Обмотка электрической машины или аппарата Советский патент 1984 года по МПК H02K11/00 H01F27/34 H02H7/00 H02H7/26 G01R31/06 

2.Обмотка по п. 1, отличающаяся тем, что в электрической машине магнитопровод упомянутого датчика охватывает лобовые части обмоток и расположен в плоскости, перпендикуларной оси машины.

3.Обмотка по п. 1, отличающаяся тем, что в трехфазном электрическом аппарате с общей магнитной системой магнитопровод упомянутого датчика последовательно охватывает фазные силовые катушки защищаемого аппарата..

4, Обмотка по п, 1, отличаю-, щ а я с я тем, что в однофазном Электрическом аппарате магнитопровод упомянутого датчика выполнен в виде восьмёрки, каждая из петель которой охватывает половину витков защищаемой обмотки.

1. ОБМОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ИЛИ АППАРАТА, содержащая рабочий магнитопровод с не менее одной катушкой и датчик магнитного потока с магнитопроводом и обмоткой, предназначенной для присоединения чувствительного органа, отличающаяся тем, что, с целью повьпиения чувствительности и быстродействия срабатывания защиты, магнитопровод датчика охватывает витки катушек обмотки так, что алгебраическая сумма магнитодвижущих сил упомянутых катушек в магнитопроводе датчика равна нулю. (Л с: г 01 со ел

1 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дл защиты от витковых замыканий обмоток электрических машин и аппаратов как переменного тока, например синхронны и асинхронных электродвигателей и генераторов, синхронных компенсаторо трансформаторов и реакторов, так и .электрических машин и аппаратов постоянного тока.

Для силовых масляных трансформаторов функции защиты от витковых замыканий выполняет газовая защита, которая чувствительна к этому виду поврелодения, но при небольшом числе короткозамкнутых витков, когда процесс разложения масла и газообразования имеет относительно слабую интенсивность, газовая защита действует спустя значительное время. Такая замедленная реакция газовой защиты может привести к развитию повреждения и перехода его в более тяжелые по последствиям междуфазные короткие замыкания со значительными разрушениями трансформатора. Кроме того, ограничена область применения такой газовой защиты,поскольку она может быть установлена только в маслонаполненных аппаратах.

Известна дифференциальная защита, которая может быть Использована как для маслонаполненных, так и для сухих аппаратов,трансформаторов, реакторов, электрических машин t 3Однако данное устройство характеризуется нечувствительностью к витковым замыканиям при малом числе короткозамкнутых витков.

защиты последней от повреждений с . регулирующим органом и датчиком маг.нитного истока внутри машины, расположенным в плоскости,перпендикулярной

0 оси вращения ротора, в которой с

целью расширения функциональных воз,можностей защиты путем отключения последней от сети при междуфазных замыканиЯх обмотки статора,при обрыве

15 одной из фаз и при двойном замыкании обмотки на землю, дополнительно введены датчики магнитного потока с ферромагнитнь1ми сердечниками по числу катушечных групп минус единица,

20 которые вместе с датчиком расположены равномерно по окружности в упомянутой плоскости и механически при, креплены внутри машины, например, к подшипниковому щиту, причем одни вы25 воды обмоток каждой пары датчиков соединены между собой, а другие подключены к реагирующему органу 2.

Однако данное устройство характеризуется низкой чувствительностью и

0 недостаточным быстродействием срабатывания защиты.

Цель изобретения - повышение чувст вительности и быстродействия срабатывания.

5 Поставленная цель достигается

тем, что в обмотке электрической ма(шины или аппарата, содержащей рабочий магнитопровод с не менее одной катушкой и датчик магнитного потока с 0 магнитопроводом и обмоткой, предназначенной для присоединения чувствительного органа, магнитопровод датчика охватывает витки катушек обмоток так, что алгебраическая сумма магнитодвижущих сил упомянутых катушек в магнитопроводе датчика равна нулю.

В электрической машине магнитопровод упомянутого датчика охватывает лобовые части обмоток и расположен Б плоскости, перпендикулярной оси маюины.

-В трехфазном электрическом аппарате с общей магнитной системой магнитопровод упомянутого датчика послеДовательно охватывает фазные силовые обмотки заи: 1щаемого аппарата, а в однофазном электрическом аппарате магнитопровод упомянутого датчика выполнен в виде восьмёрки, каждая из петель которой охватывает половину витков защищаемой обмотки.

