RU2459331C1 - Устройство защиты электрических машин - Google Patents
Устройство защиты электрических машин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2459331C1 RU2459331C1 RU2011109538/07A RU2011109538A RU2459331C1 RU 2459331 C1 RU2459331 C1 RU 2459331C1 RU 2011109538/07 A RU2011109538/07 A RU 2011109538/07A RU 2011109538 A RU2011109538 A RU 2011109538A RU 2459331 C1 RU2459331 C1 RU 2459331C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drive
- electric machine
- excitation
- safety
- protective
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области защиты электрических машин, в частности автономных асинхронных генераторов с емкостями самовозбуждения, от внутренних витковых и межфазных коротких замыканий в обмотке статора и от неисправности подшипников. Для получения технического результата - расширения функциональных возможностей защитного устройства, устройство защиты электрических машин, содержащее электрическую машину с трехфазной обмоткой на статоре, подключенную через выключатель с электромагнитным приводом защитного отключения к электрической сети, обмотку возбуждения, присоединенную к возбудителю, снабженному приводом защитного отключения, защитное устройство, подключенное к приводу защитного отключения выключателя и возбудителя, имеет вибродатчик, установленный на корпусе электрической машины, подключенный на вход защитного устройства, состоящего из последовательно соединенных блока сравнения амплитуды колебаний с эталонным значением, усилителя и исполнительного механизма, включенного в цепь питания электромагнитного привода защитного отключения выключателя и возбудителя, согласно изобретению имеет элемент защиты, состоящий из выключателя с электромагнитным приводом защитного отключения электрической машины от емкостей самовозбуждения, который подключен к защитному устройству, исполнительный механизм которого включен в цепь питания привода защитного отключения электрической машины от емкостей самовозбуждения. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области защиты электрических машин, в частности автономных асинхронных генераторов с емкостями самовозбуждения, от внутренних витковых и межфазных коротких замыканий в обмотке статора и от неисправности подшипников.
Известно изобретение по авторскому свидетельству СССР №1046852, кл. Н02K 11/00, Н02Н 7/08, Электрическая трехфазная машина с встроенным блоком для защиты, блок защиты содержит катушку, снабженную дополнительным третьим выводом, делящим ее на две части с соотношением витков 1 пуск./1 ном. и два последовательно замыкающих геркона, которые прикреплены к лобовым частям катушечных групп разных фаз и подключены к выводам катушки, содержащей большее число витков встроенного блока.
Эти технические решения имеют тот недостаток, что требуют дополнительных технологических операций на внутренней части машины, требующих разборки и сборки машины, а также изготовления дополнительных токовыводящих проводников. К тому же, чувствительность герконов при контроле параметров обмоток часто не отвечает требованиям защитного устройства.
Известно устройство по авторскому свидетельству СССР №1646826, кл. Н02Н 7/08, Н02K 11/00, Электрическая трехфазная машина, содержащая статор, ротор и блок защиты от витковых замыканий обмотки статора с реагирующим органом, функционально связанным с кольцом, закрепленным внутри электрической машины так, что его плоскость перпендикулярна оси вращения ротора, а геометрический центр находится на этой оси, при этом выполнено короткозамкнутым и охвачено ферромагнитным сердечником, на котором размещена обмотка, присоединенная к реагирующему органу. Блок защиты формирует сигнал защиты при появлении несимметрии в магнитном поле лобового рассеяния трехфазной обмотки. Такая несимметрия поля появляется при возникновении витковых коротких замыканий.
Это изобретение имеет следующие недостатки:
- размещение кольца, охваченного ферромагнитным сердечником, внутри машины сопряжено с необходимостью разборки и сборки машины и представляет сложную технологическую операцию;
- наводимое в кольце электромагнитное поле не дает точного представления о характере нарушения изоляции и возникновении короткого замыкания в обмотке, что приводит к необходимости усложнения схемы блока защиты;
- возможны ложные срабатывания защиты при несимметричной нагрузке генератора;
- сложность блока защиты не позволяет обеспечить его высокую надежность в работе и предопределяет высокую стоимость.
