содержит сравнение с эталонными значениями.
24. Устройство для проверки стержневой обмотки ротора (20) вращающейся электрической машины (30), содержащее расположенный в статоре (32) вращающейся электрической машины (30) датчик (34) теплового излучения, с помощью которого обеспечивается возможность измерения теплового излучения ротора (20), отличающееся тем, что датчик (34) теплового излучения предназначен для измерения теплового излучения отдельных стержней (22) стержневой обмотки, при этом ротор (20) вращается с частотой вращения, которая меньше разделенной на количество стержней стержневой обмотки заданной предельной частоты датчика (34) теплового излучения, и предусмотрена возможность считывания датчика (34) теплового излучения с помощью оценочного блока с частотой считывания, которая больше умноженной на количество стержней (12) частоты вращения ротора (20), и оценки.
RU2015144424A 2013-03-19 2014-02-19 Способ проверки стержневой обмотки ротора вращающейся электрической машины RU2625337C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13159840.1A EP2782221B1 (de) 2013-03-19 2013-03-19 Verfahren zur Prüfung einer gestabten Wicklung eines Läufers einer rotierenden elektrischen Maschine
EP13159840.1 2013-03-19
PCT/EP2014/053191 WO2014146847A2 (de) 2013-03-19 2014-02-19 Verfahren zur prüfung einer gestabten wicklung eines läufers einer rotierenden elektrischen maschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015144424A RU2015144424A (ru) 2017-04-26
RU2625337C2 true RU2625337C2 (ru) 2017-07-13

Family

ID=47913091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015144424A RU2625337C2 (ru) 2013-03-19 2014-02-19 Способ проверки стержневой обмотки ротора вращающейся электрической машины

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9696381B2 (ru)
EP (1) EP2782221B1 (ru)
CN (1) CN105103417B (ru)
RU (1) RU2625337C2 (ru)
WO (1) WO2014146847A2 (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3363562A1 (de) 2017-02-16 2018-08-22 Siemens Aktiengesellschaft Verbesserte additive fertigung
EP3382863B1 (en) * 2017-03-30 2021-08-11 ABB Schweiz AG A method for detecting a rotor bar fault
CN106953489A (zh) * 2017-04-21 2017-07-14 康富科技股份有限公司 一种实时测量转子绕组温度的发电机
EP3401693B1 (en) * 2017-05-08 2024-03-13 ABB Schweiz AG Method and a diagnostics device for determining a fault condition in a synchronous motor
CN108521198A (zh) * 2018-04-28 2018-09-11 北京动力源科技股份有限公司 一种检测电机定子温度的方法、系统和电机
EP3910303A1 (de) * 2020-05-12 2021-11-17 Nexans Optischer temperatursensorkopf, temperatursensoreinrichtung und elektrische maschine mit einem temperatursensorkopf

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1945343A1 (de) * 1969-09-03 1971-03-25 Siemens Ag Anordnung zur Betriebs- bzw. Temperaturueberwachung rotierender Teile,z.B. des Laeufers einer - insbesondere elektrischen - Maschine
US4114077A (en) * 1977-04-01 1978-09-12 Westinghouse Electric Corp. Rotor overtemperature protection for electric motors
SU1013876A1 (ru) * 1981-12-24 1983-04-23 Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И.Ульянова (Ленина) Устройство дл контрол обмоточных стержней электрических машин
US20080067963A1 (en) * 2004-10-12 2008-03-20 Jean Pronovost Non-Intrusive Method For Extrapolating An Internal Stator Temperature
WO2009155954A1 (de) * 2008-06-26 2009-12-30 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung mit einer elektrischen maschine sowie verfahren zum betreiben einer elektrischen maschine
RU2386114C1 (ru) * 2008-09-03 2010-04-10 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") Способ бесконтактного определения температуры обмотки короткозамкнутого ротора частотно-регулируемого асинхронного двигателя

