RU2655913C1 - Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока - Google Patents
Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2655913C1 RU2655913C1 RU2017136179A RU2017136179A RU2655913C1 RU 2655913 C1 RU2655913 C1 RU 2655913C1 RU 2017136179 A RU2017136179 A RU 2017136179A RU 2017136179 A RU2017136179 A RU 2017136179A RU 2655913 C1 RU2655913 C1 RU 2655913C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- harmonic
- value
- electric machine
- rotor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 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
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для защиты электрических машин от эксцентриситета ротора. Техническим результатом является повышение надежности и расширение области применения способа защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока. Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока основан на получении сигнала о наличии и величине эксцентриситета ротора электрической машины с последующим его преобразованием в однополярный сигнал, удалении из однополярного сигнала постоянной составляющей, равной D, где D - постоянная величина размером от нуля до наибольшей величины однополярного сигнала, и выделении из получившегося сигнала гармонических составляющих с последующим их сравнением с пороговыми значениями гармонических. В качестве сигнала о наличии и величине эксцентриситета ротора электрической машины используют непрерывно измеряемый сигнал тока фазы статора электрической машины, выделение гармонических составляющих осуществляют с частотами 2fc(n-1/p) и 2fc(n+1/p), где р - число пар полюсов электрической машины переменного тока; fc - частота основной гармонической сети, n может принимать значения 0, 1, 2, … . Сравнение гармонических составляющих с пороговыми значениями гармонических осуществляют таким образом, что если величина хотя бы одной из гармонических составляющих превысит первое пороговое значение гармонической, то формируют сигнал о наличии эксцентриситета ротора, а если величина хотя бы одной из них превысит второе пороговое значение гармонической, 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 защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока (патент KZ №24411, опубл. 15.08.2011, МПК Н02Н 7/06, Н02Н 7/08, Н02К 11/00), основанный на измерении параметров внешнего магнитного поля машины и формировании сигнала на отключение, в котором сигнал магнитного поля машины переменного тока преобразуют в однополярный, выделяют из него гармоническую составляющую с частотой fc(n±1/p), и если ее величина 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, где где n может принимать значения 0, 1, 2…; р - число полюсов; fc - частота основной гармонической сети.
Недостатками настоящего технического решения являются недостаточная чувствительность и надежность.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока (патент РФ №2530727, МПК G01R 31/34, опубл. 10.10.2014), основанный на получении сигнала о наличии и величине эксцентриситета ротора электрической машины, в качестве которого используют непрерывно измеряемые параметры внешнего магнитного поля этой машины, 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 fc(ν-1/p) и fc(ν+1/p), 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 ν может принимать значения 0, 1, 2…; р - число полюсов; fc - частота основной гармонической сети; D - постоянная величина размером от нуля до наибольшей величины однополярного сигнала.
Недостатками настоящего технического решения являются недостаточная надежность и узкая область применения из-за погрешностей, вносимых магнитными полями электрооборудования, расположенного вблизи электрической машины, и невозможность его использования для электрических машин с магнитным корпусом.
Технической задачей предлагаемого изобретения является исключение погрешностей, возникающих при использовании магнитного поля электрической машины переменного тока в качестве источника сигнала о наличии и величине эксцентриситета ее ротора.
Технический результат заключается в повышении надежности и расширении области применения способа защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока.
Это достигается тем, что в известном способе защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока, основанном на получении сигнала о наличии и величине эксцентриситета ротора электрической машины с последующим его преобразованием в однополярный сигнал, удалении из однополярного сигнала постоянной составляющей, равной D, где D - постоянная величина размером от нуля до наибольшей величины однополярного сигнала, и выделении из получившегося сигнала гармонических составляющих с последующим их сравнением с пороговыми значениями гармонических, при этом в качестве сигнала о наличии и величине эксцентриситета ротора электрической машины используют непрерывно измеряемый сигнал тока фазы статора электрической машины, выделение гармонических составляющих осуществляют с частотами 2fc(n-1/p) и 2fc(n+1/p), где р - число пар полюсов электрической машины переменного тока; fc - частота основной гармонической сети, n может принимать значения 0, 1, 2…, при этом сравнение гармонических составляющих с пороговыми значениями гармонических осуществляют таким образом, что если величина хотя бы одной из гармонических составляющих превысит первое пороговое значение гармонической, то формируют сигнал о наличии эксцентриситета ротора, а если величина хотя бы одной из них превысит второе пороговое значение гармонической, то формируют сигнал на отключение электрической машины от сети.
Значение постоянной составляющей D выбрано исходя их характеристик диагностируемой электрической машины и технической реализации преобразования электрического сигнала в однополярный.
