Проверка статора генератора на межвитковое замыкание: Проверка статора генератора на межвитковое замыкание

6 заметок про автомобильный генератор – Ремонт генераторов (Пермь)

Мы собрали интересную информацию по ремонту, и диагностике автомобильного генератора.

Функции генератора и как он выглядит

Генератор предназначен для обеспечения питанием электропотребителей, входящих в систему электрооборудования, и зарядка аккумуляторной батареи при работающем двигателе автомобиля.

Выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумуляторной батареи. Кроме того, напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генератором, должно быть стабильно в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок. Последнее требование вызвано тем, что аккумуляторная батарея весьма чувствительна к степени стабильности напряжения. Слишком низкое напряжение вызывает недозаряд батареи и, как следствие, затруднения с пуском двигателя, слишком высокое напряжение приводит к перезаряду батареи и, ускоренному выходу ее из строя. Не менее чувствительны к величине напряжения лампы освещения и сигнализации.

Генератор — достаточно надежное устройство, способное выдержать повышенные вибрации двигателя, высокую подкапотную температуру, воздействие влажной среды, грязи и других факторов. Принцип работы электрогенератора и его принципиальное конструктивное устройство одинаковы у автомобильных генераторов, независимо от того, где они выпускаются.

Причины поломки

• Перегорание предохранителя в цепи возбуждения генератора
• Ослабление или повреждение приводного ремня генератора
• Обрыв или короткое замыкание в проводах
• Перерасход энергии
• Подгорание контактов замка зажигания
• Ненадежный контакт предохранителей в гнездах
• Ослабление натяжения ремня генератора
• Неисправность регулятора напряжения
• Отсутствие дополнительного «+» на регуляторе напряжения некоторых моделей генераторов
• Ослабление гайки крепления шкива
• Неисправность выпрямительного блока
• Загрязнение контактных колец и щеток
• Отсутствие смазки в подшипниках
• Обрыв одной из обмоток статора

Неисправности генератора

В момент включения зажигания не загорается лампочка генератора

• Лампа или генератор вышли из строя;
• Реле контрольной лампы заряда плохо отрегулировано или повреждено;
• Оборвался провод, соединяющий штекер реле контрольной лампы заряда со штекером блока предохранителей;
• Обмотка статора замкнула на «массу»;
• В одном или нескольких отрицательных вентилях генератора произошло короткое замыкание.

Контрольная лампа продолжает гореть во время движения автомобиля или загорается периодически

• Проскальзывает ремень привода генератора;
• Реле контрольной лампы заряда плохо отрегулировано или повреждено;
• Оборвался провод, соединяющий штекер реле контрольной лампы заряда с центром звезды генератора;
• В цепи питания обмотки возбуждения произошел обрыв;
• Щетки генератора износились или зависли;
• Окислились контактные кольца;
• В одном или нескольких положительных вентилях генератора произошло короткое замыкание или обрыв;
• Регулятор напряжения плохо отрегулирован или поврежден;
• Оборвался провод, соединяющий штекеры реле контрольной лампы заряда.

Шумы в генераторе

• Генератор издает воющие звуки, если в обмотке статора происходит межвитковое замыкание;
• Сильно окислились полюсные выходы аккумулятора и наконечники проводов, которые к тому же слишком слабо затянуты;
• Нарушилось соединение между наконечником провода и выключателем зажигания или штекером тягового реле;
• Подшипники плохо смазаны; В обмотке тягового реле произошли межвитковое замыкание, обрыв или замыкание на «массу»;
• Вышла из строя контактная часть выключателя зажигания; Износились или заедают, подшипники;
• Ротор задевает за полюса статора.

Аккумуляторная батарея слабо заряжается

• Ремень слабо натянут и поэтому проскальзывает при работе генератора под нагрузкой и большой частоте вращения;
• Возникла неисправность в аккумуляторе;
• Наконечники проводов слабо закреплены на генераторе, окислились выводы аккумуляторной батареи, повреждены сами провода;
• Регулятор напряжения плохо отрегулирован или поврежден;
• В цепи одной из фаз статорной обмотки генератора произошли обрыв или витковое замыкание;
• Поврежден один из диодов выпрямительного тока.

