RU2655718C1 - Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока - Google Patents
Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2655718C1 RU2655718C1 RU2017116849A RU2017116849A RU2655718C1 RU 2655718 C1 RU2655718 C1 RU 2655718C1 RU 2017116849 A RU2017116849 A RU 2017116849A RU 2017116849 A RU2017116849 A RU 2017116849A RU 2655718 C1 RU2655718 C1 RU 2655718C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- value
- signal
- eccentricity
- electric machine
- alternating current
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
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
-
- 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
- H02K15/16—Centering rotors within the stator; Balancing rotors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических машинах. Техническим результатом является повышение точности защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока. В способе защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока измеряют сигнал внешнего магнитного поля электрической машины переменного тока с последующим его преобразованием в однополярный сигнал, удаляют из однополярного сигнала постоянную составляющую, равную D, где D - постоянная величина размером от нуля до наибольшей величины однополярного сигнала, и выделяют из получившегося сигнала гармонических составляющих. Выделение гармонических составляющих осуществляют с частотами 
и 
, где fc - частота основной гармонической сети, p - число пар полюсов электрической машины переменного тока, 
принимает значения 0, 1, 2, … p, определяют значение корня квадратного из суммы квадратов гармонических составляющих; если это значение превышает первую пороговую величину значения эксцентриситета электрической машины переменного тока, но оно менее второй пороговой величины значения ее эксцентриситета, то формируют сигнал о наличии эксцентриситета ротора, а если это значение превышает вторую пороговую величину значения эксцентриситета электрической машины переменного тока, то формируют сигнал на отключение электрической машины от сети. 3 ил.
Description
Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для защиты от эксцентриситета ротора электрических машин переменного тока.
Известен способ диагностики эксцентриситета ротора машины переменного тока (Патент KZ №19628, МПК G01R 31/34, H01H 71/00, опубл. 16.06.2008), основанный на измерении параметров внешнего магнитного поля машины и формировании сигнала о результатах диагностики, в котором сигнал внешнего магнитного поля преобразуют в однополярный и выделяют из него гармоническую составляющую с частотой 
, где p - число пар полюсов машины;
- частота основной гармонической сети, и если она превысит первую пороговую величину, то формируют сигнал о наличии эксцентриситета ротора, а если ее величина превысит вторую пороговую величину, то формируют сигнал на отключение машины от сети.
Недостатками изобретения являются недостаточная чувствительность и узкая область применения из-за невозможности его реализации в машинах переменного тока с числом пар полюсов p=1 вследствие того, что измеряемый сигнал совпадает с сигналом основной гармонической поля.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ защиты от эксцентриситета ротора машины переменного тока (Патент RU №2530727, МПК G01R 31/34, опубл. 10.10.2014), основанный на измерении параметров внешнего магнитного поля этой машины и формировании сигнала на отключение, в котором сигнал с измеренными параметрами внешнего магнитного поля преобразуют в однополярный сигнал, затем из однополярного сигнала удаляют постоянную величину, равную D, а из получившегося сигнала выделяют гармонические составляющие с частотами 
и 
, и если величина хотя бы части из них превысит первую пороговую величину, то формируют сигнал о наличии эксцентриситета ротора, а если величина хотя бы части из них превысит вторую пороговую величину, то формируют сигнал на отключение машины от сети, где 
может принимать значения 0, 1, 2 …; p - число пар полюсов; fc - частота основной гармонической сети; D - постоянная величина размером от нуля до наибольшей величины однополярного сигнала.
Недостатком изобретения является недостаточная чувствительность из-за вибраций машины переменного тока и бросков момента сопротивления ее нагрузки.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение чувствительности в определении эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока.
Технический результат заключается в повышении точности способа защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока.
Это достигается тем, что в известном способе защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока, включающем измерение сигнала внешнего магнитного поля электрической машины переменного тока с последующим его преобразованием в однополярный сигнал, удаление из однополярного сигнала постоянной составляющей, равной D, где D - постоянная величина размером от нуля до наибольшей величины однополярного сигнала, и выделение из получившегося сигнала гармонических составляющих, при этом выделение гармонических составляющих осуществляют с частотами: 
и 
, где 
- частота основной гармонической сети, p - число пар полюсов электрической машины переменного тока, принимает значения 0, 1, 2, … p, и затем определяют значение корня квадратного из суммы квадратов гармонических составляющих, при этом если это значение превышает первую пороговую величину значения эксцентриситета электрической машины переменного тока, но оно менее второй пороговой величины значения ее эксцентриситета, то формируют сигнал о наличии эксцентриситета ротора, а если это значение превышает вторую пороговую величину значения эксцентриситета электрической машины переменного тока, то формируют сигнал на отключение электрической машины от сети.
