Устройство для контроля исправности стержней ротора короткозамкнутого асинхронного электродвигателя Советский патент 1993 года по МПК G01R31/06 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использо- для определения технического состояния короткозамкнутых обмоток рото- рфв асинхронных электродвигателей в усло- Bijmx эксплуатации.

Цель предлагаемого изобретения - повышение надежности функционирования, чувствительности и достоверности путем контроля исправности стержней ротора в пусковом режиме работы электродвигателя, чтр устраняет влияние нагрузки на контролируемый параметр; введением блокировки, предотвращающей ложные срабатывания устройства при неполнофаз- нь х и других несимметричных режимах ра- бсты не связанных с повреждением сторжней ротора.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит три измерительных датчика тока 1. 2. 3, включенные последовательно с обмотками статора контролируемого электродвигателя, три блока возведения в квадрат 4,5,6, сумматор 7, первый 8 и второй 9 блоки дифференцирования, ключевой элемент 10, три фильтра низких частот 11. 12, 13, максиселектор 14, миниселектор 15. блок вычитания 16, первый 17 и второй 18 пороговые элементы, первый 19 и второй 20 блоки задержки, логический элемент И 21, первый 22 и второй 23 блоки индикации. Выходы каждого из датчиков тока 1-3 соединены через соответствующие блоки возведения в квадрат 4-6 с входами сумматора 7, выход которого через

00

о к

СА)

сь

первый 8, второй 9 блоки дифференцирования и ключевой элемент 10 соединен с первым блоком индикации 22. Выход одного из датчиков тока (например, фазы С, блок 3) соединен через первый 17 пороговый элемент и первый 19 блок задержки с первым входом логического элемента И 21, выход которого связан с управляющим входом ключевого элемента 10. Входы фильтров низкой частоты 11,12,13 соединены с выходами соответствующих блоков возведения в квадрат 4, 5, 6. Выход каждого из фильтров 11-13 соединен с одним из входов как мак- си- 14, так и миниселектора 15. Выходы последних подключены к соответствующим входам блока вычитания 16, выход которого через второй пороговый элемент 18 соединен с вторым входом логического элемента И 21 и входом второго блока задержки 20. Выход последнего связан со вторым блоком индикации 23. .

В качестве датчиков тока 1 -3 можно использовать штатные измерительные трансформаторы тока, установленные в ячейке КРУ от которого питается контролируемый электродвигатель.

В качестве порогового элемента 17 можно использовать электромеханическое или электронное токовое реле. Порог срабатывания выбирается соответствующим (2-3) IHOM электродвигателя. Сигнал на выходе порогового элемента 17 появляется и сохраняется в течение всего времени пуска. Сигнал на выходе блока задержки (реле времени) 19 появляется с задержкой на время действия апириодической составляющей ПУСКОЁОГО тока, которая, как показывает опыт, затухает с постоянной времени не более 0,25 с. Следовательно, за время, не превышающее 0,8 с, апериодическая составляющая практически полностью затухнет. Пуск крупных электродвигателей обычно длится несколько секунд (от 5-6 до 15-25 с). Этого времени вполне достаточно для определения повреждения стержней ротора. Таким образом, задержка времени 0,8-1 с обеспечивает блокировку элемента И 21 на время действия апериодической составляющей, что предотвращает ложные срабатывания и повышает устойчивость функционирования- устройства. Пороговый элемент 18 может, быть выполнен по схеме компаратора на операционном усилителе. В нормальном режиме на его выходе присутствует сигнал, соответствующий логический Т, а при срабатывании - логическому О. Таким образом, при срабатывании порогового элемента 18 блокируется логический элемент И 21, ключ 10 запирается и сигнал на блок индикации 22 не поступает.

Максиселектор 14 и миниселектор 15 могут быть выполнены на полупроводниковых диодах или операционных усилителях по схемам приведенным в (4). На выходе

максиселектора 14 будет сигнал, соответствующий максимальному из трех входных, а на выходе миниселектора 15 - минимальному.. . .

Устройство работает следующим образом.

При включении двигателя сигналы от датчиков тока 1-3 (например, трансформаторов тока) поступают, соответственно, на входы блоков возведения в квадрат 4-6.

5 Квадраты трех фазных токов суммируются в сумматоре 7. На выходе сумматора 7 при симметрии и постоянстве фазных токов и отсутствии повреждения ротора будет постоянный ток. При обрыве стержней ротора

0 в сигнале на выходе сумматора 7 появляется переменная составляющая,, указывающая на неисправность ротора. Первый блок дифференцирования 7 выделяет переменную составляющую на выходе сумматора 8.