Аккумуляторная батарея не заряжается

• Зависли щетки;
• Произошел обрыв в цепи возбуждения;
• Ротор задевает за полюса статора;
• Подгорели контактные кольца;
• Вышел из строя регулятор напряжения;
• Обрыв проводов, подсоединенных к положительным или отрицательным клеммам.

Основные неисправности генератора могут проявляться в следующем:

1. Генератор не дает зарядного тока. При это может возникать:
• Пробуксовка приводного ремня,
• Зависание щеток,
• Обрыв в цепи,
• Неисправность регулятора напряжения,
• Задевание ротора за полюса статора,
• Обрыв цепи возбуждения,
• Генератор дает зарядный ток, но не обеспечивает нормального заряда аккумуляторной батареи. В связи с этим Вы можете наблюдать:
• Витковое замыкание или обрыв цепи одной из фаз статорной обмотки,
• Плохой контакт “массы” генератора с “массой” регулятора напряжения,
• Срабатывание реле защиты регулятора напряжения из-за замыкания в цепи возбуждения генератора на “массу”,
• Зависание щеток.

Все эти неисправности генератора при большом желании Вы можете диагностировать сами, однако лучше не тратить время, пытаясь осуществить ремонт генератора своими руками, а сразу обратиться за помощью к нам. В предельно короткие сроки мы устанавливаем причины поломки генератора и его ремонт.

Как снять генератор автомобиля?

Зачастую это не так просто. Из недр некоторых моделей SAABа генератор, например, приходится извлекать по частям.

У популярных “VOLKSWAGENов” и их родственников болты стартера одновременно держат опору силового агрегата. Не менее хитро порой крепят и генераторы. Главное – убедиться, что освобожден весь крепеж.

Сторонники силовых методов часто оказываются у разбитого корыта – силумин хрупкий!

Ремонт или замена?

Для осуществления качественной диагностики генератора необходимо провести полную разборку агрегата и произвести проверку узлов и комплектующих.

Генератор разбирается в определенной последовательности, сначала снимается пластмассовый защитный кожух, затем извлекается реле-регулятор напряжения с щеточным узлом. Если последний не является конструктивной частью реле-регулятора, то щеточный узел снимается отдельно.

Когда регулятор напряжения извлечен, появляется возможность снять выпрямительный блок (диодный мост), для этого аккуратно выкручиваются болты крепления блока, а затем отпаиваются паяльником выводы статорной обмотки от контактов выпрямительного блока.

Далее отворачиваются стяжные болты, скрепляющие переднюю и заднюю маски генератора. При сильно закисших или сорванных болтах приходится применять специальные методы и средства, например нагревание и универсальную жидкость WD40.

В тяжелых случаях, например, когда закисшие болты срезаются при самостоятельном ремонте, приходится прибегать к продолжительному и трудоемкому процессу высверливания. Затем отделяем переднюю крышку с ротором от задней крышки со статорной обмоткой. Извлекается статорная обмотка из задней маски.

Для извлечения ротора из передней маски требуется отвернуть гайку крепления шкива, при этом применяется гайковерт с ударной нагрузкой, снять шкив при помощи съемника и снять переднюю маску с ротора.

В заключении извлекается передний подшипник из гнезда передней маски и снимается задний подшипник с вала ротора. Для этого приходиться применять специальные прессы и различные съемные приспособления. Затем проводится проверка узлов и комплектующих.

Реле-регулятор проверяется на приборе, имитирующем различные режимы работы реле-регулятора. Проверка выпрямительного блока (диодного моста) производится прибором. При этом, по специальной методике, проверяются различные параметры каждого диода выпрямительного блока.

