Способ контроля электрического тока через подшипники электрической машины и трансформатор тока для его осуществления Российский патент 2020 года по МПК G01M13/04 G01R19/00 G01R31/34 

Изобретение относится к области электротехники и может применяться в крупных электрических машинах для контроля подшипниковых токов.

В крупных электрических машинах часто встречается такое явление как подшипниковые токи. Эти токи протекают по контуру вал - подшипник - фундаментная плита - подшипник - вал и могут достигать величины сотен ампер. Эти токи опасны тем, что образующиеся в масляном слое между шейками вала и вкладышами маленькие электрические дуги разъедают поверхности шеек и вкладышей, перенося материал вкладышей на шейки вала, что вызывает чрезмерный нагрев и износ подшипников и даже расплавление материала вкладышей. Для устранения подшипниковых токов один из подшипников изолируют от фундаментной плиты, таким образом разрывая контур для протекания тока. При этом величина и наличие тока при нарушении изоляции не контролируется.

Известен способ предотвращения воздействия подшипниковых токов (О предотвращении электроэрозии турбоагрегатов. Эксплуатационный циркуляр № Ц-05-88 [3], г. Москва, 22 июня 1988 г.). Этот способ включает ряд мероприятий:

- выполнить устройство контроля заземления вала турбины и производить контроль работоспособности щеток;

- осуществлять контроль состояния изоляции подшипников генераторов и связанных с ними маслопроводов измерением сопротивления изоляции корпусов подшипников генератора и их масляных пленок.

- производить измерение сопротивления изоляции корпусов подшипников турбогенераторов в период их ремонта мегаомметром и т.д.

Недостатками этого способа являются:

1 Наличие нескольких постоянных или временных скользящих контактов для проведения измерения напряжения и как следствие невозможно постоянно контролировать напряжение.

2 Сложность способа, приспособлений для проведения контроля, также необходимо иметь специально обученный персонал.

3 Данный способ не несет информации о величине тока протекающего через подшипник.

Известен способ проверки целостности изоляции подшипников в электрических машинах (Гемке, Р.Г. Неисправности электрических машин / Р.Г. Гемке. - 8-е изд., испр., доп. - Л.: Энергия, 1975. - 296 с.: ил. с. 175). Этот способ применяется после монтажа или после капитального ремонта электрической машины. При этом способе измеряется напряжение между двумя концами вала и напряжение между фундаментной плитой и корпусом изолированного подшипника. По разнице показаний вольтметров судят о состоянии изоляции. Если показания вольтметров равны, то это означает, что изоляция исправна. Если показания разные, то необходимо проводить тщательное обследование для нахождения и устранения повреждения изоляции.

Недостатками этого способа являются:

1. Наличие нескольких временных скользящих контактов для проведения измерения напряжения и как следствие невозможно постоянно контролировать напряжение.

2. Данный способ не несет информации о величине тока протекающего через подшипник.

3. Напряжение может изменяться от нескольких десятых долей вольта до нескольких вольт, но при этом, на сколько изменится величина тока, будет неизвестно.

Известно устройство для контроля и измерения тока - трансформатор тока, содержащий магнитопровод, первичную и вторичную обмотку. Различают проходные трансформаторы тока с собственной первичной обмоткой (Трансформаторы тока. В.В. Афанасьев, Н.М. Адоньев, Л.В. Жалалис и др. - Л.: Энергия, Ленинградское отд-ние, 1980. - 344 с, ил. Стр. 177-179.)

Недостатком проходного трансформатора тока с собственной первичной обмоткой является невозможность подключения его первичной обмотки к вращающемуся валу электрической машины без использования скользящего электрического контакта.

Известен одновитковый трансформатор тока без собственной первичной обмотки (Трансформаторы тока. В.В. Афанасьев, Н.М. Адоньев, Л.В. Жалалис и др. - Л.: Энергия, Ленинградское отд-ние, 1980. - 344 с., ил. Стр. 180-195).

