RU2677225C2 - Способ защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий - Google Patents
Способ защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2677225C2 RU2677225C2 RU2016113600A RU2016113600A RU2677225C2 RU 2677225 C2 RU2677225 C2 RU 2677225C2 RU 2016113600 A RU2016113600 A RU 2016113600A RU 2016113600 A RU2016113600 A RU 2016113600A RU 2677225 C2 RU2677225 C2 RU 2677225C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- frequency
- synchronous
- difference
- exceeds
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Motor And Converter Starters (AREA)
Abstract
Использование: в области электроэнергетики для защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий в обмотках статора и ротора. Технический результат заключается в предотвращении повреждений от вибрации и, как следствие, в уменьшении времени и стоимости послеаварийного ремонта синхронной электрической машины при замыкании витков в обмотке ротора. Способ основан на измерении разности параметров магнитного поля лобового рассеяния в нескольких точках торцевой зоны. Из абсолютной величины разности измеренных параметров выделяют гармонические составляющие с частотами 2fn и 2fn/p, и если составляющая с частотой 2fn превысит первую пороговую величину, то формируют сигналы о наличии виткового замыкания в обмотке статора, а если составляющая с частотой 2fn/p превысит вторую пороговую величину, то формируют сигнал о наличии виткового замыкания в обмотке ротора, где n - произвольная величина, которая может принимать значения 1, 2, 3…; р - число полюсов, a f- частота основной гармонической сети. 3 ил.
Description
Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий в обмотках статора и ротора.
Известен способ защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий, основанный на измерении разности параметров магнитного поля лобового рассеяния в нескольких точках торцевой зоны и формировании сигнала на отключение машины (А.С .№1046853. СССР. Опубл. в бюл. №37 07.10.87).
Однако этот способ не способен различать витковое замыкание в обмотках ротора от виткового замыкания в обмотке статора синхронного двигателя.
Наиболее близкими к предлагаемому способу является способ защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий, основанный на измерении разности параметров магнитного поля лобового рассеяния в нескольких точках торцевой зоны и формировании сигнала на отключение машины (Инновационный патент РК №21247, МПК Н02Н 7/08, Н02К 11/00. Официальный бюллетень №5, Промышленная собственность Опубл. 15.05.2009)
Однако этот способ также не способен различить витковое замыкание в обмотках статора от виткового замыкания в обмотке ротора синхронного двигателя.
Технический результат - расширение функциональных возможностей способа защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий.
Технический результат достигается тем, что из абсолютной величины разности измеренных параметров выделяют гармонические составляющие с частотами 2fcn и 2fcn/p, и если составляющая с частотой 2fcn превысит первую пороговую величину, то формируют сигналы о наличии виткового замыкания в обмотке статора, а если составляющая с частотой 2fcn/p превысит вторую пороговую величину, то формируют сигнал о наличии виткового замыкания в обмотке ротора, где n - произвольная величина; которая может принимать значения 1, 2, 3…; p - число полюсов, a fc - частота основной гармонической сети.
Способ защиты основан на том, что электродвижущая сила в произвольном датчике индуцируется переменными токами в неподвижной обмотке статора и постоянным током во вращающейся обмотке ротора. В результате электродвижущие силы двух диаметрально расположенных датчиков от неповрежденных обмоток статора и ротора равны по величине электродвижущей силы, а их разность равна нулю. Замыкание витков обмотки статора в области расположения одного из датчиков вызывает в них токи, которые многократно превосходят токи в этих витках до виткового замыкания. В результате электродвижущая сила этого датчика увеличится, а абсолютная величина появившейся разницы электродвижущих сил двух датчиков будет представлять собой электродвижущую силу с частотой 2fcn.
При витковом замыкании в обмотке ротора ток в этих витках равен нулю, намагничивающая сила этого полюса и электродвижущая сила, индуцируемая им последовательно во всех датчиках, тоже уменьшится. В результате абсолютная величина появившейся разницы электродвижущих сил двух датчиков будет представлять собой электродвижущую силу с частотой 2fcn/p.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известных технических решений последовательностью операций, так как из абсолютной величины разности измеренных параметров выделяют гармонические составляющие с частотами 2fcn и 2fcn/p.
Сравнение заявляемого технического решения с известными техническими решениями показывает, что приведенные операции известны. Однако использование их в указанной связи проявляет в заявляемом способе новые свойства.