В качестве прототипа заявленного устройства используется устройство по патенту РФ №2313890, кл. Н02Н 7/08, G01M 15/00, Н02K 15/00, Устройство защиты машин переменного тока, содержащее электрическую машину с трехфазной обмоткой на статоре, подключенную через выключатель с электромагнитным приводом защитного отключения к электрической сети, обмотку возбуждения, присоединенную к возбудителю, также снабженному приводом защитного отключения, защитное устройство, подключенное к приводу защитного отключения выключателя и возбудителя, имеет вибродатчик, установленный на корпусе электрической машины, подключенный на вход защитного устройства, состоящего из последовательно соединенных блока сравнения амплитуды вибрации с эталонным значением, усилителя и исполнительного механизма, при этом исполнительный механизм защитного устройства включен в цепь питания электромагнитного привода защитного отключения выключателя и возбудителя.
Это известное изобретение позволяет в случае появления витковых коротких замыканий обмотки статора и неисправности подшипников отключать электрическую машину от сети в случае электрического двигателя и возбудитель в случае синхронного генератора. Однако данное устройство не может быть применено для защиты автономного асинхронного генератора, работающего независимо от сети, от внутренних витковых и межфазных коротких замыканий в обмотке статора и неисправности подшипников, т.к. не имеет привода защитного отключения автономного асинхронного генератора от емкостей самовозбуждения.
Внутренние витковые и межфазные короткие замыкания в обмотке статора автономного асинхронного генератора при 3-15% замкнутых витков и номинальной емкости конденсаторной батареи нарушают режим работы, вызывают значительные токи в короткозамкнутом контуре и не вызывают развозбуждения генератора.
Техническим решением задачи является расширение функциональных возможностей защитного устройства.
Поставленная задача достигается тем, что устройство защиты электрических машин, содержащее электрическую машину с трехфазной обмоткой на статоре, подключенную через выключатель с электромагнитным приводом защитного отключения к электрической сети, обмотку возбуждения, присоединенную к возбудителю, снабженному приводом защитного отключения, защитное устройство, подключенное к приводу защитного отключения выключателя и возбудителя, имеет вибродатчик, установленный на корпусе электрической машины, подключенный на вход защитного устройства, состоящего из последовательно соединенных блока сравнения амплитуды колебаний с эталонным значением, усилителя и исполнительного механизма, включенного в цепь питания электромагнитного привода защитного отключения выключателя и возбудителя, дополнительно имеет элемент защиты, состоящий из выключателя с электромагнитным приводом защитного отключения электрической машины от емкостей самовозбуждения, который подключен к защитному устройству, исполнительный механизм которого включен в цепь питания привода защитного отключения электрической машины от емкостей самовозбуждения.
Расширение функциональных возможностей устройства защиты путем осуществления защиты автономного асинхронного генератора от внутренних витковых и межфазных коротких замыканий в обмотке статора и неисправности подшипников за счет введения элемента защиты, состоящего из выключателя с электромагнитным приводом защитного отключения электрической машины от емкостей самовозбуждения, подключенного к защитному устройству, исполнительный механизм которого включен в цепь питания привода защитного отключения электрической машины от емкостей самовозбуждения, соответствует критерию «новизна».
По сравнению с прототипом устройство позволяет защищать автономный асинхронный генератор с емкостями возбуждения от внутренних витковых и межфазных коротких замыканий в обмотке статора и обрыва стержней короткозамкнутого ротора. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства, обеспечивающего высокую чувствительность к данным повреждениям, состоит, в частности, в уменьшении размера повреждений электрической машины и, в частности, автономного асинхронного генератора, уменьшении стоимости и времени послеаварийного ремонта. Изобретение позволяет получить простую и надежную защиту электрических машин и, в частности, автономных асинхронных генераторов с емкостями самовозбуждения малой и средней мощности. Таким образом, способ обладает признаками, соответствующими критерию «положительный эффект».
По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружена аналогичная заявляемой совокупность признаков, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема управления и защиты машины, на фиг.2 представлена блок-схема защитного устройства (нумерация позиционных обозначений на фиг.1 и 2 общая).
Устройство защиты содержит защищаемую электрическую машину 1, вибродатчик 2, который крепится на корпусе машины 1, вибродатчик 2 подключается к входу защитного устройства 3, выход которого подключен к электромагнитному отключающему механизму коммутационного аппарата 4, который обеспечивает подключение к сети трехфазной статорной обмотки машины, к цепи управления возбудителя 5 (к выходу возбудителя подключена обмотка возбуждения синхронной машины) и к отключающему механизму коммутационного аппарата 10, обеспечивающему подключение к конденсаторной батарее трехфазной статорной обмотки машины (для автономных асинхронных генераторов). При использовании защитного устройства для асинхронных машин, работающих с сетью, возбудитель 5 и привод защитного отключения 10 не используются. В случае использования защитного устройства для автономных асинхронных генераторов привод защитного отключения 4 и возбудитель 5 не используются. Блок питания 9 выходами подключен к блокам 6 и 7 и обеспечивает работу этих блоков. Блоки 6, 7, 8 и 9 в совокупности составляют защитное устройство 3.
