Способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий в обмотке ротора

(51) 02 7/08 (2006.01) 02 11/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты синхронных электрических машин от витковых замыканий обмотки ротора. Достигаемый технический результат повышение чувствительности способа защиты к витковым замыканиям в обмотке ротора. Технический результат достигается тем, что индукцию магнитного поля измеряют в двух точках,которые смещены вдоль воздушного зазора на расстояние кратное полюсному делению торцевой зоны, результаты измерения сравнивают между собой и если их разность превысит установленную величину, то формируют сигнал на гашение магнитного поля ротора и отключение машины от сети.(72) Новожилов Александр Николаевич Полищук Владимир Иосифович Новожилов Тимофей Александрович Воликова Марина Павловна(73) Республиканское государственное казенное предприятие Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ОТ ВИТКОВЫХ ЗАМЫКАНИЙ В ОБМОТКЕ РОТОРА 21247 Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты синхронных электрических машин от витковых замыканий обмотки ротора. Наиболее близкими к предлагаемому способу является способ защиты синхронной электрической машины от виткового замыкания обмотки ротора,основанный на измерении индукции магнитного поля в торцевой зоне и формировании отключающего сигнала (Патент РК 5381 кл. 017/06, 1997 г.). Однако этот способ защиты синхронной электрической машины от виткового замыкания обмотки ротора обладает недостаточной чувствительностью из-за того, что в нем измеряется несимметрия не только обмотки ротора, но и обмотки статора. И если первая возникает только при витковом замыкании, то последняя зависит как от несимметрии самой машины, так и колебаний несимметрии электрической сети. Технический результат повышение чувствительности способа защиты к витковым замыканиям в обмотке ротора. Технический результат достигается тем, что индукцию магнитного поля измеряют в двух точках,которые смещены вдоль воздушного зазора на расстояние кратное полюсному делению торцевой зоны, результаты измерения сравнивают между собой и если их разность превысит установленную величину, то формируют сигнал на гашение магнитного поля ротора и отключение машины от сети. Способ защиты основан на том, что индукция магнитного поля в произвольной точке торцевой зоны синхронной машины формируется токами в обмотках статора и ротора. Если точки измерения индукции магнитного поля расположены диаметрально противоположно (один из вариантов размещения датчиков магнитного поля), то индукция магнитного поля в них равна по величине,но противоположна по знаку. Разница между ними равна нулю, до тех пор, пока не замкнется часть витков в одном из полюсов обмотки ротора и уменьшится его магнитное поле лобового рассеяния. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного технического решения последовательностью операций(индукция магнитного поля измеряется в двух диаметрально противоположных точках, сравниваются результаты измерений, и формируется сигнал). Сравнение заявляемого технического решения с известным техническим решением показывает, что такие операции известны. Однако использование их в указанной связи проявляет в заявляемом способе новые свойства. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства,реализующего предлагаемый способ, где в торцевой зоне 1 электрической машины 2 на расстоянии кратном полюсному делению вдоль воздушного зазора торцевой зоны размещают датчики 3 и 4 магнитного поля. Они подключены к входам блока 5 сравнения, а выход этого блока через блок 6 2 формирования отключающего сигнала присоединен к отключающей цепи выключателя 7. Датчики 3 и 4 магнитного поля могут выполняться, например, в виде катушек индуктивности. Лучшие результаты обеспечивает их диаметральное. Конструкция блока сравнения 5 определена типом датчиков магнитного поля. В данном случае целесообразно применить широко известную схему сравнения двух электрических величин с циркуляцией тока. Блок 6 отключающего сигнала выполняют в виде порогового элемента с регулируемым порогом срабатывания. На фиг. 2 и фиг. 3 приведены графики зависимости электродвижущих сил Ед 3, Ед 4 и Е от времени в эксплуатационном режиме и при витковом замыкании в обмотке ротора. Электродвижущие силы Ед 3 и Ед 4 индуцируются обмоткой статора (толстая линия) и обмоткой ротора(тонкая линия) в расположенных диаметрально противоположно датчиках 3 и 4 магнитного поля. Разница величин электродвижущих сил датчиков 3 и 4 ЕЕд 3-Ед 4 В произвольном эксплуатационном режиме синхронной электрической машины работы обмотки статора и ротора в датчиках 3 и 4 магнитного поля,индуцируют электродвижущие силы равные по величине, но обратные по знаку (фиг. 2). Это обусловлено тем, что магнитодвижущие силы полюсов, как обмоток статора, так и обмоток ротора равны между собой. В результате, Е равна нулю, а сигнал на выводе блоков 5 и 6 сравнения и формирования отключающего сигнала отсутствует. Синхронная электрическая машина находится в работе. Витковое замыкание обмотки ротора (фиг. 3) приводит к замыканию части витков поврежденного полюса. Его магнитодвижущая сила уменьшится. В датчиках 3 и 4 магнитного поля от токов в обмотках статора(толстые линии) индуцируется электродвижущая сила равная по величине, но обратная по знаку. В тоже время обмотка ротора изза разности магнитодвижущих сил полюсов индуцирует в датчиках 3 и 4 магнитного поля электродвижущие силы с разными по величине полуволнами (фиг. 3), В результате разница электродвижущих сил Е не равна нулю и на выходе блока 5 появится сигнал, под воздействием которого блок 6 сформирует сигнал на гашение магнитного поля ротора и отключение машины от сети. Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в уменьшении времени и стоимости после аварийного ремонта синхронной электрической машины при своевременном определении меньшего числа замкнувшихся витков в обмотке ротора. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий в обмотке ротора,основанный на измерении индукции магнитного поля в торцевой зоне и формировании отключающего сигнала, отличающийся тем, что 21247 индукцию магнитного поля измеряют в двух точках,которые смещены вдоль воздушного зазора на расстояние кратное полюсному делению торцевой зоны, результаты измерения сравнивают между собой и если их разноси, превысит установленную величин, то формируют сигнал на гашение магнитного поля ротора и отключение машины от сети.