Выбор значения постоянной составляющей D зависит от характеристик диагностируемой электрической машины и реализации датчика магнитного поля и блока преобразования электрического сигнала.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока, на фиг. 2 представлены осциллограммы напряжений на выходе датчика магнитного поля (U1), а также при двухполупериодном преобразовании сигнала на выходе блока преобразования электрического сигнала (U3) и блока преобразования однополярного сигнала (U4) неповрежденной электрической машины переменного тока с числом пар полюсов p=3, на фиг. 3 представлены осциллограммы напряжений на выходе датчика магнитного поля (U1), а также при двухполупериодном преобразовании сигнала на выходе блока преобразования электрического сигнала (U3) и блока преобразования однополярного сигнала (U4) при эксцентриситете ротора. Кроме того, на фиг. 2 и 3 приведена зависимость полученных из преобразованного сигнала - U4 величины гармонических от частоты Uг (fг) на выходе блока выделения гармонических составляющих.
Устройство, реализующее предлагаемый способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока, содержит датчик магнитного поля 1, установленный на внешней поверхности электрической машины переменного тока 2, к которому последовательно подсоединены блок преобразования электрического сигнала 3, блок преобразования однополярного сигнала 4, блок выделения гармонических составляющих 5 и блок определения диагностического признака 6.
К первому выходу блока определения диагностического признака 6 подсоединен первый пороговый элемент 7, ко второму выходу блока определения диагностического признака 6 подключен второй пороговый элемент 8. При этом к первому пороговому элементу 7 подключен блок индикации 9, ко второму пороговому элементу 8 подключен блок формирования отключающего сигнала 10, соединенный с выключателем 11 цепи отключения электрической машины переменного тока 2.
Датчик магнитного поля 1 выполнен с возможностью измерения магнитного поля, например, в виде катушки индуктивности. Блок преобразования электрического сигнала 3 представляет собой двухполупериодный выпрямитель. Блок преобразования однополярного сигнала 4 выполнен в виде вычитающего устройства произвольного типа. В качестве блока выделения гармонических составляющих 5 с частотами: 
и 
используются, например, полоснопропускающие фильтры с частотой, зависящей от числа пар полюсов и формы преобразования сигнала в однополярный. Блок определения диагностического признака 6 может быть выполнен в виде аналогового или числового арифметического устройства, выполняющего определение величины полученных гармонических: 
,
где Uε - величина диагностического признака эксцентриситета ротора, полученная с помощью преобразований напряжения на выходе датчика магнитного поля 1; 
- гармонические, полученные в блоке выделения гармонических составляющих 5.
Первый 7 и второй 8 пороговые элементы представляют собой устройства с фиксированным порогом срабатывания, причем у первого порогового элемента 7 порог срабатывания ниже. В качестве блока индикации 9 можно использовать светодиод, который начинает светиться при достижении эксцентриситетом ротора величины, равной первой пороговой величине значения эксцентриситета электрической машины и не являющейся опасной для дальнейшей эксплуатации электрической машины переменного тока 2. Блок формирования отключающего сигнала 10 можно выполнить в виде выходного промежуточного реле, которое срабатывает при появлении сигнала на выходе второго порогового элемента 8.
Реализация предлагаемого способа защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока осуществляется следующим образом.
Во время работы по обмоткам электрической машины переменного тока 2 протекают токи, которые формируют внутри ее и на поверхности магнитное поле, параметры которого в известной степени зависят от наличия и величины эксцентриситета ротора. Это магнитное поле индуцирует в датчике магнитного поля 1 электродвижущую силу, а на его выходе появляется напряжение U1. Это напряжение выпрямляют в блоке преобразования электрического сигнала 3 в однополярный (U3). Затем в блоке преобразования однополярного сигнала 4 убирают постоянную составляющую величиной D и на выходе этого блока получают напряжение U4, из которого в блоке выделения гармонических составляющих 5 выделяют гармонические составляющие: 
с частотами: 
и 
.
Далее в блоке определения диагностического признака 6 рассчитывают его величину Uε, равную корню квадратному из суммы квадратов гармонических с частотами: 
и 
по формуле: 
.
