RU2615021C1 - Diagnostic method of insulation stator windings of asynchronous electromotors - Google Patents
Diagnostic method of insulation stator windings of asynchronous electromotors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2615021C1 RU2615021C1 RU2015152388A RU2015152388A RU2615021C1 RU 2615021 C1 RU2615021 C1 RU 2615021C1 RU 2015152388 A RU2015152388 A RU 2015152388A RU 2015152388 A RU2015152388 A RU 2015152388A RU 2615021 C1 RU2615021 C1 RU 2615021C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- windings
- stator
- motor
- stator windings
- asynchronous
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к средствам повышения надежности электрооборудования промышленных предприятий и диагностики состояния изоляции обмоток статоров асинхронных электродвигателей.The invention relates to electrical engineering, and in particular to means for improving the reliability of electrical equipment of industrial enterprises and diagnosing the insulation state of windings of stators of asynchronous motors.
Известен способ функциональной диагностики, заключающийся в том, что производят измерение полных сопротивлений обмоток статора электродвигателя, а также измерение сопротивления изоляции относительно корпуса асинхронного электродвигателя. Значения сопротивлений обмоток электродвигателя определяют косвенно по действующим значениям фазных токов и напряжений. Величину сопротивления изоляции относительно корпуса электродвигателя оценивают по действующему значению тока утечки на корпус (см. патент РФ №2351048, МПК Н02Н 7/08, G01R 31/34, опубл. 27.03.2009).A known method of functional diagnostics is that they measure the total resistance of the stator windings of the electric motor, as well as measure the insulation resistance relative to the casing of the induction motor. The resistance values of the motor windings are determined indirectly by the current values of the phase currents and voltages. The value of the insulation resistance relative to the motor housing is evaluated by the current value of the leakage current to the housing (see RF patent No. 2351048, IPC
Недостатком данного способа является необходимость включения датчика тока утечки в цепь РЕ(РЕN)-проводника и погрешность оценки состояния изоляции обмоток относительно корпуса электродвигателя в случае нарушения соединений проводника, заземляющего корпус, что также ведет к ухудшению электробезопасности для обслуживающего персонала из-за возможности появления опасного потенциала на корпусе электродвигателя.The disadvantage of this method is the need to include a leakage current sensor in the PE (PEN) conductor circuit and an error in assessing the insulation state of the windings relative to the motor casing in the event of a failure in the connections of the conductor grounding the casing, which also leads to a deterioration in electrical safety for maintenance personnel due to the possibility of dangerous potential on the motor housing.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ диагностирования изоляции обмоток статора асинхронного электродвигателя, заключающийся в том, что определяют полные сопротивления обмоток статора электродвигателя и сопротивление изоляции относительно корпуса асинхронного электродвигателя совместно с измерением напряжения на корпусе электродвигателя относительно искусственной нулевой точки. Значения сопротивлений обмоток электродвигателя определяют косвенно по действующим значениям измеренных фазных токов и напряжений. Величину сопротивления изоляции относительно корпуса электродвигателя оценивают по действующему значению тока утечки на корпус (см. патент РФ №2537744, МПК G01R 31/34, опубл. 10.01.2015).Closest to the technical nature of the claimed is a method for diagnosing the insulation of the stator windings of an asynchronous electric motor, which consists in determining the total resistance of the stator windings of the electric motor and insulation resistance relative to the casing of the asynchronous electric motor together with measuring the voltage on the motor housing relative to the artificial zero point. The resistance values of the motor windings are determined indirectly by the current values of the measured phase currents and voltages. The value of the insulation resistance relative to the motor casing is evaluated by the current value of the leakage current to the casing (see RF patent No. 2537744, IPC G01R 31/34, publ. 10.01.2015).
Недостатком данного способа является погрешность оценки состояния изоляции обмотки статора относительно корпуса электродвигателя в случае соединения корпуса электродвигателя с заземленными металлоконструкциями основания, на которых установлен электродвигатель.The disadvantage of this method is the error in assessing the state of insulation of the stator winding relative to the motor housing in the case of connecting the motor housing with grounded base metal structures on which the electric motor is mounted.
