Устройство для защиты от перегрева синхронной электрической машины Советский патент 1982 года по МПК H02H5/04 

(Sk) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРЕВА СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ .

I

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к синхронным машинам.

Нагрев электрических машин выше заданного значения температуры (перегрев) не только снижает их срок службы, но может приводить и к тяжелым авариям, устранение которых может потребовать замены обмоток и связано с большими затрами времени и средств. Поэтому своевременное и достоверное выявление перегрева позволяет оперативно принять необходимые меры и тем самым повысить срок службы и надежность работь электрических машин.

Известно устройство для измерения превышения температуры обмотки электрической машины переменного тока по изменению сопротивления обмотки постоянному току 1 3.

Однако это устройство обладает ограниченными возможностями практического применения, так как требует специальной дополнительной обмотки

на роторе машины,тогда как синхронные машины обычного исполнения такой обмотки не имеют.

Известно также устройство для определения перегрева синхронных электрических машин, не имеющее в своем составе встроенных датчиков температуры. Это устройство выполнено на интеграторе, срабатывающем через

10 определенный промежуток времени после превышения током возбуждения заданного значения ,2 .

Недостатком этого устройства является большая погрешность, вызванная

15 тем, что не учитывается .нагрев машины током статора и потерями в железе. Кроме этого, погрешность вызвана также тем, что при ступенчатом JIJ изменении входного параметра выходной сигнал растет линейно,тогда как рост температуры реальной электрической машины происходит по кривой, близкой к экспоненте. Наиболее близким к изобретению является устройство, входящее как составной элемент в тиристорные воз будители, предназначенные для синхронных электродвигателей большой и средней мощности и получившие широкое распространение в промышленных установках, которое содержит интегратор и источник постоянного тока, который через резистор подключен к входу интегратора. В качестве интегратора используется усилитель постоянного тока унифицированной бл ной системы регулирования (УБСР), в цепи обратной связи которого вклю чен конденсатор. Такие усилители весьма близки по параметрам к операционным усилителям и также как последние, обладают свойством знакоинве тирования, т.е. выходной сигнал имеет полярность, противоположную поляр ности входного сигнала, К входу интёгратора через второй регистр и диоды подключен также датчик тока возбуждения и датчик полного тока сгат pa. В цепь обратной связи интегратора включены также стабилизаторы. С выходов датчиков снимаются сигналы в виде напряжения постоянного тока, каждое из этих напряжений пропорционально измеряемому датчиком парамет . Однако это устройство обладает значительной погрешностью, так как не учитывает совместного греющего действия тока возбуждения и тока статора. Действительно, ток, протекающий через резистор, а следовател но, и работа интегратора определяются только тем из напряжений, снимаемых с датчиком тока возбуждения и по ного тока статора, которое является наибольшим, не учитывает греющего действия потерь в железе статора синхронной машины; не учитывает отд чу тепла машиной через ее наружную поверхность и через систему охлаждения, так как выходной сигнал этог устройства при подаче на его вход управляющег9 сигнала в виде единичного скачка растет линейно, тогда как температура реальной электричес кой машины при увеличении потерь в ней изменяется по закону, близкому к экспоненциальному. Цель изобретения - повышение его точности и надежности работы. Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты от перегрева синхронной электрической машуны, содержащее интегратор и присоединенный к нему через резистор источник постоянного тбка, а также функционально связанные с входом интегратора датчик полного тока статора и датчик тока возбуждения, а к выходу интегратора подключен исполнительный блок, дополнительно снабжено тремя резисторами, тремя блоками опорного напряжения и датчиком напряжения сети, при этом датчик тока возбуждения через последовательно включенные первый блок опор ого напряжения и резистор, датчик полного тока статора через последовательно включенные второй блок опорного напряжения и первый резистор, а датчик сетевого напряжения через последовательно включенные третий блок опорного напряжения и второй резистор подключены к общей точке входа интегратора, причем вход и выход интегратора соединены между собой через третий pe3 icTop. На чертеже показана схема предлагаемого устройства. Предлагаемое устройство содержит . интегратор 1, источник постоянного тока 2, резисторы 3 и А,, датчик тока возбуждения 5, датчик полного тока статора синхронной машины 6, блоки опорного напряжения 