Устройство для измерения температуры обмоток электрической машины без отключения от сети

Устройство для измерения температуры обмоток электрической машины без отключения от сети

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (112

К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дояолнктельное к авт. свнд-ву(22)Заявлено 06.01.82 (21) 3378363/18-10 с присоединением заявки М(23) ПриоритетОлубликоваио 30,01.83. Бюллетень № 4

Дата олубликоваккя олисаиия 30 .0 1. 83

G 01 К 13/08

Гевударстванай квмвтвт

СССР дв делам кввбрвтвввй

N втхрытий () УЮК 536 ° 532 (088.8) (72) Автор изобретения

Л. И. Достов

Ленинградское электромашиностроительЪ

"Электросила" им. С.М.Кирова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ БЕЗ ОТКЛОЧЕНИЯ ОТ СЕТИ

Изобретение относится к термоматрии, а именно к измерению температу" ры обмоток электрических машин, под-. ключенных к сети переменного тока и может быть использовано в устрой- ствах тепловой защиты электрических . машин, аппаратов и особенно для одновременной защиты блока "генератортрансформатор" электрических станций.

Известно устройство для измерения температуры обмоток электрической машины преимущест венно переменного тока, содержащее термодатчик, выполненный в виде одной из обмоток элект- 1> рической машины и подключенный через шунт к источнику переменного напряжения регулятор тока, измеритель тока обмот ки и orp аничи тел ьную и ндукти вност ь фильтра, через которые параллельно 20 термодатчику подключен источник постоянного тока, который через упомянутый регулятор тока, измеритель тока, измеритель тока шунта и резистор подключен параллельно шунту, а также указатель равновесия C 13 .

Недост ат ком и звестн ого у строй ст ва является сложность измерительной схемы, закпючающаяся в наличии ограничительной индуктивности, с помощью которой указатель равновесия подключен параллельно термодатчику, а также низкая помехозащищенность указателя равновесия, при этом фиксация равенства падения напряжения постоянного тока и напряжения шунта происходит при нулевых значениях тока (напряжения). Ограничительная индуктивность указателя равновесия является одним из наиболее громоздких элементов известного устройства, а в устройствам для исследования высоковольтных машин - самым громоздким, так как выполняется на рабочее напряжение обмотки. Кроме того, точность измерения температуры обмоток электрической машины беэ отключения от сети в из3 9930"9 вестном устройстве зависит главным

l образом от устройств ограничения и компенсации переменной сост авляющей тока, величина которого определяется величиной ограничительной индуктив« ности указателя равновесия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому являестя устройство, осуществляющее способ измерения тем- 16 пературы обмоток под нагрузкой и содержащее термодатчик, выполненный в виде одной из обиоток электирческой машины, подключенной через шунт к источнику переменного напряжения, 1 соединенные последовательно регулятор тока, измеритель тока обмотки и ограничительная индуктивность фильтра, через которые параллельно термодатчику подключен источник постоянно- О

ro тока, который через соединенные последовательно упомянутый регулятор тока, измеритель тока шунта и резистор подключен параллельно шунту, а также указатель равновесия 1 2)

Однако и это устройство имеет сложную схему, так как содержит ограничительную индуктивность, через которую указатель равновесия подключен парад лельно термодатчку. Кроме того, параллельное подключение к термодатчику указателя равновесия снижает точность измерения и особенно быстродействие устройства, так как величина индуктивности ограничительной индуктивнос35 ти цепи указателя равновесия, выполняемой в виде дросселя или балансного трансформатора и включенной параллельно тер модатчи ку, е 50-100 р аз превышает величину индуктивности ограничи 4О тельной индуктивности фильтра, вклю- . ченного в цепь источника постоянного тока.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его быстродейст

45 вия. . Поставленная цель достигается тем,, что в устройство, содержащее термодат; чик, выполненный в виде одной из обмо ток электрической машины, подключенный через шунт к источнику переменно- Ж го напряжения, включенный последовательно регулятоР тока, измеритель тока обмотки и ограничительная индуктивность фильтра, через которые парап= лельно термодатчику подключен источник постоянного тока, который через упомянутый регулятор тока, измеритель тока шунта и резистор подключен параплельно шунту, а также указатель равновесия, введена цепочка из двух последовател ьно соединенных образцовых резисторов, подключенных параллельно шунут и реэистров, образующих четырплечий мост, в измерительную диагональ которого включен указатель равновесия.