Технический результат - повышение эффективности и надежности диагностирования технического состояния асинхронных электродвигателей и повышение безопасности их эксплуатации.EFFECT: increased efficiency and reliability of diagnosing the technical condition of asynchronous electric motors and increased safety of their operation.
Результат достигается тем, что в способе диагностики изоляции обмоток статора асинхронного электродвигателя, заключающемся в измерении мгновенных значений токов в обмотках и напряжений на зажимах электродвигателя, преобразовании их в напряжения, пропорциональные току и напряжению, определении по измеренным значениям токов и напряжений полных сопротивлений обмоток статора, регистрации полученных сигналов, а также в измерении тока утечки на корпус электродвигателя, дополнительно определяют соотношения полных сопротивлений обмоток статора и максимальную разницу этих соотношений, а ток утечки измеряют путем подачи напряжения на обмотку статора после отключения электродвигателя и последующего выбега, окончание которого определяют по затуханию генерируемой ЭДС выбега, и, если максимальная разница соотношений полных сопротивлений обмоток статора асинхронного электродвигателя или величина тока утечки превысили предельно-допустимые величины или отклонились от значений, полученных при предыдущих измерениях, формируют информационное сообщение.The result is achieved by the fact that in the method for diagnosing insulation of the stator windings of an asynchronous electric motor, which consists in measuring the instantaneous values of currents in the windings and voltages at the motor terminals, converting them into voltages proportional to current and voltage, determining from the measured values of currents and voltages the total resistances of the stator windings, registration of received signals, as well as in measuring the leakage current to the motor housing, additionally determine the ratio of the total resistance of the windings with the stator current and the maximum difference of these ratios, and the leakage current is measured by applying voltage to the stator winding after the electric motor is turned off and the next run-out, the end of which is determined by the attenuation of the generated run-out EMF, and if the maximum difference in the ratios of the total resistance of the stator windings of the induction motor or the leakage current exceeded maximum permissible values or deviated from the values obtained during previous measurements form an informational message.
Сущность способа в том, что производят измерение действующих значений токов и напряжений статора асинхронного электродвигателя в рабочем режиме и тока утечки на корпус путем подачи напряжения на обмотку статора после отключения электродвигателя и последующего выбега, окончание которого определяют по затуханию генерируемой ЭДС выбега. Значения токов и напряжений статора электродвигателя позволяют рассчитать полные сопротивления обмоток статора и их соотношения и определить максимальную разницу соотношений, сравнить ее с предельно-допустимой разницей и максимальной разницей, определенной при предыдущем измерении. Превышение предельно-допустимого значения свидетельствует о наличии одного или нескольких межвитковых замыканий. Чрезмерное отклонение значения максимальной разницы соотношений от значения, определенного при предыдущем измерении, свидетельствует об ускоренной деградации межвитковой изоляции:The essence of the method is that they measure the current values of the stator currents and voltages of an asynchronous electric motor in operating mode and the leakage current to the housing by applying voltage to the stator winding after turning off the motor and subsequent run-out, the end of which is determined by the attenuation of the generated run-out EMF. The values of the currents and voltages of the stator of the electric motor allow you to calculate the total resistance of the stator windings and their ratios and determine the maximum difference in the ratios, compare it with the maximum permissible difference and the maximum difference determined during the previous measurement. Exceeding the maximum permissible value indicates the presence of one or more interturn closures. Excessive deviation of the value of the maximum difference in the ratios from the value determined during the previous measurement indicates accelerated degradation of the inter-turn isolation:
где Zст1, Zст2, Zст3 - полные сопротивления обмоток статора электродвигателя;where Z St1 , Z St2 , Z St3 - total resistance of the stator windings of the electric motor;
Uст1, Uст2, Uст3 - напряжения на обмотках электродвигателя;U st1 , U st2 , U st3 - voltage on the motor windings;
Iст1, Iст2, Iст3 - токи в обмотках статора электродвигателя;I st1 , I st2 , I st3 - currents in the stator windings of the electric motor;
Максимальная разница соотношений:Maximum difference in ratios:
Фаза A (Zст1) обмотки статора имеет межвитковое повреждение при:Phase A (Z st1 ) of the stator winding has interturn damage when:
Фаза В (Zст2) обмотки статора имеет межвитковое повреждение при:Phase B (Z st2 ) of the stator winding has interturn damage when:
Фаза С (Zст3) обмотки статора имеет межвитковое повреждение при:Phase C (Z st3 ) of the stator winding has interturn damage when:
где Сдоп - предельно-допустимая разница соотношений.where C add - the maximum allowable difference in ratios.