Статорная обмотка проверяется на приборе, позволяющем проверить обмотку статора на разрыв, замыкание на «массу» и межвитковое замыкание. Проверка состояния контактных колец (коллектора) и щеток производится при помощи микрометра.

Производится визуальный осмотр комплектующих на наличие механических повреждений.

Проверка генератора на стэнде

Проверка генератора на стенде позволяет определить исправность генератора и соответствие его характеристик номинальным. Щетки проверяемого генератора должны быть хорошо притерты к контактным кольцам, а сами кольца должны быть чистыми.

Установите генератор на стенд и выполните соединения. Включите электродвигатель стенда, реостатом установите напряжение на выходе генератора 13 В и доведите частоту вращения ротора до 5000 об/мин. Дают генератору доработать на этом режиме не менее 2 мин, а затем замеряют ток генератора. У исправного генератора он должен быть не менее 55 А.

Если ток генератора меньше, то это говорит о неисправностях в обмотках статора или ротора, о повреждении диодов или износе контактных колец и щеток. В этом случае необходима тщательная проверка обмоток и вентилей, чтобы определить место неисправности.

Напряжение на выходе генератора проверяется при частоте вращения ротора 5000 об/мин. Реостатом установите ток от генератора 15 А и замерьте напряжение на выходе генератора, которое должно быть 14,1 +0,5 В при температуре окружающего воздуха и генератора 25 + 10 °С.

Если напряжение не укладывается в указанные пределы, то замените регулятор напряжения новым, заведомо исправным, и повторите проверку. Если напряжение будет нормальным, то, следовательно, старый регулятор напряжения поврежден и его необходимо заменить. А если напряжение по-прежнему не будет укладываться в указанные выше пределы, то необходимо проверить обмотки и диоды генератора.

Видео ремонта и диагностики генераторов

Как Проверить Обмотку Генератора На Межвитковое Замыкание – Автоновости и советы по ремонту автомобиля

 

Проверка обмотки возбуждения на межвитковое замыкание

Межвитковое замыкание вызывает увеличение силы тока воз­буждения. Из-за перегрева обмотки разрушается изоляция и еще большее число витков замыкают между собой. Увеличение тока возбуждения может повлечь выход из строя регулятора напряжения. Эту неисправность определяют сравнением измерен­ного сопротивления обмотки возбуждения с техническими усло­виями. Если сопротивление обмотки уменьшилось, то ее перема­тывают или заменяют.

Межвитковое замыкание в катушке обмотки возбуждения определяют измерением сопротивления катушки возбуждения при помощи омметра, имеющегося на стендах Э211, 532-2М, 532-М и др., отдельного переносного омметра (см. рис. 14, в), или по показаниям амперметра и вольтметра при питании обмотки от аккумуляторной батареи (см. рис. 14, г). Плавкий предохранитель защищает амперметр и батарею при случайном коротком замы­кании цепи. К контактным кольцам ротора подключают щупы и делением величины измеренного напряжения на силу тока опре­деляют сопротивление и сравнивают его с техническими усло­виями (см. табл. 2).

Рис. 14. Проверка обмотки возбуждения:

а—на обрыв; б—на замыкание с валом и полюсом; в — омметром на обрыв и меж­витковое замыкание; г — — подключение приборов для определения сопротивления.

Проверка обмотки статора на обрыв.Проверка обмотки ста тора на обрыв производится при помощи контрольной лампы или омметра. Лампу и источник питания поочередно подключают к концам двух фаз по cxeме рис. 15, а. При обрыве в одной из кату­шек лампа гореть не будет. Омметр, подключенный к этой фазе, покажет «бесконечность При подключении к двум другим фазам он покажет сопротивление этих двух фаз.

1 Межвитковое замыкание в обмотке генератора.

Как обнаружить.Совет автоэлектрика.

2 Межвитковое замыкание в статарной обмотке генератора.

Межвитковое замыкание в обмотке генератора. Как обнаружить.Совет автоэлектрика.

