Пристрій діагностування трифазних електричних машин

Пристрій діагностування трифазних електричних машин, який містить перший, другий і третій датчики струму, аналого-цифровий перетворювач, ЕОМ, блок сполучення, три фазочутливих детектори, мультиплексор, перший вхід якого через перший фазочутливий детектор підключений до виходу першого й третього датчиків струму, др угий вхід через другий фазочутливий детектор підключений до виходу др угого й третього датчиків стру 3 39750 ротора, обрив паралельних гілок в обмотках статора й ротора, міжвиткові замикання в обмотках статора й ротора, міжфазні короткі замикання в обмотках статора й ротора, стр умові перевантаження при виникненні не симетрії фазних напруг мережі живлення. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій діагностування трифазних електричних машин додатково введені три провідності, початок кожної з яких з'єднаний з фазними затискачами обмотки статора трифазної електричної машини, з'єднаної за схемою «зірка», а кінці з'єднані в загальну точку, що утворює штучн у нейтраль, датчик напруги, один затискач якого підключений до штучної нейтралі, другий затискач - до нейтралі обмотки статора електричної машини, вихід датчика напруги підключений до сьомого входу мультиплексора. Запропонований пристрій діагностування трифазних електричних машин дозволяє в порівнянні із прототипом підвищити точність діагностування й за рахунок цього знизити експлуатаційні витрати, пов'язані з пошуком дефекту при помилкових спрацьовуваннях пристрою при не симетрії фазних напруг, підвищити надійність трифазних машин не менше ніж у два рази за рахунок своєчасного (по даним більш точного прогнозу) проведення ремонтно-профілактичних робіт. Застосування запропонованого пристрою діагностування дає можливість підняти процес своєчасного виявлення несправностей електричних машин на якісно новий рівень автоматизації і дозволяє реалізувати сучасні функціональні можливості систем автоматичного керування, такі як моніторинг процесу, протоколювання і т.п. Пошук, проведений по джерелах науковотехнічної й патентної інформації, показав, що сукупність всіх істотни х ознак корисної моделі, що заявляє, невідома. Отже, технічне рішення відповідає вимогам новизни. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється функціональною схемою запропонованого пристрою діагностування трифазних електричних машин, що представлена на Фіг.1. Пристрій діагностування трифазних електричних машин містить перший датчик 1 струму, другий датчик 2 струму, третій датчик 3 струму, перший фазочуттєвий детектор 4, другий фазочуттєвий де тектор 5, третій фазочуттєвий детектор 6, мультиплексор 7, перший вхід якого через перший фазочуттєвий детектор 4 підключений до виходу першого 1 і третього датчика 3 струмів, др угий вхід через другий фазочуттєвий детектор 5 підключений до виходу другого 2 і третього датчиків 3 струму, третій вхід через третій фазочуттєвий детектор 6 підключений до виходу першого 1 і другого датчика 2 струмів, четвертий вхід до виходу другого датчика 2 струму, п'ятий вхід до ви ходу третього датчика 3 струму, шостий вхід до виходу першого датчика 1 струму, сьомий вхід до ви ходу датчика напруги 8, перший вхід якого підключений до підключений до штучної нейтралі провідностей 9, 10, 11, другий вхід підключений до нейтралі обмотки статора 12, а вхід мультиплексора 7 через аналого-цифровий 4 перетворювач 13 і блок сполучення 14 пов'язаний з ЕОМ 15. Пристрій працює в такий спосіб. Датчики 1, 2, 3 струму безперервно контролюють струми у фазах А, В, С обмоток статора трифазної машини М. На виходах фазочуттєвих детекторів 4, 5, 6 електричні сигнали пропорційні кутам jаб, jбс , jса зсуву між векторами струмів відповідних фаз. Аналогові сигнали, пропорційні кутам зсуву між векторами струмів у фазах А, В, С и сигнали, пропорційні цим струмам, а також сигнал з виходу датчика напруги 8, пропорційний різниці напруг зсуву нейтралей провідностей 9, 10, 11 (точка «0», Фіг.1) і статорної обмотки 12 (точка «n», фіг.1) послідовно із певною частотою через комутаційні ключі мультиплексора 7 надходять на вхід аналогово-цифрового перетворювача 13 і далі через пристрій сполучення, наприклад, послідовний порт USB у цифровому коді в оперативну пам'ять ЕОМ. Інформація за допомогою попередньо записаної програми безупинно обробляється, а результати виводяться на екран монітора ЕОМ або при виникненні аварійних режимів на пристрій відключення машини М и пристрій звукової сигналізації. При відсутності несправностей та виникненні кутової або амплітудної не симетрії напругживильної мережі виникає не симетрія лінійних струмів іа, іb, іс і не симетрія електричних сигналів пропорційних кутам jаb, jbс , jса зсуви між векторами струмів відповідних фаз. При цьому система діагностування може помилково спрацювати. Для виключення помилкової роботи системи діагностування в пристрій уведені три провідності 9, 10, 11, (точка «0», фіг.1) підключені за схемою «зірка» до затискачів 31, 32, 33 статорні обмотки 12 і датчик напруги 8, підключений першим входом до нейтрали провідностей 9,10,11, другим входом до нейтралі статорної обмотки (точка «n», фіг.1). Напруга між