Значение тока утечки позволяет определить величину сопротивления изоляции относительно корпуса. Увеличение тока утечки вплоть до предельно-допустимого значения может быть вызвано износом изоляции, увлажнением, развивающимся локальным повреждением. Чрезмерное отклонение величины тока утечки в сторону увеличения по сравнению с предыдущим измерением свидетельствует об ускоренной деградации изоляции. Отклонение в меньшую сторону свидетельствует об улучшении состояния изоляции вследствие ее сушки, перемотки электродвигателя или нарушения контактных соединений РЕ (PEN)-проводника. Сушку и перемотку осуществляют редко, а записи об их проведении заносят в специальные журналы, следовательно, персонал, обслуживающий электрические машины, информирован о проведении таких процедур. Это позволяет сделать вывод о том, что сигнал устройства о снижении тока утечки, по причине нарушения контактных соединений РЕ (PEN)-проводника будет правильно интерпретирован обслуживающим персоналом. Отслеживание состояния контактных соединений РЕ (PEN)-проводника позволяет повысить уровень электробезопасности персонала.The value of the leakage current allows you to determine the value of the insulation resistance relative to the housing. An increase in leakage current up to the maximum permissible value can be caused by wear of the insulation, moisture, developing local damage. Excessive deviation of the leakage current upwards compared with the previous measurement indicates accelerated insulation degradation. A deviation to the lower side indicates an improvement in the insulation state due to drying, rewinding of the electric motor or violation of the contact connections of the PE (PEN) conductor. Drying and rewinding is rarely carried out, and records of their conduct are recorded in special journals, therefore, personnel servicing electric machines are informed of such procedures. This allows us to conclude that the signal of the device to reduce the leakage current, due to a violation of the contact connections of the PE (PEN) conductor, will be correctly interpreted by maintenance personnel. Monitoring the state of the PE (PEN) conductor contact connections can increase the electrical safety level of personnel.
На фигуре 1 представлена блочная схема устройства.The figure 1 presents a block diagram of the device.
Устройство содержит электромагнитный контактор 1, микроконтроллер 2, аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера 3, трехфазный преобразователь тока в напряжение 4, трехфазный делитель напряжения 5, источник напряжения в виде трансформатора напряжения, либо выпрямителя по схеме звезда-Ларионов, либо только управляемый ключ 6, жидкокристаллический дисплей 7, кнопочную клавиатуру 8, асинхронный электродвигатель 9, трансформаторы тока 10, 11, 12, датчик тока 13.The device contains an electromagnetic contactor 1, a
К фазам трехфазного асинхронного электродвигателя подключают трехфазный делитель напряжения 5, трехфазный преобразователь тока в напряжение 4, получающий токи от трех трансформаторов тока 13, 14, 15. Преобразователь 4 и делитель 5 подают преобразованный сигнал аналого-цифровому преобразователю 3, имеющему с преобразователем 4 и делителем 5 общую нулевую точку, аналого-цифровой преобразователь 3 связан с микроконтроллером 2, который имеет возможность отключить контактор, разомкнув цепь питания катушки контактора. Датчик тока 13 подключен к питающей асинхронный электродвигатель 9 линии после электромагнитного контактора 1 и обеспечивает измерение тока утечки при функционировании источника напряжения 6, связанного с микроконтроллером 2. Микроконтроллер 2 соединен с кнопочной клавиатурой 8 и жидкокристаллическим дисплеем 7.A three-
Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.
