Способ тепловой диагностики электрической машины

Способ тепловой диагностики электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, включающий пропускание через ее обмотку электрического тока, контроль тепловых параметров отклика на это воздействие и сравнение их с эталонными, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности оценки технического состояния и сокращения времени диагностики путем идентификации повреждений в элементах машины, одновременно с пропусканием тока измеряют время адиабатического нагрева обмотки, после чего дополнительно контролируют скорость ее нагрева на участке выхода на установившийся режим.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

q g Н 02 К 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3587016/24-07 (22) 21.03.83 (46) 23.06.85. Бюл. № 23 (72) И. П. Сыч (53) 621.313.04 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 629605, кл. Н 02 К 15/00, 1976.

Гуревич Э. И. и Мамикопянц Л. Г. Не, которые задачи диагностики теплового состояния электрических машин. Электричество, 1979, № 10, с. 20. (54) (57) СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, „„SU„„1163427 А включающий пропускание через ее обмотку электрического тока, контроль тепловых параметров отклика на это воздействие и сравнение их с эталонными, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности оценки технического состояния и сокращения времени диагностики путем идентификации повреждений в элементах машины, одновременно с пропусканием тока измеряют время адиабатического нагрева обмотки, после чего дополнительно контролируют скорость ее нагрева на участке выхода на установившийся режим.

116342? I0 тенсивность ее охлаждения определяется раз- >5 ностью температур поверхности обмотки, 20 мя, величина которого зависит от термичес- з0

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к способам их эксплуатации.

Цель изобретения — повышение достоверности оценки технического состояния и сокращение времени диагностики путем идентификации повреждений в элементах машины.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для реализации предлагаемого способа тепловой диагностики; на фиг. 2 — график зависимости нагрева диагностируемой электрической машины от времени.

Согласно процессу нагрева обмотки инсоприкасающейся с охлаждающей средой, и самой охлаждающей среды, а также теплоотдающей способностью обмотки, зависящей от коэффициента теплоотдачи и величины поверхности соприкосновения обмотки с охлаждающей средой. Поэтому тепловой поток, который выделяется в толще обмотки при прохождении тока, для сброса в охлаждающую среду должен определенным путем подойти к поверхности обмотки. В лобовой части обмотки тепловой поток должен преодолеть много слоев витковой изоляции, изоляцию между фазами обмотки, а пазовой части — дополнительно еще и слои пазовой изоляции. Для этого необходимо вреких свойств материалов на пути потока. Это могут быть слои высоко теплопроводной изоляции в новой, тщательно изготовленной и пропитанной обмотке и слои изоляции, которые в процессе эксплуатации под воздействием эксплуатационных факторов претерпели необратимые изменения в структуре с ухудшением теплоотводящих свойств в эксплуатирующихся электромашинах. Более неблагоприятен случай, когда на пути теплового потока появляются трещины в изоляции, приводящие к образованию воздушных полостей или даже вакуумных промежутков. Последние могут образоваться в том случае, если трещины образуются в изолированных от атмосферы областях обмотки. Вполне очевидно, что сопротивление тепловому потоку в указанных случаях значительно возрастает.

Таким образом, время адиабатического (без взаимодействия с окружающей средой) нагрева обмотки однозначно характеризует ее техническое состояние.

После истечения этого времени тепло начинает отводиться системой вентиляции. Интенсивность этого отвода, а следовательно, и дальнейшая скорость нагрева обмотки однозначно зависят от технического состояния системы вентиляции. Поэтому путем проведения вместе с нагружением электрической машины двух дополнительных операций измерения представляется возможным иден35

55 тифицировать повреждения элементов машин без проведения длительных испытаний до установившегося нагрева испытуемой обмотки, без проведения дополнительных испытаний ее элементов. Вследствие однозначности зависимости измеренных параметров от технического состояния строго определенных элементов электрической машины повышается и достоверность оценки ее состояния в целом.

Устройство для осуществления предлагаемого способа (фиг. 1) содержит, например, блок 1 измерения, который выполнен в виде мостовой схемы с одинаковыми по характеристикам терморезисторами 2 и 3 в симметричных плечах и резисторами 4 и 5 в других плечах. Первый терморезистор 2 встроен в обмотку электрической машины 6, а второй терморезистор 3 расположен вне обмотки и снабжен теплоизоляционной обо. лочкой, тепловое сопротивление которой больше теплового сопротивления обмотки.

