EA026613B1

EA026613B1 - Method for electric motor protection against turn-to-turn short-circuit and rotor shift

Info

Publication number: EA026613B1
Application number: EA201401242A
Authority: EA
Inventors: Марк Яковлевич Клецель
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2014-10-27
Publication date: 2017-04-28
Also published as: EA201401242A1

Abstract

The invention is related to electric engineering, in particular, to relay protection of electric machines. The technical result of the invention is higher sensitivity of the protection method due to control of the motor turn-on moment and switching over the operating thresholds (standards) after the motor start to lower thresholds. A method for electric motor protection against turn-to-turn short-circuit and rotor shift, wherein magnetic fluxes sum (MFS) on the sides of the first and the second ends of the motor is measured, MFS on the first end is compared to the first standard, MFS on the second end is compared to the second standard, and the difference of those MFSs is compared to the third standard, and in case any MFS or said difference exceeds the respective standard, the motor is disconnected from the mains, position of the motor switch is controlled, the moment of the motor turn-on is noted, the time required for the motor starting is counted from that moment, and, on expiration of said time, the standard setting device is switched over to lower standards. The technical and economical result is achieved by virtue of the possibility to determine faults at an earlier stage, which makes it possible to reduce repair costs.

Description

Изобретение относиться к электротехнике, а именно к релейной защите электрических машин.The invention relates to electrical engineering, namely to the relay protection of electrical machines.

Известен способ защиты электродвигателей от коротких замыканий обмотки статора, при котором измеряют составляющие токов прямой и обратной последовательности и, если эти токи больше определенной величины, отключают электродвигатель (Гимоян Г.Г. Релейная защита горных электроустановок. М., Недра, 1978.).There is a method of protecting electric motors from short circuits of the stator winding, in which they measure the components of the currents of the forward and reverse sequence and, if these currents are more than a certain value, turn off the electric motor (Gimoyan G.G. Relay protection of mining electrical installations. M., Nedra, 1978.).

Однако защиты, выполненные по этому способу, недостаточно чувствительны к витковым замыканиям. К тому же они не реагируют на механические повреждения.However, the protections made by this method are not sensitive enough to windings. In addition, they do not respond to mechanical damage.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ защиты электродвигателя от витковых замыканий и сдвига ротора, при котором измеряют сумму магнитных потоков (СМП) со стороны первого и второго торцов электродвигателя, сравнивают СМП с первого торца с первым эталоном, СМП со второго торца - со вторым эталоном, а разность этих СМП - с третьим эталоном, и в случае превышения СМП или их разности соответствующих эталонов отключают электродвигатель (ЭД) от сети (авт.св. СССР №1742932, Н02Н 7/08, 5/04, 1992, Б.И. №23, М.Я. Клецель, Б.Б. Каратаев).The closest to the proposed by the technical essence and the achieved effect is a method of protecting the motor from winding circuits and rotor shear, in which the sum of magnetic fluxes (SMP) is measured from the side of the first and second ends of the electric motor, the SMP is compared from the first end to the first standard, and the SMP from the second the end face - with the second standard, and the difference between these NSRs - with the third standard, and in case of exceeding the NSR or their difference of the corresponding standards, disconnect the electric motor (ED) from the network (ed. St. USSR No. 1742932, Н02Н 7/08, 5/04, 1992, B.I. No. 23 , M.Ya. Kletsel, B. B. Karataev).

Недостаток этого способа в малой чувствительности к витковым замыканиям и небольшим сдвигам ротора вдоль продольной оси ЭД.The disadvantage of this method is its low sensitivity to windings and small rotor shifts along the longitudinal axis of the ED.

Технический результат изобретения - повышение чувствительности способа защиты за счет контроля момента включения ЭД и после пуска переключения порогов срабатывания (эталонов) ЭД на меньшие по величине.The technical result of the invention is to increase the sensitivity of the protection method by controlling the moment the ED is turned on and after starting the switching of the activation thresholds (standards) of the EDs to smaller ones.

Технический результат достигается тем, что в способе защиты электродвигателя от витковых замыканий и сдвига ротора, при котором измеряют СМП со стороны первого и второго торцов электродвигателя, сравнивают СМП с первого торца с первым эталоном, СМП со второго торца - со вторым эталоном, а разность этих СМП - с третьим эталоном, и в случае превышения СМП или их разности соответствующих эталонов отключают ЭД от сети, дополнительно контролируют положение выключателя ЭД, фиксируют момент его включения, с этого момента отсчитывают время, необходимое для его пуска, и по окончании этого времени переключают задатчик эталонов на меньшие по величине.The technical result is achieved by the fact that in the method of protecting the motor from winding circuits and rotor shear, in which the SMP is measured from the side of the first and second ends of the electric motor, the SMP from the first end face is compared with the first standard, the SMP from the second end face is compared with the second standard, and the difference between these SMP - with the third standard, and in case of exceeding the SMP or the difference of the respective standards, disconnect the ED from the network, additionally control the position of the ED switch, fix the moment of its inclusion, from this moment the time is counted, dima for its start-up, and at the end of this time switch the reference master to smaller ones.