При этом регулятор тока выполнен в виде балансного усилителя, вход ко« торого подключен к выходу указателя равновесия„

Наличие цепочки из двух последовательно включенных образцовых резисторов,,которые, подключенные параллельно шунту и резистору, образуют четырехплечий мост, и указатель равновесия, включенный в измерительную диагональ моста, обеспечивает измерение с заданной точностью равенства падения напряжения постоянного тока напряжению шунта, т.е ° отпадает необходимость в подключении ограничительной индуктивонсти параллельно обмотке-термодатчику.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для измерения температуры обмоток электрической машины беэ отключения от сети, Обмотка-термодатчик 1 электрической машины переменного тока через шунт 2 подключена к источнику 3 переменного напряжения. Параллельно обмотке-термодатчику 1 через ограничительную индуктивность фильтра 4, измеритель 5 тока обмотки 1 и регулятор 6 тока присоединен источник 7 постоянного тока, который также через регулятор 6 тока, измеритель 8 тока шунта 2 и резистор 9 подключен параллельно шунту 2. Параллельно шунту 2 и резистору 9, соединенным между собой последовательно, подключена цепочка из двух последовательно соединенных образцовых резисторов 10 и 11.

Шунт 2 и резисторы 9-11 образуют четырехплечий мост 12, в измерительную дйагональ его включен указатель 13 равновесия, В качестве указателя 13 равновесия. целесообразно использовать низкоомные измерительные преобразователи, например индукционные измерительные преобразователи на основной или второй гармонике, а также аналогоцифровые преобразователи. Регулятор

6 тока в устройствах с ручным уравновешиванием выполняется в виде регулируемого сопротивления (резистора), один из выводов которого подключен

5 . 99304 к источнику постоянного. 7 тока, а другой вывод .-. к измерителю 5 тока обмотки 1 и ограничительной индуктивности фильтра 4. К среднему выводу указанного регулятора Ь тока подклю- 5 чены элементы компенсирующей цепи устройства: измеритель 8 тока шунта

2, резистор 9 и шунт .2, При необходимости равенство падения напряжений постоянного тока на термодатчике 1 и о шунте 2 может поддерживаться -автома.тически (в следящем режиме ) . В этом случае регулятор б тока выполняется в виде балансного усилителя, вход которого. подключен к выходу 1% указателя равновесия, Устройство работает следующим образом. 20

От источника постоянного 7 тока в обмотку-термодатчик 1 подают ток не более 0,54 от номинального така нагрузки для обеспечения на обмотке-термодатчике 1 падение напряжения zs постоянного тока величиною (20-40)х, х10 А по основной цепи: обмотка-термодатчик 1, ограничительная индуктйв" ность фильтра 4, измеритель 5 тока обмотки и регулятор Ь тока. Измере- щ ние падения напряжения постоянного тока на обмотке-термодатчике 1 производится методом, основанным на сравнениии падения напряжения постоян ного тока с компенсирукицим напряжени 35 ем шунта 2, причем момент фиксации равенства измеряемого падения напряжения постояннного тока на обмоткетермодатчике 1 с компенсирующим нанапряжением производится методоЮ, отличным от известных. Принцип работы предлагаемой схемы сравнения напряжений основывается на том, что обмотка-термодатчик 1 электрической машины, подсоединенная к источнику 3 4> переменного напряжения, образует замкнутую электрическую цепь, в: ко торую включен шунт 2. Параллельно обмотке-термодатчику 1 подключена основная цепь источника 7 постоянного тока, а параллельно шунту--2,-. компенсирующая цепь -указанного источника 7 постоянного тока. Цэи этом замкнутая электрическая цепь обмотки-тер- модатчика 1 в совокупности с основ$5 ной и компенсирующими цепями источ-ника постоянного тока как бы образуют схему уравновешивания без указателя равновесия .. При равенстве падения напряжения постоянного тока на обмотке-термодатчике 1 напряжения шунта 2 в элементах замкнутой электрической цепи на входах в цепи источника 7 постоянного тока постоянный ток отсутствует, т.е, цепь по постоянному току разомкнута; При отключении падения напряжения постоянного тока на обмотке-термодатчике 1 от KohlflBHGH» рующего напряжения шунта 2 или наоборот, т.е. при неравенстве сравниваемых напряжений в замкнутой электрической цепи, протекает ток под действием разности указанных напряжений.

В известных схемах сравнения - схемах уравновешивания момент равенства сравниваемых напряжений фиксируется

flo отсутствию тока в замкнутой электрической цепи с помощью чувствитель- ных индикаторных приборов - гальванометров. Однако в устройствах для измерения температуры обмоток электрических машин измерение постоянного тока величиною (10-15) 10 А без от3 ключения от сети произвести невозможно, так как величина переменного тока, протекающего в указанной цепи (ток нагрузки электрической -машины), в момент измерения в 1v= 10 раз пре6 вышает величину .измеряемого тока, авеличина переменного. напряжения меж" ду основной и компенсирующей- цепями источника 7 постоянного тока достигает 11 кВ рабочего напряжения обмотки электрической машины.

Измерение иапряжения в предлагаемом устройстве производится с помощью четырехплечего моста 12 на резисторах 9-11 и шунте 7.