Сигналом вибродатчика 2 является электрическое напряжение. В блоке сравнения 6 суммарный сигнал датчика 2 сравнивается с заданным эталонным напряжением, соответствующим нормальному режиму работы машины, и при превышении сигнала датчика установленной эталонной величины формируется электрический сигнал на выходе блока 6. При величине сигнала датчика 2 меньше установленной эталонной величины на выходе блока 6 сигнал отсутствует.
Устройство работает следующим образом. При включении коммутационного аппарата 4, возбудителя 5 или коммутационного аппарата 10 (фиг.1) исправная электрическая машина 1 приводится в действие, при этом корпус машины 1 подвергается нормальным колебаниям, фиксируемым вибродатчиком 2 (величина которых регламентируется ГОСТом 12327-79). Сигнал вибродатчика 2 подается на устройство защиты 3. При этом амплитуда колебаний корпуса машины 1 меньше заданной величины, защитное устройство 3 не формирует сигнал защиты и электрическая машина 1 работает нормально. В случае отсутствия сигнала на выходе блока сравнения 6 срабатывание исполнительного механизма 8 и отключение выключателя 4, возбудителя 5 и выключателя 10 не происходит.
При возникновении виткового короткого замыкания в обмотке статора нарушается равновесие магнитодвижущих сил трехфазной обмотки, появляются электромагнитные силы одностороннего тяжения ротора, вследствие чего появляются дополнительные колебания корпуса машины 1 и сигнал вибродатчика 2 превышает пороговое значение. Блок сравнения амплитуд колебаний 6 формирует сигнал защиты. Сигнал на выходе блока сравнения 6 усиливается усилителем 7 и вызывает срабатывание исполнительного механизма 8 защитного устройства. Исполнительный механизм 8 приводит в действие привод аварийного отключения выключателя 4, который вызывает защитное отключение машины от сети, возбудителя 5, который снимает с машины 1 напряжения возбуждения и возбудителя 5, и привода аварийного отключения выключателя 10, который отключает машину от конденсаторной батареи (фиг.1).
Аналогичные процессы протекают при неисправности подшипников, только вместо сил одностороннего тяжения причиной появления дополнительных колебаний корпуса машины 1 будет нарушение центровки ротора.
При работе электрической машины в режиме автономного асинхронного генератора в случае внешних коротких замыканий, а также при внутренних витковых и межфазных коротких замыканиях в обмотке статора при большом числе замкнувшихся витков (более 30% витков при номинальной емкости конденсаторной батареи) генератор теряет возбуждение и защита не требуется.
Предложенное техническое решение имеет существенные преимущества перед известными защитными устройствами, заключающиеся в простоте реализации как блока защиты, так и монтажа датчика сигналов и высоком быстродействии защиты, позволяет получить простую и надежную защиту автономного асинхронного генератора с емкостями самовозбуждения от внутренних витковых и межфазных коротких замыканий и может найти широкое применение для защиты асинхронных генераторов малой и средней мощности. Устройство также защищает электрическую машину от других неисправностей, вызывающих увеличение амплитуды колебаний корпуса, таких как разбалансировка валов электрической и сопряженной с ней машиной (первичным двигателем для генератора или рабочей машиной для двигателя), обрыв стержней в короткозамкнутом роторе и др. Использование изобретения повышает надежность работы электрической машины, упрощает и удешевляет защитное устройство.