На фиг. 1 - 5 представлены варианты выполнения предлагаемой обмотки . электрической машины или аппарата.

На фиг.1 - один из возможных вариантов выполнения обмоток с защитой от витковых замыканий применительно к силовому трансформатору, где 1 магнитопровод силового трансформатора с размещенными на нем первичной 2 и вторичной 3 обмотками. Магнитопровод 4 датчика выполнен, например, из ленты электротехнической стали, которую пропускают между каждым стержнем магнитопровода 1 силового трансформатора и соответствующей фазной обмоткой. Причем для магнитопровода 4 датчика магнитного потока МДС всех фаз первичной обмотки 2 взаимно компенсируется, т.е. равна 0. К вторичной обмотке 5 датчика подключено реле 6. Защита охватывает витковые замыкания в первичной обмотке силового трансформатора.

На фиг.2 изображен второй возможный вариант защиты силового трансформатора, отличающийся тем, что магнитопровод 4 датчика охватывает все витки как первичной 2, так и вторичной 3 обмоток. При этом в зоне деистВИЯ защиты от витковых замыканий находятся обе силовые обмотки.

.На фиг.З - возможный вариант применения предлагаемой защиты от витковых замыканий для электрических машин где 7 - статор (разрез по продольной оси), 8 - лобовые части обмотки статора, образующие петли, через которые

пропущен магнитопровод 4 датчика, охватывающий все витки обмотки статора

На фиг.4 - возможный вариант защиты при однофазном исполнении защищаемого объекта, например реактора. В этом случае силовая обмотка 9 реакто(ра, расположенная на силовом магнитопроводе 10, охватывается магнитопроводом 4 датчика таким образом, что магнитопрород 4 представляет собой в пространстве восьмерку, которая верхней петлей охватывает одну половину витков, а нижней петлей - другую по,ловину витков обмотки 9. При этом для-магнитопровода 4 результирующая МДС определяется как разность между МДС, создаваемой мехсду одной и друго половинами обмотки 9.

При замыкании накоротко К витков в одной из половин силоБой обмотки 9 результирующая МДС для магнитопровода 4 трансформатора тока определяется как

1 /

(T-- l-Vf - o Kiгде i - ток, протекающий по силовой

обмотке 9; W - число витков обмотки 9.

Под воздействием МДС в магнитопроводе 4 трансформатора тока появляется магнитный поток, в обмотке 5 датчика наводится соответствующая ЭДС и реле 6 срабатывает.

Предлагаемая защита- от витковых .замыканий применима также для электрических машин и аппаратов постоянного тока. Необходимым условием работоспособности защиты в данном случае, является охват магнитопроводом 4 витков обмоток защищаемого объекта причем таким образом, что результирующая МДС для магнитопровода 4 в нормальном режиме и при внешних коротких замыканиях, равна О.

Для обнаружения появления постоянного магнитного потока в магнитопроводе 4 под воздействием результирующей ЩС к вторичной обмотке 5 трансформатора тока прикладывается переменное напряжение от дополнительного источника тока 11 (фиг.5). Величина переменного напряжения выбрана такой, что при отсутствии постоянного магнитного потока в магнитопроводе 4 под воздействием результирующей МДС постоянного магнитного потока (в си- ловой обмотке замкнуто X витков) магнитопровод 4 насыщается, ток чере реле 6 увеличивается и оно срабатывает. В отличие от известных устройств, каждое из которых предназначено для защиты от витковых замыканий относительно узкого круга электрооборудования (газовая защита - для маслонаполненных аппаратов, дифференциаль ная защита от витковьпс замыканий только для генераторов с обмоткой статора в виде двойной звезды и . предлагаемое техническое решение применимо для защиты от витковых замыканий различных типов электрооборудования (двигатели, генераторы, трансформаторы, реакторы и другие аппараты различного назначения) .постоянного и переменного тока, масло1

8

mm 5 наполненных и сухих. Таким образом, достигается расширение применения и унификация защиты. Экономический эффект от применения предлагаемого технического решения в народном хозяйстве за счет повьшения чувствительности, быстродействия, расширения применения устройства для защиты различных типов объектов обусловлен тем, что витковые замыкания отключаются раньше, чем повреждение разойьется в более тяжелое междуфазное короткое замыкание, сопровождающееся значительным разрушением объекта. При этом объем, продолжительность и степень сложности восстановительного ремонта уменьшаются с значительной экономией трудовых и материальных ресурсов.