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3875511A (en) * 1971-12-20 1975-04-01 Gen Electric Apparatus and method for testing dynamoelectric machine rotors
US4914386A (en) * 1988-04-28 1990-04-03 Abb Power Distribution Inc. Method and apparatus for providing thermal protection for large motors based on accurate calculations of slip dependent rotor resistance
DE102007061597B4 (de) 2007-12-20 2010-01-14 Siemens Ag Elektrische Maschine mit Doppelaxiallüfter
DE102009034830A1 (de) 2009-07-27 2011-02-17 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Ermittlung einer Unsymmetrie im Läufer einer elektrischen Maschine
BR112012003764B1 (pt) 2009-08-19 2019-08-13 Siemens Ag disposição tendo uma máquina elétrica e método para operação de uma máquina elétrica
EP2647966B2 (de) 2012-04-04 2017-08-23 Siemens Aktiengesellschaft Messwertgeber zum Erhalt einer Positionsinformation und Verfahren zu dessen Betrieb

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1945343A1 (de) * 1969-09-03 1971-03-25 Siemens Ag Anordnung zur Betriebs- bzw. Temperaturueberwachung rotierender Teile,z.B. des Laeufers einer - insbesondere elektrischen - Maschine
US4114077A (en) * 1977-04-01 1978-09-12 Westinghouse Electric Corp. Rotor overtemperature protection for electric motors
SU1013876A1 (ru) * 1981-12-24 1983-04-23 Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И.Ульянова (Ленина) Устройство дл контрол обмоточных стержней электрических машин
US20080067963A1 (en) * 2004-10-12 2008-03-20 Jean Pronovost Non-Intrusive Method For Extrapolating An Internal Stator Temperature
WO2009155954A1 (de) * 2008-06-26 2009-12-30 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung mit einer elektrischen maschine sowie verfahren zum betreiben einer elektrischen maschine
RU2386114C1 (ru) * 2008-09-03 2010-04-10 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") Способ бесконтактного определения температуры обмотки короткозамкнутого ротора частотно-регулируемого асинхронного двигателя

Also Published As

Publication number Publication date
EP2782221B1 (de) 2018-06-13
US9696381B2 (en) 2017-07-04
WO2014146847A2 (de) 2014-09-25
US20160274192A1 (en) 2016-09-22
EP2782221A1 (de) 2014-09-24
CN105103417B (zh) 2018-08-17
RU2015144424A (ru) 2017-04-26
CN105103417A (zh) 2015-11-25
WO2014146847A3 (de) 2015-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2625337C2 (ru) Способ проверки стержневой обмотки ротора вращающейся электрической машины
RU2449454C2 (ru) Способ и устройство для текущего контроля вращающихся машин
Eltabach et al. A comparison of external and internal methods of signal spectral analysis for broken rotor bars detection in induction motors
JP6353694B2 (ja) 劣化診断システム
US9983253B2 (en) Method and apparatus for identifying the winding short of bar wound electric machine at standstill condition
Lee et al. A new strategy for condition monitoring of adjustable speed induction machine drive systems
JP5543981B2 (ja) ロバストなオンライン固定子巻き故障識別システム
CA2759153C (en) Electrical machine comprising a rotor, a stator and an air gap between rotor and stator
CN102047084A (zh) 用于监测电机的方法
Gyftakis et al. Detection of simultaneous mechanical faults in 6‐kV pumping induction motors using combined MCSA and stray flux methods
Maughan et al. Advances in motor and generator rotor health
EP2852037A1 (en) Width determination and control of a gap between a rotor and a stator of a generator
KR102175664B1 (ko) 로터 바 결함을 검출하기 위한 방법
EP3514945B1 (en) Methods of fault detection in an electrical machine, electrical machines and wind turbines
Bhattacharyya et al. Induction motor fault diagnosis by motor current signature analysis and neural network techniques
JP2009131150A (ja) 温度検出測定システムを有するダイナモ電気機械
McMahon et al. On electrodynamic braking for small wind turbines
Kumar et al. LabVIEW based condition monitoring of induction machines
Oñate et al. Diagnosis of incipient faults in induction motors using mcsa and thermal analysis
Neti et al. Motor current signature analysis during accelerated life testing of form wound induction motors
US20230261552A1 (en) Turbomachine operation monitoring system and method
Kumar et al. Average Rotor Slot Size Variation Measurement in Induction Motor Using Variable Q-Factor Transforms and Regression Algorithms
CN105807150B (zh) 永磁取向环检测系统及方法
KR0121446Y1 (ko) 농형 유동전동기의 농형회전자이상검출장치
WO2021205718A1 (ja) 回転電機の固定子及び回転電機

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200220