Контроль температуры обмоток и защита от перегрева электрических машин переменного тока

Иван Васильевич Брякин
Институт автоматики и информационных технологий НАН КР, г. Бишкек

Игорь Викторович Бочкарев
Кыргызский государственный технический университет им. И. Раззакова, г. Бишкек

Хусейн Гуйлинович Багиев
Кыргызский государственный технический университет им. И. Раззакова, г. Бишкек

Касымбек Кенешович Келебаев
Бишкекский технический колледж, г. Бишкек


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.