5 Пусковой ток двигателя не остается неизменным во времени, а постоянно уменьшается в зависимости от величины скольжения. Вследствие этого, амплитуда сигнала на выходе первого блока дифферен0 цирования 8 при отсутствии повреждения ротора будет равна не нулю, а некоторой постоянной величине. С целью увеличения чувствительности устройства исключается постоянная составляющая на выходе перво5 го дифференцирующего блока 8 путем прохождения сигнала через второй блок дифференцирования 9. Переменный сигнал при повреждении ротора при рткрытом ключе 10 поступает на первый реагирующий

0 орган 22, который фиксирует наличие повреждения ротора. В момент включения электродвигателя в пусковом токе появляется апериодическая составляющая, которая вызывает затухающие низкочастотные ко5 лебания в статорном токе. Время затухания низкочастотных колебаний порядка 6,5-0,8 с. На это время для устранения ложного сигнала требуется блокировка устройства. При включении двигателя сигнал с датчика

0 тока 3 приводит к срабатыванию первого порогового элемента 17. С выдержкой времени первого элемента задержки 19 сигнал логической единицы поступает на первый вход логического элемента И 21. Если на

5 втором входе элемента И 21 тоже логическая 1, то на выходе элемента И 21 появится 1, которая поступает на управляющий вход ключа 10, приводя к его открытию, т.е. снимается блокировка на прохождение сигнала на первый реагирующий орган 22.

Для исключения ложной работы устройства при неполнофэзной работе двигателя, асимметричном режиме работы сети и не- и|справности датчиков тока 1-3 или блоков возведения в кадрат 4-6 сигналы с выходов фадратов 4-6 после сглаживается фильтрз- N и низкой частоты 11-13 подается на входы |«аксиселектора 14 и миниселектора 15. На выходе блока вычитания 16 при несиммет- р1ии появится разность между сигналом мак- с имальной величины с выхода N аксиселектора 14 и минимальным сигналам с выхода миниселектора 15. При значи- т гльной несимметрии величина сигнала на выходе блока вычитания 16 превысит вели- ч чну уставки срабатывания порогового эле- мента 18 и на его выходе появится логический ноль, который заблокирует логический элемент И 21. Если несимметрия бу- дзт длительнее выдержки времени второго элемента задержки 20, то произойдет срабатывание второго реагирующего органа 2 3, сигнализирующего с несимметричном ргжиме.

Таким образом, по сравнению с извест- устройством предлагаемое имеет выше надежность функционирования, т.к. конт- производится в пусковом режиме ра- б эты электродвигателя, что исключает влияние резкопеременной нагрузки на ра- б )ту устройства. Кроме того, предотвраща- е|-ся ложная работа устройства при любых И гсимметричных режимах работы. Устрой- с; во имеет высокую чувствительность, т.к. контроль производится в пусковом режиме работы электродвигателя.

Это обусловлено тем, что во время пус- Kfi электродвигателя за счет вытеснения то- ко в стержнях обмотки ротора происходит большее влияние повреждения стержней ротора на изменение тока статора.

Устройство позволяет осуществлять эксплуатационный контроль исправности стержней короткозамкнутого ротора асинхронного электродвигателя без вывода его из работы и разборки./ Формула изобретения Устройство для контроля исправности стержней ротора короткозамкнутого асинхронного электродвигателя, содержащее блок индикации, три датчика тока, включенные последовательно с обмотками статора асинхронного двигателя, выходы которых через блоки возведения в квадрат соединены с соответствующими входами сумматора, а его выход подключен к входу первого блока дифференцирования, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены два пороговых элемента, два блока задержки, логический элемент И, три фильтра низких частот, максиселек- тор, миниселектор, блок вычитания и второй блок индикации, второй блок дифференцирования и ключевой элемент, соединенные последовательно, причем вход второго блока дифференцирования подключен к выходу первого блока дифференцирования, а выход ключевого элемента - к блоку индикации, кроме того, вход первого порогового элемента подключен к одному из датчиков тока, а выход через первый блок задержки -к первому входу элементов И, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента, входы фильтров низкой частоты подключены к выходам блоков возведения в квадрат, а их выходы к входам ма.кси- и миниселекторов, выходы которых соединены с входами блока вычитания, выход последнего через бторой пороговый элемент связан с вторым входом элемента И и вторым блоком задержки, к выходу которого подключен второй блок индикации.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для диагностики технического состояния короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных электродвигателей в условиях эксплуатации. Устройство для контроля исправности стержней ротора ко- роткозамкнутого асинхронного электродвигателя содержит 2 блока индикации (22. 23), 3 датчика тока (1-3), 3 блока возведения в квадрат (4-6) 1 сумматор (7). 2 блока дифференцирования (8, 9), 1 ключевой элемент