Недостатком одновиткового трансформатора тока без собственной первичной обмотки является то, что он не рассчитан на то, что первичной обмоткой будет вал вращающейся электрической машины.

Техническим результатом является использование способа для контроля подшипниковых токов с применением простого по конструкции трансформатора тока с вращающейся первичной обмоткой без использования подвижного электрического контакта.

Это достигается тем, что в способе контроля электрического тока через подшипники электрической машины по разности электрических потенциалов на концах вала электрической машины, для регистрации величины тока через подшипники электрической машины или его отсутствия используется переменное магнитное поле, создаваемое током вокруг вращающегося вала. Для реализации этого способа используется трансформатор тока, содержащий кольцевой сердечник, вторичную обмотку, и первичную обмотку, в качестве которой используется вращающийся вал электрической машины.

На фиг. 1 показаны место установки трансформатора тока с вращающейся первичной обмоткой в корпусе электрической машины, на фиг. 2 - трансформатор тока с вращающейся первичной обмоткой.

Трансформатор тока содержит кольцевой сердечник 1, вторичную обмотку 2, вал 3. На рисунках также показано измерительное устройство 4, подшипник 5 и 6, фундаментная плита 7, изоляция 8.

Способ контроля электрического тока через подшипники электрической машины и трансформатор тока для его осуществления работает следующим образом.

В корпусе электрической машины размещается кольцевой сердечник 1 имеющий вторичную обмотку 2, выводы которой подключаются к измерительному устройству 4. Этот кольцевой сердечник 1 крепится таким образом, что вал 3 проходит через это отверстие в кольцевом сердечнике 1.

При нарушении целостности изоляции 8 между подшипником 6 и фундаментной плитой 7, по контуру вал 3 - подшипник 5 - фундаментная плита 7 - подшипник 6 - вал 3 начинает протекать подшипниковый ток. Этот ток, проходя по валу 3, создает переменное магнитное поле вокруг вала 3, которое замыкается по кольцевому сердечнику 1. На кольцевом сердечнике 1 расположена вторичная обмотка 2. Переменное магнитное поле кольцевого сердечника 1 будет наводить во вторичной обмотке 2 ЭДС и токи. Следовательно, измерительное устройство 4, включенное во вторичную обмотку 2, будет показывать наличие и величину подшипникового тока, протекающего по валу 3. Так как данный трансформатор тока не содержит скользящих контактов то его можно использовать непрерывно, а показания выводить не только на измерительный прибор, а, например, на записывающее устройство или сигнализатор.

Таким образом, по сравнению с прототипом способ контроля электрического тока через подшипники электрической машины и трансформатор тока для его осуществления позволяют беспрерывно, не используя скользящие контакты, регистрировать величину или отсутствие подшипниковых токов. Трансформатор тока для реализации этого способа по сравнению с прототипом имеет вращающуюся первичную обмотку, и позволяет измерять подшипниковый ток, непосредственно протекающий через вращающийся вал электрической машины.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в крупных электрических машинах для контроля подшипниковых токов. Техническим результатом является использование способа для контроля подшипниковых токов с применением простого по конструкции трансформатора тока с вращающейся первичной обмоткой без использования подвижного электрического контакта. В способе контроля электрического тока через подшипники электрической машины по разности электрических потенциалов на концах вала электрической машины для регистрации величины тока через подшипники электрической машины или его отсутствия используется переменное магнитное поле, создаваемое током вокруг вращающегося вала. Трансформатор тока для осуществления указанного способа содержит кольцевой сердечник, вторичную обмотку, и первичную обмотку, в качестве которой используется вращающийся вал электрической машины. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ контроля электрического тока через подшипники электрической машины по разности электрических потенциалов на концах вала электрической машины, отличающийся тем, что для регистрации величины тока через подшипники электрической машины или его отсутствия используется переменное магнитное поле, создаваемое током вокруг вращающегося вала.

2. Трансформатор тока для осуществления способа по п. 1, содержащий кольцевой сердечник, вторичную обмотку, отличающийся тем, что в качестве первичной обмотки используется вращающийся вал электрической машины.