Данный расчет позволяет более точно диагностировать эксцентриситет ротора, т.к. в качестве диагностического признака используется величина, полученная как совокупность всех гармонических, появляющихся при эксцентриситете, а не каждая гармоническая в отдельности. Далее этот сигнал поступает на первый 7 и второй 8 пороговые элементы, где его значение сравнивается с первой и второй пороговыми величинами значения эксцентриситета электрической машины переменного тока 2.
Если значение корня квадратного из суммы квадратов гармонических сигнала с частотами: 
и 
менее первой пороговой величины значения эксцентриситета электрической машины переменного тока 2, то на выходе первого 7 и второго 8 пороговых элементов сигналов не будет. При этом электрическая машина переменного тока 2 остается в нормальном режиме работы.
При появлении эксцентриситета ротора в работающей электрической машине переменного тока 2 в преобразованном однополярном сигнале появятся гармонические с частотами: 
и 
.
При этом если значение корня квадратного из суммы квадратов гармонических сигнала с частотами: 
и 
превышает первую пороговую величину значения эксцентриситета электрической машины переменного тока 2, но оно менее второй пороговой величины значения ее эксцентриситета, первый пороговый элемент 7 подает сигнал на блок индикации 9, который сигнализирует о наличии эксцентриситета. При этом электрическая машина переменного тока 2 остается в работе.
Если в преобразованном однополярном сигнале значение корня квадратного из суммы квадратов гармонических с частотами: 
и 
превышает вторую пороговую величину значения эксцентриситета электрической машины переменного тока 2, то второй пороговый элемент 8 подает сигнал на блок формирования отключающего сигнала 10, который формирует отключающий сигнал на выключатель 11 цепи отключения электрической машины переменного тока 2 от сети.
Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить точность определения наличия эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока, а также своевременно определить критическую величину эксцентриситета ротора и отключить электрическую машину переменного тока от сети.
Claims (1)
- Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока, включающий измерение сигнала внешнего магнитного поля электрической машины переменного тока с последующим его преобразованием в однополярный сигнал, удаление из однополярного сигнала постоянной составляющей, равной D, где D - постоянная величина размером от нуля до наибольшей величины однополярного сигнала, и выделение из получившегося сигнала гармонических составляющих, отличающийся тем, что выделение гармонических составляющих осуществляют с частотами 2fc(ν-1/p) и 2fc(ν+1/p), где fc - частота основной гармонической сети, p - число пар полюсов электрической машины переменного тока, ν принимает значения 0, 1, 2, … p, и затем определяют значение корня квадратного из суммы квадратов гармонических составляющих, при этом, если это значение превышает первую пороговую величину значения эксцентриситета электрической машины переменного тока, но оно менее второй пороговой величины значения ее эксцентриситета, то формируют сигнал о наличии эксцентриситета ротора, а если это значение превышает вторую пороговую величину значения эксцентриситета электрической машины переменного тока, то формируют сигнал на отключение электрической машины от сети.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017116849A RU2655718C1 (ru) | 2017-05-15 | 2017-05-15 | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017116849A RU2655718C1 (ru) | 2017-05-15 | 2017-05-15 | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2655718C1 true RU2655718C1 (ru) | 2018-05-30 |
Family
ID=62560095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017116849A RU2655718C1 (ru) | 2017-05-15 | 2017-05-15 | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2655718C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2698312C1 (ru) * | 2018-11-20 | 2019-08-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57156653A (en) * | 1981-03-20 | 1982-09-28 | Mitsubishi Electric Corp | Rotor eccentricity measuring device for rotary electric machine |
| RU55995U1 (ru) * | 2004-12-20 | 2006-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" | Устройство для диагностики относительного эксцентриситета ротора асинхронных двигателей |