Четырехплечий мост 12 в исходном положении (до включения его в замкнутую цепь или при равенстве сравниваемых напряжений ) может находиться в уравновешенном состоянии или быть разбалансированным на заданную величину напряжения, составляющую (0,5l,0) 10 В. Если мост 12 в исходном состоянии уравновешен, то при неравенстве сравниваемых напряжений шунт

2 шунтируется замкнутой цепью, т.е. часть тоха шунт проходит по замкнутой электрической цепи, а суммарное сопротивление плеча, образованного шунтом 2 моста 12 уменьшается. Из-за уменьшения суммарного сопротивления шунта 2 происходит разоаланс четы- рехплечего моста 12, т.е. в измеритель

953049 ной диагонали его потечет ток, величина которого измеряется указателем

13 равновесия и может составлять(10100) ° 10 А.

По величине тока (или напряжения) 5 разбаланса четырехплечего моста 12 судят о величине сравниваемых напряжений, а момент их равенства фиксируется по уравновешенному состоянию моста 12. Так как в измерительной диа 0 гонали, четырехплечего моста .12 может протекать некоторая величина переменного тока, обусловленного падением напряжения переменного тока от тока

l нагрузки обмотки-термодатчика 1, то фиксацию равенсива сравниваемых напряжений целесообразно производить при показаниях указателя 13 равновесия (значениях тока в измерительной диагонали), отличных от нулевых.

Для этого в исходном положении четырехплечий мост 12 переводится в неуравновешенное состояние, причем. величина небаланса для обеспечения заданной точности составляет (0,51, О) ° 10 В.

Таким образом, измерение падения напряжения на обмотке-термодатчике 1

ПРОИЗВОДИТСЯ С 8blCOKON ТОЧНОСТЬЮ при средней чувствительности указателя 13 равновесия и не зависит от величины переменного напряжения на исследуемой ббмотке 1 и наличия переходных процессов в электрической цепи, что позволяет обеспечивать за- ç5 данную точность и чувствительность устройства для измерения температуры обмоток электрических машин без от". ключения от сети.

Измерение температуры обмотки 40 электрической машины определяется по величине сопротивления лри постоянном токе обмотки 1, которая опредляется ло формуле

- ш 45

- QoB&= оВМ где R. - сопротивление обмотки электо&ч рической машины при постоянном токе;

Rù - сопротивление шунта 2;

- величина постоянного тока

lU в цели шунта 2; 3 - величина постоянного тока

05м в цепи обмотки, которая подлежит исследованию.

Использование новых элементовцепочки из двух последовательно соединенных образцовых резисторов, которые, подключенные параллельно шун" ту 2 и резисторам 9-11, Образуют че,тырехплечий мост, выгодно отличает предлагаемое устройство от известных, так как значительно упрощается схема устройства и улучшаются массогабаритные и динамические характеристики.

Кроме того, отсутствие ограничительной индуктивности величиной 50-200 Гн повышает точность измерения из-за снижения температурной погрешности. Использование четырехплечего моста для сравнения измеряемых напряжений снижает требования к чувствительности указателя равновесия. Устройство обладает лучшими динамическими характеристиками, так как исключаются наибольшие по величине индуктивность и емкость, используемые для защиты указателей равновесия.

Использование предлагаемого изобретения на только одном предцриятии позволит на 203 снизить материалои трудоемкость изготовления подобных устройств для испытательных стендов электрических машин, а быстродействие используемого оборудования возрастет а t0-15 раз.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения температуры обмоток электрической маши- . ны без отключения от сети, содержащее термодатчик, выполненный в виде одной из обмоток электрической машины, подключенный через шунт к источнику переменного напряжения, включенные последовательно регулятор тока, измеритель тока обмотки и ограничительная индуктивность фильтра, через которые параллельно термодатчику подключен источник постоянного тока, который через регулятор тока, измеритель тока шунта и резистор подключен параллельно шунту, а также указатель равновесия, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения схемы и повышения быстродействия устройства, в него введена цепочка из двух последовательно соединенных образцов резисторов, подключенных параллельно шунту и резистору, образующих четырехплечий . мост, в измерительную диагональ которого включен указатель равновесия.

2. Устройство no n.1, o r n v l4 аю щ е е с я тем, что регулятор тока

Источники инФормации, 5 принятые во внимание при экспертизе

Составитель Н.Горшкова

Редактор H.Áåýðîäíàÿ Техред N. Тепер, Корректор Г.Orap

Заказ 441/55 Тираж 871 .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 993049 10 выполнен в виде балансного усилителя, 1. Авторское свидетельство СССР вход которого подключен к выходу ука- по заявке И 3211514/18-10, .зателя равновесия. ° л. С 01 К 13/08, 05.12.80.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 2949340/18-!0, кл. G 01 К 13/08, 05.07.80 (прототип).