После запуска асинхронного электродвигателя 12 электромагнитным контактором 1 аналого-цифровой преобразователь 3 получает измеренные и преобразованные сигналы от преобразователя 4 (получающего сигналы от трансформаторов тока 10, 11, 12) и делителя 5; полученные аналоговые данные аналого-цифровой преобразователь 3 преобразует в цифровой вид и передает микроконтроллеру 2, который осуществляет вычисление согласно формулам 1, 2, 3 и сравнения по формулам 4, 5, 6 с целью выявления межвиткового замыкания, после чего микроконтроллер 2 формирует информационное сообщение о наличии межвиткового замыкания. Полученная по формуле 3 максимальная разница соотношений также сравнивается со значением максимальной разницы соотношений, полученной при предыдущем измерении, и в случае чрезмерного увеличения текущего значения по сравнению с предыдущим делается вывод об ускоренном развитии межвиткового повреждения изоляции с последующим формированием микроконтроллером 2 информационного сообщения.After starting the induction motor 12 with an electromagnetic contactor 1, an analog-to-digital converter 3 receives measured and converted signals from a converter 4 (receiving signals from current transformers 10, 11, 12) and a
При плановой остановке электродвигателя микроконтроллер 2 выдерживает паузу, в течение которой отслеживает величину затухающих фазных ЭДС выбега по данным аналого-цифрового преобразователя 3, получающего данные от делителя 5. Пауза заканчивается, когда фазные ЭДС выбега близки к нулю, после чего микроконтроллер 2 подает сигнал на включение источнику напряжения 6, подающему напряжение на обмотку статора отключенного от сети асинхронного электродвигателя 9, при этом осуществляется измерение величины тока утечки датчиком тока 13. Величина тока утечки сравнивается с предельно-допустимой величиной и со значением тока утечки, измеренным при предыдущей остановке. В случае превышения предельно-допустимого значения микроконтроллером 2 формируется информационное сообщение о снижении сопротивления изоляции относительно корпуса, а в случае чрезмерного отклонения в сторону увеличения от предыдущего измерения микроконтроллером 2 формируется информационное сообщение об ускоренной деградации изоляции. При чрезмерном отклонении величины тока утечки в меньшую сторону от предыдущего значения, микроконтроллером 2 формируется сообщение об ухудшении контактных соединений РЕ (PEN) -проводника.When the motor is scheduled to stop, the
Контроль межвитковой изоляции осуществляется с определенной периодичностью, а контроль изоляции относительно корпуса осуществляется при плановых остановках электродвигателя. Микроконтроллер 2 выдает сигналы о состоянии изоляции в виде сообщений на дисплей либо передает эти данные по промышленным сетям связи.The control of the inter-turn insulation is carried out with a certain periodicity, and the insulation control relative to the housing is carried out during planned motor stops. The
Предложенный способ позволяет диагностировать состояние межвитковой изоляции и изоляции относительно корпуса с высокой точностью и достоверностью, а также осуществлять контроль целостности контактных соединений РЕ (PEN)-проводника, что повышает уровень безопасности обслуживающего персонала.The proposed method allows to diagnose the state of interturn insulation and insulation relative to the housing with high accuracy and reliability, as well as to monitor the integrity of the contact connections of the PE (PEN) conductor, which increases the level of safety of staff.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015152388A RU2615021C1 (en) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Diagnostic method of insulation stator windings of asynchronous electromotors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015152388A RU2615021C1 (en) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Diagnostic method of insulation stator windings of asynchronous electromotors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2615021C1 true RU2615021C1 (en) | 2017-04-03 |
Family
ID=58506908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015152388A RU2615021C1 (en) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Diagnostic method of insulation stator windings of asynchronous electromotors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2615021C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759886C1 (en) * | 2021-02-24 | 2021-11-18 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Method for determining changes in the levels of distributed leakage currents through the insulation of the winding of an electric machine |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6636823B1 (en) * | 1999-09-30 | 2003-10-21 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Method and apparatus for motor fault diagnosis |