| WO2009063118A1 (es) * | 2007-11-14 | 2009-05-22 | Universitat Politècnica De Catalunya | Sistema de diagnóstico de fallos en motores eléctricos |
| KR101320738B1 (ko) * | 2011-06-10 | 2013-10-21 | 강릉원주대학교산학협력단 | 미세조류 유래 색소를 추출하는 방법 및 추출된 푸코크산틴을 포함하는 비만 또는 당뇨의 예방 또는 치료용 조성물 |
| US20130338939A1 (en) * | 2012-06-15 | 2013-12-19 | Uvic Industry Partnerships Inc. | Fault diagnosis of electric machines |
| RU2530727C1 (ru) * | 2013-05-14 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока |
| FR3003102B1 (fr) * | 2013-03-05 | 2015-04-17 | Electricite De France | Procede de detection d'un defaut d'excentricite d'un rotor d'une machine electrique tournante |
| CN105044602A (zh) * | 2015-08-25 | 2015-11-11 | 合肥工业大学 | 一种感应电动机的偏心检测装置及其检测方法 |
| RU2589743C2 (ru) * | 2014-06-25 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" | Способ определения эксцентриситета ротора асинхронного электродвигателя |
-
2017
- 2017-05-15 RU RU2017116849A patent/RU2655718C1/ru active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57156653A (en) * | 1981-03-20 | 1982-09-28 | Mitsubishi Electric Corp | Rotor eccentricity measuring device for rotary electric machine |
| RU55995U1 (ru) * | 2004-12-20 | 2006-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" | Устройство для диагностики относительного эксцентриситета ротора асинхронных двигателей |
| WO2009063118A1 (es) * | 2007-11-14 | 2009-05-22 | Universitat Politècnica De Catalunya | Sistema de diagnóstico de fallos en motores eléctricos |
| KR101320738B1 (ko) * | 2011-06-10 | 2013-10-21 | 강릉원주대학교산학협력단 | 미세조류 유래 색소를 추출하는 방법 및 추출된 푸코크산틴을 포함하는 비만 또는 당뇨의 예방 또는 치료용 조성물 |
| US20130338939A1 (en) * | 2012-06-15 | 2013-12-19 | Uvic Industry Partnerships Inc. | Fault diagnosis of electric machines |
| FR3003102B1 (fr) * | 2013-03-05 | 2015-04-17 | Electricite De France | Procede de detection d'un defaut d'excentricite d'un rotor d'une machine electrique tournante |
| RU2530727C1 (ru) * | 2013-05-14 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока |
| RU2589743C2 (ru) * | 2014-06-25 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" | Способ определения эксцентриситета ротора асинхронного электродвигателя |
| CN105044602A (zh) * | 2015-08-25 | 2015-11-11 | 合肥工业大学 | 一种感应电动机的偏心检测装置及其检测方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2698312C1 (ru) * | 2018-11-20 | 2019-08-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2542494C2 (ru) | Устройство и способ для детектирования короткого замыкания на землю | |
| RU2563964C2 (ru) | Система, компьютерный программный продукт и способ обнаружения внутренних неисправностей обмотки синхронного генератора | |
| CN206975158U (zh) | 一种发电机转子绕组匝间短路状况的检测装置 | |
| US20090091867A1 (en) | Transformer Through-Fault Current Monitor | |
| RU2557017C2 (ru) | Идентификация и направленное детектирование короткого замыкания в трехфазной энергосистеме | |
| JP5705102B2 (ja) | 絶縁劣化診断装置 | |
| CN102798753B (zh) | 一种短路检测方法和装置 | |
| CN114616476A (zh) | 同步机器中的故障检测 | |
| JP2018183034A (ja) | 電力供給システムの保護装置及びそれを備えたシステム | |
| Kechida et al. | Discrete wavelet transform for stator fault detection in induction motors | |
| CN104777420A (zh) | 一种高压开关触头的测试系统及其测试方法 | |
| RU2655718C1 (ru) | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока | |
| RU2550751C2 (ru) | Способ и устройство для обнаружения короткого замыкания на землю | |
| RU2537744C1 (ru) | Способ диагностирования изоляции обмоток статора асинхронного электродвигателя | |
| KR102206379B1 (ko) | 태양광발전 접지저항 측정 시스템 및 방법 | |
| RU2530727C1 (ru) | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока | |
| Saleh et al. | Second Harmonic-Based Approach to Identify a GIC Flow in Power Transformers | |
| RU2698312C1 (ru) | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока | |
| JP5926419B1 (ja) | 欠相検出器 | |
| CN104062555B (zh) | 配电线路高阻接地故障特征谐波的辨识方法 | |
| RU2655913C1 (ru) | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока | |
| JP5638289B2 (ja) | 電力系統における対地静電容量の測定装置 | |
| RU2623696C1 (ru) | Способ и устройство для измерения тока ротора генератора с бесщеточным возбуждением | |
| CN110018384A (zh) | 用于检测功率变换装置中的接地故障状况的方法 | |
| CN104483612A (zh) | 一种谐波分析抗干扰方法 |