Контроль температуры обмоток и защита от перегрева электрических машин переменного тока

Иван Васильевич Брякин, Игорь Викторович Бочкарев, Хусейн Гуйлинович Багиев, Касымбек Кенешович Келебаев

Аннотация


Рассмотрены и проанализированы основные методы контроля температуры обмоток электрических машин переменного тока (ЭМ), такие как методы термометра, сопротивления и заложенных термопреобразователей, предусмотренные ГОСТ 11828–86, а также косвенные методы контроля, основанные на результатах прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной, и расчетные методы контроля, и расчетные методы, основанные на математическом моделировании процессов нагрева машины с использованием тепловых схем замещения. Показано, что наиболее целесообразным методом контроля температуры обмотки ЭМ является метод сопротивления, основанный на принципе зависимости активного сопротивления проводника от температуры, в котором в качестве термодатчика используется непосредственно сама обмотка ЭМ. При этом проблема теплового контроля обмоток ЭМ в полном объеме не решена и требует разработки новых принципов построения систем оперативного контроля нагрева. Предложен новый способ контроля нагрева обмоток ЭМ непосредственно в процессе работы без отключения от сети и без нарушения нормального режима работы, основанный на использовании в качестве дополнительного информативного параметра фазовых соотношений между измеряемыми величинами. Анализируются физические эффекты, лежащие в основе данного способа контроля, описан регламент необходимых операционных процедур при его реализации. Показано, что на основе предложенного способа контроля температуры легко построить систему тепловой защиты, которая может осуществляться как в режиме отключения ЭМ, так и в режиме контрольной сигнализации. Приведены результаты экспериментальной проверки устройства, реализующего предложенный способ.


Ключевые слова


электрические машины переменного тока; термоконтроль; способы контроля температуры обмоток; термодатчик; амплитудный детектор; фазовый детектор; аналоговый перемножитель двух сигналов, аналоговый делитель двух сигналов

Полный текст:

PDF

Литература


GOST 11828–86. Mashiny elektricheskiye vrashchayushchiyesya. Obshchiye metody ispytaniy [State Standard 11828–86. Rotary Electric Machines. General Test Methods]. Moscow, Standartinform Publ., 2003. 31 p.

GOST 27222–91. Mashiny elektricheskiye vrashchayushchiyesya. Izmereniye soprotivleniya obmotok mashin peremennogo toka bez otklyucheniya ot seti [State Standard 27222–91. Rotary Electric Machines. Measuring

the Resistance of Windings of AC Machines without Disconnecting from the Network]. Moscow, Standartin-form Publ., 1991. 20 p.

Dostov L.I. [The State and Prospects of Development of Measuring the Temperature of Windings of Electrical Machines in Operating Modes]. Electrotechnical industry. Ser. 01. Electr. Machines: Overview. Inform, 1990, vol. 30. 44 p. (in Russ.)

Nosyrev D.Ya., Makhalov A.V. Ustroystvo dlya izmereniya prevysheniya temperatury obmotok el-ektricheskoy mashiny peremennogo toka pod nagruzkoy [Device for Measuring the Temperature Rise of

the Windings of an AC Electrical Machine under Load]. Patent RF 2035706, no. 5000585/10; decl. 09.07.1991; publ. 20.05.1995, Bul. no. 13. 3 p.

Bochkarev I.V., Ashmarin A.V. Ustroystvo dlya izmereniya temperatury obmotki elektricheskoy mash-iny [Device for Measuring the Temperature of the Winding of an Electric Machine]. Patent USSR, no. 99887, 1981.

Bochkarev I.V., Ashmarin A.V. Ustroystvo dlya izmereniya temperatury obmotki elektricheskoy mash-iny peremennogo toka pod nagruzkoy [Device for Measuring the Winding Temperature of an AC Electrical Machine under Load]. Patent USSR, no. 1108337, 1984.

Bochkarev I.V. [Measuring the Winding Temperature of AC Machines under Load]. Russian Electric Engineering, 1999, vol. 70, no. 2, pp. 28–32.

Vlasov A.B. Modeli i metody termograficheskoy diagnostiki ob"yektov energetiki [Models and Meth-ods of Thermographic Diagnostics of Power Facilities]. Moscow, Kolos, 2006. 280 p.