Если канал приносит Вам реальную пользу, тогда поддержите проект! Сумма не имеет значения! КАРТА (СБЕРБАНК)…

 

Межвитковое замыкание в статарной обмотке генератора.

Если канал приносит Вам реальную пользу, тогда поддержите проект! Сумма не имеет значения! КАРТА (СБЕРБАНК)…

Проверка обмотки статора на замыкание с сердечником.При такой неисправности значительно снижается мощность генератора или генератор не работает, увеличивается его нагрев. Аккумуля­торная батарея не заряжается. Проверка производится контроль­ной лампой напряжение 220 В.

Лампу подключают к сердечнику и любому выводу обмотки по схеме рис. 15, б. При наличии замы­кания лампа будет гореть.

Проверка обмотки статора на межвитковое замыкание.Меж­витковое замыкание в катушках обмотки статора определяется измерением сопротивления катушек фаз отдельным омметром (см. рис. 15, в), на стендах Э211, 532-2М, 532-М и других, или по схеме, приведенной на рис. 15, г. Если сопротивление двух обмо­ток (замеренное или подсчитанное) меньше указанного в табл. 2, то обмотка статора имеет межвитковое замыкание. Эту неис­правность можно обнаружить, используя нулевую точку обмотки статора. Для этого необходимо замерить или подсчитать сопро­тивление каждой фазы в отдельности и, сравнивая сопротивле­ния

Рис. 15. Проверка обмотки статора:

а — на обрыв; б — на замыкание с сердечником; в — на межвитковое замыкание и обрыв

омметром; г — подключение приборов для определения сопротивления обмотки статора

всех трех фаз, определить, какая из них имеет межвитковое замыкание. Обмотка фазы, имеющая межвитковое замыкание, будет иметь меньшее сопротивление, чем другие. Дефектную обмотку заменяют.

Исправность обмоток статора можно проверить на контрольно-испытательных стендах на симметричность фаз. При этой про­верке замеряется переменное напряжение между фазами обмотки статора до выпрямительного блока при одинаковой (постоянной) частоте вращения ротора генератора. Если напряжение, наводи­мое (индуктируемое) в обмотках статора, неодинаковое, то это указывает на неисправность обмотки статора.

Для измерения напряжения двух фаз проводами вольтметра стенда через окна крышки генератора поочередно касаются двух радиаторов выпрямительного блока (для генераторов с выпрями­тельными блоками типа ВБГ) или головок винтов, соединяющих обмотку статора и выпрямительный блок (для генераторов с выпрямительными блоками типа БПВ).

Post Views: 3 919

 

Диагностика неисправностей на основе ИНС для межвиткового короткого замыкания обмоток ротора синхронного генератора

Журнал электромагнитного анализа и приложений
Vol. 1 № 3 (2009 г.), идентификатор статьи: 729, 5 страниц DOI:10.4236/jemaa.2009.13028

Диагностика неисправностей на основе ANN для межвиткового короткого замыкания обмоток ротора синхронного генератора

H. Z. MA, L. PU

Электротехнический факультет, Университет Хохай, Нанкин, Китай.

Эл. пересмотрено 8 июня ^th , 2009; принят 26 июня ^-й , 2009.

Ключевые слова: Генератор, Обмотка ротора, Межвитковое замыкание, ИНС, Диагностика

АННОТАЦИЯ

Межвитковое замыкание обмотки ротора является распространенной электрической неисправностью паровых турбин. При межвитковом коротком замыкании обмотки ротора генератора параметры клеммы генератора изменятся. По этим параметрам можно отразить состояние обмотки ротора. Однако трудно выразить взаимосвязь между информацией о неисправности и параметрами выводов генератора в точной математической формуле. Удовлетворительные результаты в диагностике неисправностей могут быть получены при использовании нейронной сети. В общем случае информацию об уровне серьезности сбоев генератора можно получить непосредственно при обнаружении неисправных выборок в обучающих выборках нейронной сети. Однако на практике трудно получить бракованные образцы. В этой статье отношения между активной мощностью, реактивной мощностью и током возбуждения обнаруживаются путем анализа МДС генератора с постоянным напряжением на клеммах. В зависимости от этих соотношений предлагается новый метод диагностики межвиткового короткого замыкания обмотки ротора генератора с использованием метода ИНС для получения образцов неисправности напрямую, без разрушающих испытаний.