RU2351048C1 (en) * | 2008-01-09 | 2009-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Читинский государственный университет (ЧитГУ) | Method of functional diagnostics for induction motors |
US20100194324A1 (en) * | 2009-02-03 | 2010-08-05 | General Electric Company | Stator turn fault detection apparatus and method for induction machine |
RU2537744C1 (en) * | 2013-07-17 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Забайкальский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ЗабГУ") | Method of diagnostics of induction motor stator windings insulation |
-
2015
- 2015-12-07 RU RU2015152388A patent/RU2615021C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6636823B1 (en) * | 1999-09-30 | 2003-10-21 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Method and apparatus for motor fault diagnosis |
RU2351048C1 (en) * | 2008-01-09 | 2009-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Читинский государственный университет (ЧитГУ) | Method of functional diagnostics for induction motors |
US20100194324A1 (en) * | 2009-02-03 | 2010-08-05 | General Electric Company | Stator turn fault detection apparatus and method for induction machine |
RU2537744C1 (en) * | 2013-07-17 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Забайкальский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ЗабГУ") | Method of diagnostics of induction motor stator windings insulation |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759886C1 (en) * | 2021-02-24 | 2021-11-18 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Method for determining changes in the levels of distributed leakage currents through the insulation of the winding of an electric machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Thomson | On-line MCSA to diagnose shorted turns in low voltage stator windings of 3-phase induction motors prior to failure | |
KR101279193B1 (en) | Device for detecting insulation degradation | |
RU2563964C2 (en) | System, computer programme product and internal fault detection method for synchronous generator winding | |
US7042229B2 (en) | System and method for on line monitoring of insulation condition for DC machines | |
US8536839B2 (en) | Device and method for monitoring and/or analyzing rotors of electric machines in operation | |
EP2385384B1 (en) | The measuring of earth fault current | |
US8924170B2 (en) | Method and system for detecting a failed rectifier in an AC/DC converter | |
EP3480610B1 (en) | Diagnosing a winding set of a stator | |
EP2992339B1 (en) | System and method for detecting excess voltage drop in three-phase ac circuits | |
Stojčić et al. | Detecting faults in doubly fed induction generator by rotor side transient current measurement | |
JP5705102B2 (en) | Insulation deterioration diagnosis device | |
RU2351048C1 (en) | Method of functional diagnostics for induction motors | |
WO2013136098A1 (en) | Method for rotor winding damage detection in rotating alternating machines by differential measurement of magnetic field by using two measuring coils | |
RU2537744C1 (en) | Method of diagnostics of induction motor stator windings insulation | |
CN110514902B (en) | Generator excitation shoe insulator resistance detection device | |
KR100823724B1 (en) | Apparatus and method for detecting stator winding groundwall insulation condition of inverter-fed AC motor | |
TW201807425A (en) | Motor control apparatus | |
Deeb et al. | Three-phase induction motor short circuits fault diagnosis using MCSA and NSC | |
RU2615021C1 (en) | Diagnostic method of insulation stator windings of asynchronous electromotors | |
RU2544267C1 (en) | Single-phase ground short circuit detection adapting method | |
CN108919123A (en) | A kind of brushless excitation generator measuring device and its measurement method | |
RU2623696C1 (en) | Way and generator rotor current measuring device with the brushless excitation | |
RU2642521C2 (en) | Device for diagnostics of interturn short-circuits in power transformer windings | |
Stone et al. | Prediction of stator winding remaining life from diagnostic measurements | |
JP7043367B2 (en) | Diagnostic equipment and methods for electrical machinery, and rotary electric machines |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181208 |