7 и 8, резисторы 9 и 10, блок опорного напряжения 11, датчик напряжения сети 12, к которой подключен статор синхронной машины, резистор 13, исполнительный блок 1 . К входу интегратора 1 через резистор 3 присоединен источник постоянного тока 2. Датчик тока возбуждения 5 соединен последовательно с блоком опорного напряжения 7, который подключен к входному резистору + интегратора, а датчик полного тока 6 соединен последовательно со вторым блоком опорного напряжения 8, который подключен к дополнительному входному резистору 9 интегратора. При этом подключение датчика токе возбуждения 5 и датчика полного тока статора 6 выполнено с полярностью, противоположной полярности подключения источника постоянного тока 2. Кроме этого, к дополнительному входному резистору 10 последовательно с третьим блоком опорного напряжения 11 подключен датчик напряжения 12, причем подключение этого датчика выполнено с полярностью противоположной полярности подключения источника постоянного тока 2. Выход и вход интегратора 1 дополнительно соединены через резистор 13. Благодаря этому соединению интегратор оказывается охваченным дополнительной жесткой отрицательной обратной связью и приобретает свойства апериодического .звена т.е. звена с экспоненциальной характеристикой.Блок опорного напряжения - это звено с характеристикой типа мертвая зона. Он начинает пропускать через себя ток лишь тогда когда величина подведенного к нему напряжения становится больше установленного значения. В простейшем случае в качестве блока опорного напряжения может.быть применен стабилитрон. Предлагаемое устройство работает (Следующим образом. При работе синхронной машины с то ком возбуждения, полным током статора и напряжением статора ниже их номинальных, или любых других заране выбранных значений, напряжение каждого из датчиков 5, 6 и 12 меньше напряжения каждого из соответствующих блоков напряжения 7,.8 и 11 и ток по резисторам 4, 9 и 10 не проте кает. В этом режиме интегратор 1 находится в исходном состоянии под действием тока, протекающего по входному резистору 3 от источника 2 Этот ток путем выбора напряжения снимаемого с источника питания 2, и путем выбора величины резистора 3 может установлен сколь угодно малым При возрастании тока возбуждения, или полного тока статора, или напряжения статора выше номинального или любого другого заранее выбранного значения, напряжение соответствующего датчика 5 и 6 или 12 становится больше напряжения блока опорного напряжения 7, 8 или 11, и по соответ ствующему входному резистору j, 9 или 10 начинает, протекать ток. При дальнейшем увеличении тока возбуждения, или полного тока статора или напряжения статора, ток, протекающий через соответствующий резистор 4, или 9 или 10, превысит ток протекающий через резистор 3, в результате чего выходной сигнал интегратора 1 начнет плавно изменяться и достигнув определенного значения, воздействует на исполнительный блок .1. 7 При этом, если выше номинального, или другого заранее выбранного значения, увеличится не один из параметров (ток возбуждения, или полный ток, или напряжение статора), а два этих параметра в любом сочетании друг с другом, три, то токи от датчиков 5, 6 и 12 будут протекать по соответствующим входным резисторам k, 9 и 10 независимо друг от друга. А поскольку каждый из этих токов является управляющим для интегратора, темп изменения выходного сигнала устройства будет определяться совместным действием сигналов всех датчиков (в -известном темп изменения выходного сигнала, как было отмечено при анализе недостатков прототипа изменяется под действием либо только статора, либо только тока возбуждения) . При изменении выходного сигнала интегратора 1 в процессе работы устройства изменяется также ток, протекающий по резистору 13. Вследствие этого при скачкообразном, изменении сигнала любого из датчиков выходной сигнал устройства изменяется по экс- , поненте, что в большей, чем в известном мере соответствует характеру изменения температуры реальной электрической машины. Положительный эффект от применения предлагаемого устройства состоит в. том, что точность определения перегрева становится более высокой, вследствие чего предлагаемое устройство дает более достоверную информацию о нарушении температурного режима, чем прототип и позволяет более своевременно принять необходимые меры, что повышает надежность работы машины. Положительный эффект достигается благодаря тому, что в предлагаемом устройстве учитывается совместное действие полного тока статора и тока возбуждения, а также греющее действие потерь в жел.езе статора и отдача тепла машиной, через ее наружную поверхность и через систему охлаждения. .Выход предлагаемого устройства может быть использован в схемах сигнализации, схемах защиты и схемах автоматического регулирования синхронных машин. Поскольку предложенное устройство обеспечивает более точное следование своего выходного сигнала за перегревом машины, создаетсявоз