1. Введение

В статистическом материале Китайского научно-исследовательского института электроэнергетики указано, что межвитковое замыкание обмотки ротора является обычной электрической неисправностью генератора [1,2]. Однако незначительное межвитковое замыкание не повлияет на нормальную работу генераторной установки, поэтому его часто игнорируют. Но если эта неисправность разовьется, появится что-то серьезное, такое как значительное увеличение тока ротора, более высокая температура обмотки, уменьшение реактивной мощности, искажение напряжения, вибрация генераторной установки и многие другие механические неисправности. Таким образом, оценка ранних признаков серьезности отказа и тенденций его развития может быть выполнена на основе идентификации ранних сигналов неисправности, и эта задача постепенно становится важной при обслуживании генераторов по состоянию [2,3].

В настоящее время многие ученые во всем мире занимаются мониторингом межвиткового замыкания обмотки ротора [2–5]. Олбрайт предложил дифференциальный метод проверки поисковой катушки: его диагностический эффект хорош для генератора под нагрузкой и трехфазного короткого замыкания, но однократное определение местоположения трудно выполнить под нагрузкой, и он не чувствителен к незначительным межвитковым замыканиям. короткое замыкание. Русский ученый Б. Т. Карсман предложил обнаруживать межвитковое замыкание по циркулирующему току в параллельной ветви статора, но этот метод зависит от структуры обмотки статора. Метод бегущей волны, основанный на онлайн-диагностике межвиткового замыкания обмотки ротора, является несовершенным. Метод переменного импеданса и метод потерь часто используются в эксперименте, но этот метод не может дать точного заключения при постоянном мониторинге межвиткового замыкания обмотки ротора майнера. Более того, это трудно реализовать с учетом таких факторов, как щелевой клин и др. [6–8].

В статье анализируются механизм неисправности и МДС (магнитодвижущая сила) межвиткового короткого замыкания обмотки ротора генератора. Он обнаруживает, что, когда напряжение на клеммах машины находится в постоянном состоянии, существуют определенные отношения между активной мощностью, реактивной мощностью и током возбуждения. Таким образом, он находит своего рода эксперимент по электротехнике, который не требует проведения эксперимента по разрушению, но может получить образец неисправности. А затем он использует искусственную нейронную сеть для диагностики короткого замыкания обмотки ротора генератора.

2. Причины межвиткового замыкания обмотки ротора

Причины межвиткового замыкания обмотки ротора в основном связаны с изготовлением и эксплуатацией. Например, крепление лобовой части обмотки ротора не прочное; распорный блок разболтался; заделка паяного соединения подводящего провода некачественная; внутри защитного кольца ротора остались металлические окалины; динамические силы, такие как центробежная сила, вызывают деформацию смещения высокоскоростной вращающейся обмотки ротора; засорение обмотки ротора вызывает локальный перегрев, что приводит к прогоранию межвитковой изоляции.

В противном случае, когда генератор работает или переходит из статического состояния в динамическое состояние, из-за истирания межвитковой изоляции или относительного смещения, вызванного относительным движением между витками в роторе, витки могут связаться друг с другом. Когда эта неисправность разовьется до определенной степени, произойдет межвитковое замыкание. В результате появления этого уменьшится эффективное магнитное поле генератора, и повлияет реактивная мощность генератора. Это приводит к дисбалансу в магнитной цепи, что вызывает вибрацию, а затем будут создаваться «монопольный потенциал» и «монопольный ток», которые серьезно намагничивают вал генератора. Кроме того, частичный перегрев в месте повреждения может распространяться на замыкание на землю в обмотках ротора.