Claims (1)
- Устройство защиты электрических машин, содержащее электрическую машину с трехфазной обмоткой на статоре, подключенную через выключатель с электромагнитным приводом защитного отключения к электрической сети, обмотку возбуждения, присоединенную к возбудителю, снабженному приводом защитного отключения, защитное устройство, подключенное к приводу защитного отключения выключателя и возбудителя, имеет вибродатчик, установленный на корпусе электрической машины, подключенный на вход защитного устройства, состоящего из последовательно соединенных блока сравнения амплитуды колебаний с эталонным значением, усилителя и исполнительного механизма, включенного в цепь питания электромагнитного привода защитного отключения выключателя и возбудителя, отличающееся тем, что имеет элемент защиты, состоящий из выключателя с электромагнитным приводом защитного отключения электрической машины от емкостей самовозбуждения, который подключен к защитному устройству, исполнительный механизм которого включен в цепь питания привода защитного отключения электрической машины от емкостей самовозбуждения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011109538/07A RU2459331C1 (ru) | 2011-03-14 | 2011-03-14 | Устройство защиты электрических машин |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011109538/07A RU2459331C1 (ru) | 2011-03-14 | 2011-03-14 | Устройство защиты электрических машин |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2459331C1 true RU2459331C1 (ru) | 2012-08-20 |
Family
ID=46936832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011109538/07A RU2459331C1 (ru) | 2011-03-14 | 2011-03-14 | Устройство защиты электрических машин |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2459331C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4156261A (en) * | 1976-03-06 | 1979-05-22 | Robert Bosch Fernsehanlagen Gmbh | Scanning device for a magnetic tape instrument |
SU1046826A1 (ru) * | 1981-05-06 | 1983-10-07 | Павлодарский Индустриальный Институт | Электрическа трехфазна машина |
RU2313890C1 (ru) * | 2006-07-06 | 2007-12-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет | Устройство для дифференциально-фазной защиты |
-
2011
- 2011-03-14 RU RU2011109538/07A patent/RU2459331C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4156261A (en) * | 1976-03-06 | 1979-05-22 | Robert Bosch Fernsehanlagen Gmbh | Scanning device for a magnetic tape instrument |
SU1046826A1 (ru) * | 1981-05-06 | 1983-10-07 | Павлодарский Индустриальный Институт | Электрическа трехфазна машина |
RU2313890C1 (ru) * | 2006-07-06 | 2007-12-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет | Устройство для дифференциально-фазной защиты |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101776354B1 (ko) | 전기 기기의 보호 회로 및 보호 방법 | |
US8941961B2 (en) | Methods and apparatus for protection in a multi-phase machine | |
EP2403126B1 (en) | Method for operating a wind turbine, method for determining the temperature of a permanent magnet and controller for a wind turbine | |
JP5844360B2 (ja) | 回転する支持体によって保持された機器のための電源 | |
EP2562925A1 (en) | Fault clearing method for permanent magnet machines | |
Chai et al. | Performance comparison and winding fault detection of duplex 2-phase and 3-phase fault-tolerant permanent magnet brushless machines | |
Athikessavan et al. | Inter-turn fault detection of induction motors using end-shield leakage fluxes | |
Arumugam et al. | A review on turn-turn short circuit fault management | |
RU2459331C1 (ru) | Устройство защиты электрических машин | |
US2275883A (en) | Ground detector | |
RU2504066C2 (ru) | Система электрического питания для трехфазного двигателя с постоянными магнитами | |
US6661207B2 (en) | Apparatus and method for protecting synchronous generators against off-nominal frequency deviation and alternating forces excitation | |
RU2634836C1 (ru) | Устройство защиты от короткого замыкания высокотемпературного стартер-генератора обращённой конструкции | |
RU2295815C1 (ru) | Устройство защиты машин переменного тока | |
KR101664162B1 (ko) | 발전기 보호장치 및 보호방법 | |
US20240014646A1 (en) | Permanent magnet machine fault protection | |
Wang et al. | Short circuit analysis of switched reluctance machine | |
Singh et al. | Mitigation of switching effects on induction motor under star-delta scheme based energy conservation | |
Singh et al. | An electro thermomechanical analysis of hydroelectric machines operated in condenser regime under single phasing fault and excitation failure | |
Abdurashidov | ANALYSIS OF THE EFFECT OF ONE PHASE LOSS ON THE POWER SUPPLY ON THE ELECTRIC MOTOR | |
Fedele et al. | Monitoring of Load-Fault-Induced Torsional Resonances in High-Speed Alternators by Speed and Torque Estimation | |
SU445961A1 (ru) | Устройство дл поперечной дифференциальной защиты обмотки статора генератора | |
Badr et al. | Switched reluctance drive as fault tolerant drive | |
Hammadi et al. | Rotor fault diagnosis based on current signatures in squirrel-cage induction motor | |
Ekpo et al. | Simulation of the Performance of Induction Machine with Stator Windings Short Circuit Fault. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130315 |