Способ поясняется чертежом, где приведен пример его реализации. Устройство содержит микропроцессор 1, первый и второй кольцевые датчики 2 и 3, расположенные с одного и другого торцов электродвигателя 4 с валом 5 и выключателем 6 (А, В, С - фазы), положение которого контролируется реле 7 положения включено. Кольцевые датчики установлены напротив лобовых частей обмотки статора перпендикулярно оси 8 вращения вала 5, а их геометрические центры находятся на оси вращения. Концы 10, 11, 12, 13 обмоток 9 датчиков подключены к микропроцессору.The method is illustrated in the drawing, which shows an example of its implementation. The device contains a microprocessor 1, first and second ring sensors 2 and 3, located on one and the other ends of the electric motor 4 with a shaft 5 and a switch 6 (A, B, C - phases), the position of which is controlled by the position relay 7 is turned on. Ring sensors are installed opposite the frontal parts of the stator winding perpendicular to the axis of rotation 8 of the shaft 5, and their geometric centers are located on the axis of rotation. The ends 10, 11, 12, 13 of the windings of 9 sensors are connected to a microprocessor.

Устройство работает следующим образом. В режимах нагрузки суммарный магнитный поток (СМП), действующий на датчики, теоретически равен нулю, так как сумма токов фаз в симметричных режимах равна нулю. Соответственно и ЭДС, наводимая этими потоками в датчиках, также равна нулю. Но практически имеется напряжение И_нб1 небаланса на выходе (концы 10, 11) датчика 2 и и_нб2 на выходе (концы 12, 13) датчика 3, которые поступают в микропроцессор 1. Напряжение и_нб3 = И_нб1 - и_нб2 также не равно нулю. Эти небалансы особенно велики при пуске электродвигателя. Чтобы устройство защиты не сработало приходится отстраиваться от напряжений небаланса И^Пнб1 и и^Пнб2 при пуске и от их разности и^Пнб3 (и^Пнб1>>и_нб1, и^Пнб2>> и_нб2). В момент пуска реле 7 положения включено подает сигнал в микропроцессор, который отсчитывает время пуска и по окончании его меняет эталоны (пороги срабатывания) устройства на меньшие, отстроенные только от И_нб1, и_нб2 и и_нб3. При этих порогах срабатывания при электрических повреждениях внутри ЭД, которые происходят в рабочих режимах, например витковых замыканиях, устройство чувствует замыкание даже одного витка. Ток, протекающий в витках, создает магнитное поле и обуславливает появление хотя бы одного из напряжений и и и₂ (см. чертеж), превосходящих И_нб1 И и_нб2 соответственно, и микропроцессор выдает сигнал на отключение выключателя 6. При сдвиге ротора вдоль оси в режиме пуска СМП с одной стороны становится больше, чем СМП с другой, и разность и₃ наведенных ЭДС становится больше и^Пнб3. Электродвигатель отключается. При небольшом сдвиге ротора в рабочем режиме разность наводимых ЭДС превосходит и_Нб3 и из микропроцессора поступает сигнал на отключение ЭД. Технико-экономический результат достигается за счет возможности определения повреждений на ранней стадии, что позволяет снизить затраты на ремонт.The device operates as follows. In load modes, the total magnetic flux (SMF) acting on the sensors is theoretically equal to zero, since the sum of the phase currents in symmetric modes is zero. Accordingly, the EMF induced by these flows in the sensors is also equal to zero. But there is practically a voltage And _nb 1 of unbalance at the output (ends 10, 11) of the sensor 2 and _nb2 at the output (ends 12, 13) of the sensor 3, which enter the microprocessor 1. Voltage and _nb3 = And _nb 1 - and _nb2 also do not equals zero. These imbalances are especially great when starting the electric motor. So that the protection device does not work, it is necessary to detach from the unbalance voltages And ^P nb1 and ^P nb2 at startup and from their difference and ^P nb3 (and ^P nb1 >> and _nb1 , and ^P nb2 >> and _nb2 ). At the moment of start-up, the position relay 7 turns on a signal to the microprocessor, which counts the start-up time and, at the end of it, changes the device’s standards (thresholds) to smaller ones, detuned only from And _nb 1, and _nb2 and _nb3 . With these thresholds of operation during electrical damage inside the ED that occurs in operating modes, such as winding circuits, the device feels the closure of even one coil. The current flowing in the turns creates a magnetic field and causes the appearance of at least one of the voltages and and and ₂ (see the drawing), exceeding And _nb1 And and _nb2, respectively, and the microprocessor gives a signal to turn off the switch 6. When the rotor is shifted along the axis in on the one hand, the SMP start-up mode becomes larger than the SMP on the other hand, and the difference and ₃ induced emfs becomes larger and ^P nb3. The electric motor shuts down. With a small shift of the rotor in the operating mode, the difference between the induced EMF exceeds _Nb3 and a signal to turn off the _{electric motor} comes from the microprocessor. The technical and economic result is achieved due to the possibility of determining damage at an early stage, which allows to reduce repair costs.

Claims

CLAIM

A method of protecting the electric motor from winding circuits and rotor shear, in which the sum of magnetic fluxes (SMP) from the side of the first and second ends of the electric motor is measured, compare the SMP from the first end to the first standard, the SMP from the second end to the second standard, and the difference of these SMPs is with the third standard, and if the SMP is exceeded or the difference between the corresponding standards is disconnected, the motor is disconnected from the network, characterized in that they additionally control the position of the motor switch, record the moment of its inclusion, from this point The time taken to start it is counted up, and at the end of this time, the reference master is switched to smaller ones.