3. Анализ электромагнитных характеристик обмотки ротора генератора при межвитковом замыкании на основе МДС

3.1 Анализ МДС при межвитковом замыкании обмотки ротора

Пространственное распределение МДС в обмотках ротора показано на рисунке 1 Как и на рис. 1 (b), при нормальном функционировании блоков генератора пространственное распределение Mmf трапециевидно, без учета незначительных прерывистых колебаний mmf, вызванных канавками. Частично потеряется МДС, а в обмотках ротора произойдет короткое замыкание. Этот вид потерь приведет к частичной потере короткозамкнутого магнитного полюса, так что среднее значение и усиление короткозамкнутого магнитного полюса уменьшится, как показано на рисунке 1 (c). Поэтому пространственное распределение МДС при межвитковом замыкании можно рассматривать как при размагничивании. Таким образом, эквивалентное воздействие КЗ можно рассматривать как МДС с противоположным направлением, добавляющим к основной МДС КЗ.

МДС обмотки ротора в нормальных условиях представлена, МДС, вызванная короткозамкнутыми витками, представлена, после короткого замыкания, МДС ротора меньше прежнего значения.

Рисунок 1. Пространственное распределение МДС в обмотках ротора

Рисунок 2. Вектор магнитно-электронного потенциала генераторов с учетом насыщения 2 .

Основная составляющая МДС воздушного зазора определяется возбуждающей основной составляющей МДС и реакцией якоря основной составляющей МДС, т.е. количество обмоток ротора; возбуждающий ток; фазовый угол

на пространственно-временной векторной диаграмме такой же, как серийный номер фазы обмотки статора, коэффициент обмотки статора.

Предположим, что напряжение на клеммах, активный выход и реактивный выход являются инвариантами, тогда ток статора и угол коэффициента мощности становятся неизменными. И имеет мало отношения к уровню насыщенности. Тогда угол между и неизменен. Так что угол между и не изменится. Из-за этого неизменен. Если рабочее состояние генератора до и после повреждения обмотки ротора останется неизменным, то для выполнения условия составного потока в воздушном зазоре увеличится, но не изменится, из этого видно: связь между , , , не только показывает состояние обмотки ротора, но также отражает эффективное число витков обмотки ротора.

3. 2 Воздействие тока возбуждения на обмотку ротора Диагностика межвиткового короткого замыкания

Соотношение между , , , может отражать состояние обмотки ротора. Ток возбуждения генератора при нормальной работе можно рассчитать по математическому уравнению, а затем сравнить с измеренным током возбуждения, можно определить наличие межвиткового замыкания обмотки ротора, кроме того, можно использовать расчет относительного отклонения. оценить серьезность неисправности.

4. ANN Метод диагностики межвиткового короткого замыкания обмотки ротора генератора. напряжения и других параметров генератора, использует расчет формулы для получения тока возбуждения, который работает при нормальном течении, а затем сравнивает измерение фактического электрического тока с для диагностики межвиткового короткого замыкания обмотки ротора генераторов.

В этом методе необходимо учитывать влияние насыщения магнитного поля, а также точная математическая модель и параметры генератора. Параметр генератора также будет изменяться в зависимости от режима работы и различных условий эксплуатации. Точность онлайн-распознавания не очень высока, поэтому существует определенная погрешность.

Искусственная нейронная сеть (ИНС) не требует точной математической модели и подробных параметров генератора, при этом она не оказывает влияния на работу генератора. Требуется только точное измерение параметров терминала генератора, и это зависит от большого количества обучающих выборок. Благодаря достаточному количеству сетевых каналов можно напрямую диагностировать неисправности, работающие разными способами. Имея неисправный образец, мы можем не только диагностировать неисправности, но и оценить серьезность короткого замыкания.