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 напряжения, пропорционального измеренному току фазы статора (U1), а также при преобразовании сигнала в однополярный (U3) и после преобразования однополярного сигнала (U4) неповрежденной электрической машины переменного тока с числом пар полюсов р = 3, на фиг. 3 представлены осциллограммы напряжения, пропорционального измеренному току фазы статора (U1), а также при преобразовании сигнала в однополярный (U3) и после преобразования однополярного сигнала (U4) при эксцентриситете ротора электрической машины. Кроме того, на фиг. 2 и 3 приведена зависимость полученных из преобразованного сигнала - U4 величины гармонических от частоты Uг(fг).
Устройство, реализующее предлагаемый способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока, содержит датчик тока 1 электрической машины переменного тока 2, включенный последовательно в цепь с измеряемым переменным током статора, к которому последовательно подсоединены блок преобразования электрического сигнала в однополярный 3, блок преобразования однополярного сигнала 4, блок выделения гармонических составляющих 5. К первому выходу блока выделения гармонических составляющих 5 подсоединен первый пороговый элемент 6, к которому подключен блок индикации 7. Ко второму выходу блока выделения гармонических составляющих 5 подсоединен второй пороговый элемент 8, соединенный с блоком формирования отключающего сигнала 9, который, в свою очередь, подсоединен к выключателю 10 цепи отключения электрической машины переменного тока 2.
В качестве датчика тока 1, предназначенного для измерения тока фазы статора электрической машины переменного тока 2, можно использовать трансформатор тока. В качестве блока преобразования электрического сигнала в однополярный 3 можно использовать двухполупериодный выпрямитель. Блок преобразования однополярного сигнала 4 может быть выполнен в виде вычитающего устройства произвольного типа. В качестве блока выделения гармонических составляющих 5 с частотами 2fc(n-1/p) и 2fc(n+1/p) используются, например, полоснопропускающие фильтры с частотой, зависящей от числа пар полюсов и формы преобразования сигнала в однополярный. Первый 6 и второй 8 пороговые элементы представляют собой устройства с фиксированным порогом срабатывания, причем у первого порогового элемента 6 порог срабатывания ниже. В качестве блока индикации 7 можно использовать светодиод, который начинает светиться при достижении гармонических с частотами 2fc(n-1/p) и 2fc(n+1/p) порогового значения, не опасного для дальнейшей эксплуатации электрической машины переменного тока 2. Блок формирования отключающего сигнала 9 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, величина которых зависит от наличия и величины эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока 2. Датчик тока 1 измеряет ток фазы статора и с его выхода снимается сигнал напряжения U1, пропорциональный этому току. Этот сигнал напряжения выпрямляют в блоке преобразования электрического сигнала в однополярный 3 (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 U(n±1/р) с частотами 2fc(n-1/p) и 2fс(n+1/р).
Далее этот сигнал поступает на первый 6 и второй 8 пороговые элементы, где его значение сравнивается с первым и вторым пороговыми значениями гармонических. Если величины гармонических составляющих с частотами 2fc(n-1/p) и 2fc(n+1/p) менее первой пороговой величины значения гармонической, то на выходе первого 6 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 однополярном сигнале появятся гармонические с частотами 2fc(n-1/p) и 2fc(n+1/p), если величина хотя бы одной из них превышает первую пороговую величину значения гармонической, но оно менее второй пороговой величины значения гармонической, первый пороговый элемент 6 подает сигнал на блок индикации 7, который сигнализирует о наличии эксцентриситета. При этом электрическая машина переменного тока 2 остается в работе. Если в однополярном сигнале значение хотя бы одной гармонической с частотами 2fc(n-1/p) и 2fc(n+1/p) превышает вторую пороговую величину значения гармонической, то второй пороговый элемент 8 подает сигнал на блок формирования отключающего сигнала 9, который формирует отключающий сигнал на выключателе 10 цепи отключения электрической машины переменного тока 2 от сети.
Использование тока фазы статора электрической машины переменного тока в качестве сигнала о наличии и величине эксцентриситета ее ротора позволяет исключить погрешности, которые возникают при использовании магнитного поля электрической машины переменного тока в качестве источника сигнала о наличии и величине эксцентриситета ротора, когда на сигнал магнитного поля машины влияют магнитные поля окружающего электрооборудования. Также использование тока фазы статора электрической машины переменного тока в качестве сигнала о наличии и величине эксцентриситета ее ротора позволяет применять данный способ для диагностики эксцентриситета ротора электрических машин переменного тока с магнитным корпусом, поскольку магнитный корпус этих машин не влияет на ток в обмотках статора электрической машины (искажая при этом магнитное поле электрической машины). Это позволяет расширить область применения способа.
Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить надежность диагностирования эксцентриситета ротора электрической машины и расширить область применения способа защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока.
