СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ И КОНТРОЛЯ ВИТКОВЫХ ЗАМЫКАНИЙ В РОТОРЕ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ Российский патент 2002 года по МПК G01R31/06 

Предлагаемое решение относится к области электромашиностроения, в частности к методам определения электрических повреждений.

Известен способ нахождения междувитковых замыканий в обмотках роторов при питании их переменным током (см. Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин. Энергоатомиздат, Л. , 1989, стр.182-185). Для турбогенераторов этот способ дает надежные результаты, если сняты бандажи и выведены междуполюсные и междукатушечные соединения, что означает практически разборку ротора и ведет к большим потерям времени и средств, поскольку при снятии бандажей возможен перегрев подбандажной изоляции и часто требуется ее замена Во время вращения ротора этот способ применяется при установке вспомогательного контактного кольца и щетки.

Известен способ контроля витковых замыканий в роторе с помощью прибора типа ИВЗ (индикатор витковых замыканий), подобного выпускаемому фирмой "Парсонс" генератору, посылающему импульсы с крутизной фронта 75 нс (Wood J. W., Hindmarch R.T. Rotor winding short detection. // IEEE Proceedings. 1986. Vol. 133, pt В, N 3. P.181-189). Сравнивая форму отраженных сигналов с калибровочными кривыми, делают заключение о наличии витковых замыканий в роторе. При истолковании полученных результатов возникают трудности ввиду неоднозначности качественного сравнения. Этот недостаток характерен и для других способов контроля витковых замыканий.

Например, известен принятый за прототип способ контроля витковых замыканий в роторе с помощью выдвинутой в воздушный зазор из статора испытательной катушки, электродвижущая сила которой, наведенная полем ротора, подается на осциллограф, и по форме кривой делают заключение об отсутствии витковых замыканий в роторе (см. Алексеев А.Е., Костенко М.П. Турбогенераторы, ГЭИ, М. -Л. 1939, стр.201, 341). Этот способ нашел широкое применение. Например, половина турбогенераторов мощностью 500 и 660 МВт в Великобритании оснащена датчиками магнитного поля для обнаружения витковых замыканий в роторе (Jackson R.J., Roberts I.A., Тhurston R.C., Worsfold J.H. Generator rotor monitoring in the United Kingdom. // CIGRE. 1986. Report 11-04, 8 p.). Недостатком этого способа является субъективность качественного заключения по форме кривой. Отсутствие количественных критериев приводит к неоднозначности выводов о наличии витковых замыканий в роторе.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно возможность получения однозначных выводов о наличии витковых замыканий в роторе.

Поставленная цель достигается тем, что в способе диагностики и контроля витковых замыканий в роторе синхронной машины, заключающемся в использовании на входе измерительного вольтметра сигнала с установленного вблизи поверхности вращающегося ротора синхронной машины неподвижного индукционного датчика при подаче в обмотку ротора постоянного тока, новым является то, что производят спектральный анализ электродвижущей силы, наведенной в индукционном датчике, причем по частотному составу и относительной величине отдельных спектральных составляющих делают вывод об отсутствии витковых замыканий и магнитной изотропии ротора; критерием отсутствия витковых замыканий и магнитной изотропии ротора является практическое отсутствие в спектре электродвижущей силы гармонических составляющих, четных по отношению к основной гармонике электродвижущей силы и вызванных токами в обмотке ротора; при наличии в спектре электродвижущей силы четных гармонических составляющих сравнением их относительных величин и частот с каноническим составом магнитного поля ротора данной синхронной машины определяют расположение катушки, в которой возможно витковое замыкание; для отделения токовых составляющих поля от остаточной намагниченности и определения степени магнитной анизотропии ротора измерение производят при отсутствии тока в обмотке ротора. В качестве измерительного вольтметра используют анализатор спектра. Возможно использование двух индукционных датчиков с идентичными частотными характеристиками, расположенных диаметрально противоположно относительно ротора, сигналы которых суммируют и вычитают.

Сущность способа поясняется чертежом, где представлена схема диагностики витковых замыканий.

Способ диагностики и контроля витковых замыканий в роторе осуществляют следующим образом. Вблизи поверхности 1 ротора синхронной машины устанавливают индукционный датчик 2. При подаче постоянного тока в обмотку 3 вращающегося ротора на вход анализатора спектра 4 поступает сигнал. Спектральный анализ можно производить с помощью компьютера 5, на вход которого поступает сигнал в цифровой форме с аналого-цифрового преобразователя 6. Возможно использование двух индукционных датчиков 2, расположенных диаметрально противоположно относительно ротора. Для отделения токовых составляющих поля от остаточной намагниченности и определения степени магнитной анизотропии ротора измерение производят при отсутствии тока в обмотке ротора. При отсутствии в спектре электродвижущей силы гармонических составляющих, четных по отношению к основной гармонике электродвижущей силы, делают вывод об отсутствии витковых замыканий ротора, при наличии - сравнивают их относительные величины и частоты с каноническим составом магнитного поля ротора данной синхронной машины и определяют расположение катушки, в которой возможно витковое замыкание.

Предложенный способ отличается простотой, дает однозначные выводы о наличии витковых замыканий в роторе.

Использование: в области электромашиностроения для определения электрических повреждений. Технический результат заключается в однозначном определении витковых замыканий в роторе. Вблизи поверхности ротора синхронной машины устанавливают индукционный датчик. При подаче постоянного тока в обмотку вращающегося ротора на вход анализатора спектра поступает сигнал. Спектральный анализ можно производить с помощью компьютера, на вход которого поступает сигнал в цифровой форме с аналого-цифрового преобразователя. Возможно использование двух индукционных датчиков, расположенных диаметрально противоположно относительно ротора. Для отделения токовых составляющих поля от остаточной намагниченности и определения степени магнитной анизотропии ротора измерение производят при отсутствии тока в обмотке ротора. При отсутствии в спектре электродвижущей силы гармонических составляющих, четных по отношению к основной гармонике электродвижущей силы, делают вывод об отсутствии витковых замыканий ротора, при наличии - сравнивают их относительные величины и частоты с каноническим составом магнитного поля ротора данной синхронной машины и определяют расположение катушки, в которой возможно витковое замыкание. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ диагностики и контроля витковых замыканий в роторе синхронной машины, заключающийся в использовании на входе измерительного вольтметра сигнала с установленного вблизи поверхности вращающегося ротора синхронной машины неподвижного индукционного датчика при подаче в обмотку ротора постоянного тока, отличающийся тем, что производят спектральный анализ электродвижущей силы, наведенной в индукционном датчике, причем по частному составу и относительной величине отдельных спектральных составляющих делают вывод об отсутствии витковых замыканий и магнитной изотропии ротора, критерием отсутствия витковых замыканий и магнитной изотропии ротора является практическое отсутствие в спектре электродвижущей силы гармонических составляющих, четных по отношению к основной гармонике электродвижущей силы и вызванных токами в обмотке ротора, при наличии в спектре электродвижущей силы вышеупомянутых гармонических составляющих сравнением их относительных величин и частот с каноническим составом магнитного поля ротора данной синхронной машины определяют расположение катушки, в которой возможно витковое замыкание, для отделения токовых составляющих поля от остаточной намагниченности и определения степени магнитной анизотропии ротора измерение производят при отсутствии тока в обмотке ротора. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве измерительного вольтметра используют анализатор спектра. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют два индукционных датчика с идентичными частотными характеристиками, расположенные диаметрально противоположно относительно ротора, сигналы которых суммируют и вычитают.