На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ, где в торцевой зоне синхронного двигателя 1 переменного тока размещают датчики 2 и 3 индукции магнитного поля, который подключен к входу блока 4 выделения абсолютной величины разности электродвижущих сил этих датчиков. Выход блока 4 через блок 5 выделения гармонических с частотами 2fcn и 2fcn/p присоединяется к входам первого 6 и второго 7 пороговых элементов, выходы которых подключены к блоку индикации 8 и блоку 9 формирования отключающего сигнала. Выход блока 9 формирования отключающего сигнала подключается к цепи отключения выключателя 10 и автомату гашения магнитного поля машины. Датчики 2 и 3 магнитного поля могут выполняться, например, в виде катушки индуктивности. Блок 4 выделения абсолютной величины разности электрических сигналов этих датчиков представляет собой однополупериодный выпрямитель, а блок 5 аналоговые или цифровые полосно - пропускающие фильтры гармонических с частотами 2fcn и 2fcn/p, где n - произвольная величина; которая может принимать значения 1, 2, 3…; р - число полюсов, a fc - частота основной гармонической сети. Первый 6 и второй 7 пороговые элементы могут выполняться в виде реле с регулируемым порогом срабатывания, а блок 8 индикации в виде светодиодов. Блок 9 формирования отключающего сигнала представляет собой промежуточное реле, контакты которого подключены к отключающей цепи выключателя 10.
На фиг. 2 и фиг. 3 линиями 11 и 12 показаны осциллограммы электродвижущей силы датчиков 2 и 3 при витковом замыкании в обмотке статора и ротора в синхронном двигателе 1 переменного тока с числом пар полюсов р = 3, а линиями 13 и 14 абсолютная величина разности электродвижущих сил этих датчиков при этих видах замыканий.
В произвольном эксплуатационном режиме работы синхронного двигателя 1 переменного тока симметричные неподвижная обмотка статора с переменным током и вращающаяся обмотка ротора с постоянным током индуцируют в датчиках 2 и 3 равные по величине электродвижущие силы. Поэтому абсолютная величина их разности на выходе блока 4, а следовательно и сигнал с частотами 2fcn и 2fcn/p на выходе блока 5 будет равен нулю. В результате блок 8 индикации высвечивается сигнал НОМИНАЛЬНЫЙ РЕЖИМ и синхронный двигатель 1 остается в работе.
При витковом замыкании, например, в катушечной группе обмотки статора синхронного двигателя 1 переменного тока у датчика 2 ток в замкнувшихся витках значительно превосходит свое до аварийное значение, а его электродвижущая сила значительно увеличивается как это показано на фиг. 3. Поэтому на выходе блока 4 появится абсолютная величина разности электродвижущих сил датчиков 2 и 3, вид которой соответствует линии 13. При этом на входе первого порогового элемента 5 блока появится электродвижущая сила с частотой 2fcn, а на его выходе сигнал. И если она превысит пороговую величину блока 6, то на выходе этого порогового элемента также появится сигнал. Под действием этого сигнала блок 8 индикации высветит ВИТКОВОЕ ЗАМЫКАНИЕ В ОБМОТКЕ СТАТОРА, а блок 9 сформирует сигнал на отключение выключателя 10. Синхронный двигатель 1 отключится от сети.
При витковом замыкании в одном из полюсов обмотки ротора синхронного двигателя 1 переменного тока ток в замкнувшихся витках отсутствует, а его намагничивающая сила уменьшится. В результате электродвижущая сила датчика мимо которого проходит поврежденный полюс также уменьшится и будет такой как показано на фиг. З. Поэтому на выходе блока 4 также появится абсолютная величина разности электродвижущих сил датчиков 2 и 3, вид которой соответствует линии 14. При этом на входе второго порогового элемента 7 блока появится электродвижущая сила с частотой 2fcn/p. И если она превысит пороговую величину блока 7, то на выходе этого порогового элемента также появится сигнал. Под действием этого сигнала блок 8 индикации высветит ВИТКОВОЕ ЗАМЫКАНИЕ В ОБМОТКЕ РОТОРА, а блок 9 сформирует сигнал на отключение выключателя 10. Синхронный двигатель 1 отключится от сети.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в предотвращении повреждений от вибрации и как следствие в уменьшении времени и стоимости послеаварийного ремонта синхронной электрической машины при замыкании витков в обмотке ротора.