Claims (1)
- Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока, основанный на получении сигнала о наличии и величине эксцентриситета ротора электрической машины с последующим его преобразованием в однополярный сигнал, удалении из однополярного сигнала постоянной составляющей, равной D, где D - постоянная величина размером от нуля до наибольшей величины однополярного сигнала, и выделении из получившегося сигнала гармонических составляющих с последующим их сравнением с пороговыми значениями гармонических, отличающийся тем, что в качестве сигнала о наличии и величине эксцентриситета ротора электрической машины используют непрерывно измеряемый сигнал тока фазы статора электрической машины, выделение гармонических составляющих осуществляют с частотами 2fc(n-1/p) и 2fc(n+1/p), где р - число пар полюсов электрической машины переменного тока; fc - частота основной гармонической сети, n может принимать значения 0, 1, 2, …, при этом сравнение гармонических составляющих с пороговыми значениями гармонических осуществляют таким образом, что если величина хотя бы одной из гармонических составляющих превысит первое пороговое значение гармонической, то формируют сигнал о наличии эксцентриситета ротора, а если величина хотя бы одной из них превысит второе пороговое значение гармонической, то формируют сигнал на отключение электрической машины от сети.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017136179A RU2655913C1 (ru) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017136179A RU2655913C1 (ru) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2655913C1 true RU2655913C1 (ru) | 2018-05-30 |
Family
ID=62560099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017136179A RU2655913C1 (ru) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2655913C1 (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 (6)
| 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 |
| WO2004079888A3 (fr) * | 2003-03-05 | 2004-12-09 | Ecole Polytech | Procede et dispositif de traitement de signaux pour la detection des defauts des circuits magnetiques statorique et rotorique d'une machine synchrone |
| US20100277199A1 (en) * | 2007-11-14 | 2010-11-04 | Universitat Politecnica De Catalunya | System For Diagnosing Defects in Electric Motors |
| KR20110138851A (ko) * | 2010-06-22 | 2011-12-28 | 엘지전자 주식회사 | 메뉴 리스트 조작 방법 및 그에 따른 영상 표시 장치 |
| 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 |
| RU2542596C1 (ru) * | 2013-11-20 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ диагностирования электрической машины |
-
2017
- 2017-10-12 RU RU2017136179A patent/RU2655913C1/ru active
Patent Citations (7)
| 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 |
| WO2004079888A3 (fr) * | 2003-03-05 | 2004-12-09 | Ecole Polytech | Procede et dispositif de traitement de signaux pour la detection des defauts des circuits magnetiques statorique et rotorique d'une machine synchrone |
| US7323843B2 (en) * | 2003-03-05 | 2008-01-29 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Method and device for treating signals for detection of stator and rotor errors in magnetic circuits in a synchronous machine |
| US20100277199A1 (en) * | 2007-11-14 | 2010-11-04 | Universitat Politecnica De Catalunya | System For Diagnosing Defects in Electric Motors |
| KR20110138851A (ko) * | 2010-06-22 | 2011-12-28 | 엘지전자 주식회사 | 메뉴 리스트 조작 방법 및 그에 따른 영상 표시 장치 |
| 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 |
| RU2542596C1 (ru) * | 2013-11-20 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ диагностирования электрической машины |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JP 57156653 A, 28.0./1982. * |
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 | |
| US8031447B2 (en) | Transformer through-fault current monitor | |
| EP2999969B1 (en) | Arc fault detection system and method | |
| EP3787140B1 (en) | Generator rotor turn-to-turn fault detection using fractional harmonics | |
| EP2874259A1 (en) | A residual current device | |
| 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 | |
| CN107870281A (zh) | 一种漏电和故障电弧检测方法及其装置 | |
| RU2655913C1 (ru) | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока | |
| JP2012189403A (ja) | 回転電機 | |
| Saleh et al. | Detecting Arcing Current Faults in Medium-to-Low Voltage Transformers | |
| RU2530727C1 (ru) | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока | |
| RU2698312C1 (ru) | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока | |
| JP5926419B1 (ja) | 欠相検出器 | |
| RU2655718C1 (ru) | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока | |
| Liu et al. | A novel method for induction motors stator interturn short circuit fault diagnosis by wavelet packet analysis | |
| Chattopadhyaya et al. | Wavelet decomposition based skewness and kurtosis analysis for assessment of stator current harmonics in a PWM–fed induction motor drive during single phasing condition | |
| RU2677225C2 (ru) | Способ защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий | |
| Petushkov | Analysis of defects in the rotor asynchronous motor during start | |
| CN104483612A (zh) | 一种谐波分析抗干扰方法 | |
| CN112986817B (zh) | 无刷励磁机励磁绕组匝间短路故障在线检测装置及方法 | |
| CN112444745A (zh) | 一种脉冲丢失引起的调相机失磁故障的判别方法及装置 | |
| Iamamura et al. | Study of interturn short circuit in rotor windings of a synchronous generator using FEM | |
| RU2546131C2 (ru) | Способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий обмотки ротора |