Вход моста соединен с выходом блока 7 питания, который обеспечивает подачу такого напряжения, чтобы скорость нагрева терморезисторов 2 и 3 была равна адиабатической скорости нагрева. обмотки. Выход измерительного моста подключен на вход блока 8 управления, к одному выходу которого подключен исполнительный элемент 9, а к другому выходу — измерительный прибор

10, шкала которого проградуирована в единицах скорости нагрева. Замыкающий контакт исполнительного элемента включен в цепь питания измерительного прибора 10, а размыкающий — в цепь питания электросекундомера 11, напряжение к которому подводится от блока 7 питания. С помощью замыкающего контакта 12 магнитного пускателя включения электрической машины подается питание (Un) на схему устройства.

Способ тепловой диагностики реализуется в предлагаемом устройстве следующим образом.

При подаче напряжения на обмотку электрической машины замыкается контакт 12 пускателя и подается питание на схему устройства диагностики. На выходе блока питания появляется напряжение такой величины, которая обеспечивает равенство скорости адиабатического нагрева обмотки и встроенного в нее терморезистора 2. Следовательно, в течение времени адиабатического нагрева обмотки и в дальнейшем температура этого терморезистора равна температуре обмотки.

Такой же величины напряжение подводится и к второму терморезистору 3, расположенному вне обмотки. Поэтому с учетом адекватности характеристик терморезисторов адиабатическая скорость нагрева терморезистора 3 равна скорости нагрева терморезистора 2. Это приводит к тому, что в процессе адиабатического нагрева обмотки измерительный мост находится в равновесии и сигнал на его выходе отсутствует. По ис1163427 з течении времени адиабатического нагрева на тепловое состояние обмотки начинает действовать охлаждающая среда и скорость нагрева обмотки уменьшается, а следовательно, уменьшается и скорость нагрева терморезистора 2. Поскольку тепловое сопротивление оболочки терморезистора

3 выше теплового сопротивления изоляции обмотки, он продолжает нагреваться адиабатически с прежней скоростью. Поэтому мост выходит из равновесия и на его выходе появляется сигнал разбаланса, который усиливается и сравнивается с уставкой срабатывания исполнительного элемента в блоке управления. При достижении сигналом заданного уровня срабатывает исполнительный элемент и своими контактами отключает се- 15 кундомер и включает измерительный прибор, после чего время адиабатического нагрева считывают с секундомера, а скорость нагрева обмотки — по измерительному прибору.

С учетом полученных величин делается вывод о техническом состоянии элементов и электромашины в целом. Для этого их сравнивают с допустимыми, заранее определенными значениями. Кроме того, сразу же после отключения машины в процессе ее работы тепловой защитой определяют место 25 повреждения. Если время адиабатического нагрева увеличивается по сравнению с результатами предыдущих измерений, а скорость нагрева обмотки не изменяется, то делается вывод о повреждениях в обмотке и об исправном состоянии вентиляции. При обратной картине причиной повышенного нагрева обмотки является повреждение системы вентиляции.

Когда время адиабатического нагрева увеличивается, а скорость нагрева обмотки после его истечения уменьшается, то в ремонте нуждаются и обмотка и система вен4 тиляции. В том случае, когда время адиабатического нагрева уменьшается, а скорость нагрева возрастает, делается вывод, что в контролируемом месте обмотки происходит междувитковое замыкание.

На фиг. 2 приведены две зависимости температуры-от времени нагружения электродвигателя, полученные путем измерения температуры его обмотки (Q) с помощью термопары при номинальной нагрузке в исходном состоянии (кривая а) и после эксплуатации (кривая в). На момент снятия зависимости в происходит ухудшение технического состояния электродвигателя, поскольку увеличивается величина установившегося перегрева обмотки и значение тепловой постоянной времени нагрева обмотки /Та Т /.

При диагностике предлагаемым способом имеем в первом случае время адиабатического нагрева обмотки ta 1,5 мин, а для второго случая t > 3 мин, при этом прибор, регистрирующий скорость нагрева, показывает одно и то же значение: 3 С/мин. Следовательно, изношена обмотка, а система вентиляции находится в удовлетворительном состоянии.

Использование предлагаемого способа диагностики электрической машины более выгодно по сравнению с известными, поскольку сокращается время для оценки технического состояния, одновременно с этим обеспечивается разделение повреждений электрической машины по ее элементам, что повышает общую достоверность оценки технического состояния. Известные решения требуют нагрева обмотки до установившегося теплового состояния, которое достигается по истечении времени, равного 4 — 5 тепловых постоянных времени обмотки, а по предлагаемому способу затраты времени многократно уменьшаются.

Составитель Ф. Подольская

Редактор A. Козориз Техред И. Верес Корректор О. Луговая

Заказ 4! 11/53 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4