нейтралями «n» та «0» Un0 = UNn - UN0 , (1) де UNn - напруга зсуву нейтралі «n» статорної обмотки 12 щодо землі (точка «N», фіг.1); UN0 - напруга зсуву нейтралі «0» провідності 9, 10, 11 щодо землі (точка «N», фіг.1).; YA UA + YB UB + YC UC , (2) YA + YB + YC де YA , YB, YC - провідності фазних обмоток статора; UA , UB , UC - фазні напруги мережі живлення. UNn = YA 0 UA + YB 0UB + YC0 UC , (3) YA 0 + YB 0 + YC0 де YA0, YB0 , YC0 - значення провідностей 9, 10, UN0 = 11; Значення провідностей YA0, YB0, YC0 приймаються рівними YA0 = YB0 =YC0 (4) При справній електричній машині значення провідностей YA, YB0 , YC0 рівні між собою: YA = YB = YC. (5) 5 39750 При виникненні, наприклад, амплітудної несиметрії напруг UA ¹ UB ¹ UC . (6) Un0 = = [Y A [ 6 Приймаючі до уваги (3), (4), (6) напруга між нейтралями «n» й «0» при будь-якій не симетрії напруг живильної мережі дорівнює нулю YA UA + YB UB + YCUC YA 0UA + YB 0UB + YC0UC = YA + YB + YC YA 0 + YB 0 + YC0 + YB + YC ]× UA + UB + UC [YA 0 + YB0 + YC0 ]× UA + UB + UC = (7) YA + YB + YC YA 0 + YB 0 + YC0 ][ ] = UA + UB + UC - UA + UB + UC = 0. При виникненні, наприклад, амплітудної не j аb, ¹ jbс ¹ j са (12) симетрії напруг живильної мережі й несправностей за допомогою нейронної мережі. в обмотках статора додатково до умови (6) додаОбробка інформації проводиться за нейросітється не симетрія провідностей статора ковою технологією. YA ¹ YB ¹ YC. (8) На Фіг.2 показана структура перцептронної Приймаючи до уваги (3), (4), (6) і (8) напруга нейронної мережі, реалізованої в ЕОМ програмно, між нейтралями «n» й «0» при будь-якій несиметрії що розпізнає вхідні вектори, що відповідають кожнапруг й несправностях в обмотці статора не доріної з перерахованих несправностей трифазної внює нулю електричної машини М. Y U + YB UB + YCUC Одношарова нейронна мережа складається із Un0 = A A - UA + UB + UC ¹ 0. (9) вхідного шару J1...J7, нейрони якого виконують YA + YB + YC функції розподілу вхідних сигналів jаb, jbс , jса , Таким чином, ознакою виникнення будь-яких несправностей в обмотках статора є умова Diab, Dibc , Dica, Un0. Активний шар нейронної мережі Un0 ¹ 0 . (10) складається з 6 нейронів, пов'язаних між собою Оцінка ступеня й місця й виду ушкодження випередачами wij, i = 1,2...7...7, j=1,2...7 конується за кількісними характеристиками: Вихідні сигнали нейронів визначаються залежностями: Diab ¹ D ibc ¹ D ica, (11) і [ ] NET1 = j аbw11, j bс w21, jсаw31 + Dia w41 + Dib w51 + Dic w61 + Un0w 71, NET2 = j аbw12, jbс w 22, jсаw32 + Dia w 42 + Dibw 52 + Dic w 62 + Un0 w72, NET3 = j аbw13, jbс w 23, jсаw 33 + Dia w 43 + Dibw 53 + Dic w 63 + Un0w 73, NET4 = j аbw14, jbс w 24, jсаw 34 + Dia w 44 + Dibw 54 + Dic w 64 + Un0w 74, NET5 = j аbw15, jbс w215, j саw 35 + Dia w 45 + Dibw 55 + Dic w 65 + Un0w 75, NET6 = j аbw16, jbс w 26, jсаw 36 + Dia w 46 + Dibw 56 + Dic w 66 + Un0w 76, Шість вихідних сигналів нейронної мережі виПри міжфазних коротких замиканнях значення значаються властивостями бінарних активаційних струмів значно перевищують номінальні струми. функцій і відповідають шести видам несправносПри струмових перевантаженнях значення тей машини М: струмів перевищують у два - три рази номінальні OUT 1... OUT6 = 0, якщо машина М справна; струми. OUT1 = 1, якщо відбулося міжвиткове замиПри міжфазних коротких замиканнях значення кання в обмотках статора або ротора; струмів значно перевищують номінальні. OUT2 = 1, якщо відбувся обрив фази обмотки Для розпізнавання діагностичних ознак нестатора або ротора; справностей конкретної електричної машини нейOUT3 = 1, якщо поганий контакт у ланцюгах ронна мережа попередньо навчається одним з обмотки статора або ротора; відомих методів, наприклад, методом зворотного OUT4 = 1, якщо відбувся обрив паралельної поширення. Метою навчання є визначення ваг wij. гілки обмотки статора; Розроблений спосіб може бути використаний OUT5 = 1, якщо відбулося міжфазне коротке на всіх промислових підприємствах України, де замикання; використаються трифазні машини змінного струму, OUT6 = 1, якщо відбулося струмове переваннаприклад у машинобудівній промисловості на таження; механообрабатывающих верстата х, мостових краКожному із цих несправностей відповідає певнах. не сполучення значень вхідних векторів. Економічний ефект за рахунок пропонованого Так, наприклад, справному стану машини М пристрою діагностування машин змінного струму, відповідають значення кутів між векторами струмів наприклад, на мостовому крані становить не менше 2.6 тис. грн. у рік на одну машину змінного у фазах j аb, = jbс = jса = 2p / 3. струму. При міжвитковому замиканні в обмотці фази А Застосування запропонованого пристрою доj аb, < jbс < jса , Dia < Dib = Dic . зволяє досягти в порівнянні із прототипом більшої При обриві фази В обмотки статора струм точності установлення причин несправностей, зменшити час їхнього пошуку та експлуатації виDib = 0, D ia = Dic . 7 трати, уникнути більш значних несправностей машини та своєчасно проводити ремонтно 39750 8 профілактичних робіт, за рахунок чого підвищити надійність машин. 9 Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 39750 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601