Claims (1)
- Способ защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий, основанный на измерении разности параметров магнитного поля лобового рассеяния в нескольких точках торцевой зоны и формировании сигнала на отключение машины, отличающийся тем, что из абсолютной величины разности измеренных параметров выделяют гармонические составляющие с частотами 2fcn и 2fcn/p, и если составляющая с частотой 2fcn превысит первую пороговую величину, то формируют сигналы о наличии виткового замыкания в обмотке статора, а если составляющая с частотой 2fcn/p превысит вторую пороговую величину, то формируют сигнал о наличии виткового замыкания в обмотке ротора, где n - произвольная величина, которая может принимать значения 1, 2, 3…; р - число полюсов, a fc - частота основной гармонической сети.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016113600A RU2677225C2 (ru) | 2016-04-08 | 2016-04-08 | Способ защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016113600A RU2677225C2 (ru) | 2016-04-08 | 2016-04-08 | Способ защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016113600A RU2016113600A (ru) | 2017-10-10 |
RU2677225C2 true RU2677225C2 (ru) | 2019-01-16 |
Family
ID=60047901
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016113600A RU2677225C2 (ru) | 2016-04-08 | 2016-04-08 | Способ защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2677225C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2705788C1 (ru) * | 2019-03-27 | 2019-11-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" | Устройство релейной защиты от витковых замыканий статорной обмотки двигателя переменного тока |
RU2749914C1 (ru) * | 2020-07-30 | 2021-06-21 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | Способ комбинированной защиты машин переменного тока от витковых замыканий в обмотке статора |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4761703A (en) * | 1987-08-31 | 1988-08-02 | Electric Power Research Institute, Inc. | Rotor fault detector for induction motors |
RU2012121520A (ru) * | 2012-05-24 | 2013-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Способ контроля обрыва стержней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электродвигателя |
-
2016
- 2016-04-08 RU RU2016113600A patent/RU2677225C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4761703A (en) * | 1987-08-31 | 1988-08-02 | Electric Power Research Institute, Inc. | Rotor fault detector for induction motors |
RU2012121520A (ru) * | 2012-05-24 | 2013-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Способ контроля обрыва стержней короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного электродвигателя |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2705788C1 (ru) * | 2019-03-27 | 2019-11-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" | Устройство релейной защиты от витковых замыканий статорной обмотки двигателя переменного тока |
RU2749914C1 (ru) * | 2020-07-30 | 2021-06-21 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | Способ комбинированной защиты машин переменного тока от витковых замыканий в обмотке статора |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016113600A (ru) | 2017-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5208593B2 (ja) | 変圧器の励磁突入電流抑制装置及びその制御方法 | |
De Leon et al. | Elimination of residual flux in transformers by the application of an alternating polarity DC voltage source | |
JP5148435B2 (ja) | 変圧器の励磁突入電流抑制装置及びその制御方法 | |
US11009557B2 (en) | Method and device for short-circuit monitoring of a three-phase load | |
RU2677225C2 (ru) | Способ защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий | |
JP6573571B2 (ja) | 漏電継電器、漏電遮断器及びそれらの制御方法 | |
US20120229144A1 (en) | Electric rotating machine | |
US20150098156A1 (en) | Arc flash mitigation system for use with generator excitation system | |
JP5713848B2 (ja) | 励磁突入電流抑制装置 | |
Oliveira et al. | Power transformers behavior under the occurrence of inrush currents and turn-to-turn winding insulation faults | |
JP5908336B2 (ja) | 励磁突入電流抑制装置及び励磁突入電流抑制方法 | |
RU2530727C1 (ru) | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока | |
Fischer et al. | How to determine the effectiveness of generator differential protection | |
Das et al. | A novel method for turn to turn fault detection in shunt reactors | |
JP2019009977A (ja) | 保護ユニットの動作を試験する装置および方法、ならびにそのような試験装置を備える保護ユニット | |
RU2655913C1 (ru) | Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока | |
RU2546131C2 (ru) | Способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий обмотки ротора | |
US1674477A (en) | Electric apparatus | |
Anuchin et al. | Insulation monitoring system for electric drives in TN networks | |
RU2422965C1 (ru) | Способ защиты печного трансформатора с фазами, выполненными со стороны низшего напряжения в виде группы отдельных проводников | |
US11336082B2 (en) | System and method for protecting against faults between turns in excitation windings of synchronous machines with static excitation | |
CN105917566B (zh) | 电力转换装置 | |
JP6202897B2 (ja) | 励磁突入電流抑制装置および方法 | |
Silva et al. | Analysis of burn out and random trips at starting of a 2984kW induction motor driving a main blower | |
RU2597243C1 (ru) | Способ построения и настройки дифференциально-фазной релейной защиты |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20180116 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20181022 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210409 |