Bazhanov S.A. Infrakrasnaya diagnostika elektrooborudovaniya raspredelitel'nykh ustroystv [Infrared

Diagnostics of Electrical Equipment Switchgear]. Moscow, NTF “Elektroprogress”, 2000. 76 p.

Bazhanov S.A. Teplovizionnyy kontrol' elektrooborudovaniya v ekspluatatsii. Chast' 2 [Thermal Con-trol of Electrical Equipment in Operation. Part 2]. Moscow, Energoprogress, 2005. 64 p.

Mukhin E.A., Vlasov A. B. [The Method of Calculating the Temperature of the Windings of an Elec-tric Machine Based on Quantitative Thermography]. Bulletin of MSTU: the works of Murmansk State Tech-nical University, 2011, vol. 14, no. 4, pp. 671–680. (in Russ.)

Mukhin E.A., Vlasov A. B. [Thermal Analysis of an Electrical Machine Based on Thermal Imaging].

Operation of Sea Transport, 2012, no. 1 (67), pp. 54–58. (in Russ.)

Ovcharov V.V. Ekspluatatsionnyye rezhimy raboty i nepreryvnaya diagno-stika elektricheskikh mashin v sel'skokhozyaystvennom proizvodstve [Operational Operating Modes and Continuous Diagnostics of Electrical Machines in Agricultural Production]. Kiev, USHA Publishing House, 1990. 168 p.

Bukhgolts Yu.G., Tyukov V. A., Chestyunina T. V. Osnovy aerodinamicheskikh i teplovykh raschetov v elektromekhanike [Fundamentals of Aerodynamic and Thermal Calculations in Electrical Engi-neering]. Novosibirsk, NSTU Publishing House, 2008. 201 p.

Sipailov A.G., Sannikov D.I., Zhadan V.A. Teplovyye, gidravlicheskiye i aerodinamicheskiye raschety v elektricheskikh mashinakh [Thermal, Hydraulic and Aerodynamic Calculations in Electrical Ma-chines]. Moscow, High school, 1989. 238 p.

Bespalov V.Ya., Moschinsky Yu.A., Tsukanov V.I. [Simplified Mathematical Model of Non-Stationary Heating and Cooling of the Stator Winding of an Induction Motor]. Elektrichestvo [Electricity], 2003, no. 4,

pp. 20– 26. (in Russ.)

Bugaev G.A., Erokhin Yu.V., Leontyev A.N., Shamis M.A. Sposob teplovoy zashchity dvigatelya i ustroystvo dlya yego osushchestvleniya [The Method of Thermal Protection of the Engine and Device for Its Implementation]. Patent RF 2227354, no. 2002108251/09; decl. 01.04.2002; publ. 20.04.2004, Bul. no. 11. 5 p.

Bulychev A.V., Efimov N.S., Kozlov V.N. Sposob zashchity elektroustanovki ot peregreva [Method of Protecting Electrical Installations from Overheating]. Patent RF 2586110, no. 2015113351/07; decl. 10.04.2015; publ. 10.06.2016, Bul. no. 16. 6 p.

Bochkarev I.V. [Development of the Device for Temperature Protection of AC Electrical Machines]. Problemy avtomatiki i upravleniya: nauchno-tekhnicheskiy zhurnal, NAN KR. Bishkek: Ilim [Problems of Au-tomation and Control: Scientific and Technical Journal, NAS KR. Bishkek: Ilim.], 2016, no. 2(31), pp. 84– 88. (in Russ.)

Bryakin I.V., Bochkarev I.V., Kelebaev K.K. [Diagnostics of Parameters of Electric Machines of Al-ternating Current]. Elektrotekhnicheskiye sistemy i kompleksy [Electrotechnical Systems and Complexes], 2017,

no. 4 (37), pp. 38– 44. (in Russ.) DOI: 10.18503/2311-8318-2017-4(37)-38-44

Bryakin I.V. [Adaptive Reduction Method]. Problemy avtomatiki i upravleniya: nauchno-tekhnicheskiy zhurnal, NAN KR. Bishkek: Ilim [Problems of Automation and Control: Scientific and Technical Journal, NAS KR. Bishkek: Ilim.], 2014, no. 1 (26), pp. 134– 143. (in Russ.)




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power190109

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.