Напряжение на клеммах генератора обычно является номинальным напряжением, которое можно считать постоянным. Согласно анализу базового генератора магнитного поля, определенное будет соответствовать определенному, а именно определенному. Таким образом, отношение и может отражать межвитковое короткое замыкание с параметром генератора, , как импорт ИНС, и круги межвиткового короткого замыкания имеют процент от общего числа полных кругов % как выход.

Ключом к диагностике неисправности, которую выполняет ANN, является получение образцов поезда. Выбор нормальных выборок может включать различные выборки при нормальной работе на диаграмме P-Q генератора, но на реальной электростанции для обеспечения «эргодичности» выборок мы могли определять параметры генератора с долгими часами работы в нормальных условиях.

Для оценки серьезности неисправности генератора и количества витков короткого замыкания необходимы образцы неисправных генераторов. Условно говоря, получить образцы генераторов в нормальных условиях эксплуатации по-прежнему легко, но получить образцы неисправностей генератора обычно очень сложно. Общий метод заключается в том, чтобы провести разрушающий эксперимент в лаборатории динамического моделирования, фиктивно соединив несколько витков обмоток ротора генератора. Этот вид метода едва ли может быть осуществлен на технике.

В данной работе методом балансировки МДС получен образец неисправности генератора при межвитковом замыкании обмотки ротора. Предположим, что при номинальном режиме генератора происходит межвитковое короткое замыкание, до и после короткого замыкания , , постоянны. Анализируя магнитное поле, мы можем знать, что магнитное поле будет поддерживаться постоянным, и предположим, что витки короткого замыкания от общего числа обмоток ротора составляют %, после неисправности ток возбуждения составляет:

где, — номинальное значение тока возбуждения.

Меняя количество витков КЗ, мы получим серию неисправных образцов. А также мы можем приобрести бракованные образцы в различных условиях эксплуатации.

5. Моделирование

Чтобы проверить достоверность этого метода, мы можем принять параметры генератора культурного наследия [9], см. Таблицу 1; а затем взять его нормальные рабочие образцы. Номинальные условия срабатывания образца неисправности можно увидеть в таблице 2. В таблице 2 α % представляет собой долю коротких витков в процентах от общего числа витков обмотки ротора. Мы можем провести обучение сети, а затем провести диагностику неисправностей; примеры неисправностей можно увидеть в таблице 3. Из таблицы 3 α% (фактическое значение) представляет собой количество фиктивных коротких витков в процентах от общего числа витков обмотки ротора в лаборатории динамического моделирования. a% (эмуляция) — это количество коротких витков, смоделированных компьютером, в процентах от общего числа витков обмотки ротора.

Здесь используется искусственная нейронная сеть с обратным распространением (BP), а активная функция использует функцию S-типа. Сеть BP использует 3 уровня. Как показано на рисунке 3, первый слой имеет три узла импорта, слой скрытия — четыре узла, а слой экспорта — один узел. Параметры генератора содержат активную мощность, реактивную мощность, ток возбуждения, и все эти параметры являются нормированными величинами. В таблице 3 показаны результаты, смоделированные с помощью MATLAB. Согласно этому, фактические результаты подтвердили диагнозы сети BP.

Одним словом, этот метод реализовал прямое определение серьезности неисправности и решение проблемы сбора образцов неисправности, которые трудно получить.

В конкретном процессе ток и напряжение на клеммах обмоток статора измеряются с помощью CT (трансформатора тока) и PT (трансформатора напряжения), а ток возбуждения измеряется преобразователем тока. Здесь выберите CT и PT, используемые для измерения параметров системы, в качестве измерительного оборудования. Мощность генератора и уровень напряжения определяют их выбор. А для измерения в обмотке ротора используется преобразователь тока Холла производства швейцарской фирмы LEM. Параметры и используются для расчета как активной мощности, так и реактивной мощности.

После тренировки этот метод применяется ко всем видам нагрузки. Измерив и нормального генератора во всех рабочих состояниях, мы можем получить соответствующие и расчетным путем. Обучение ИНС необходимо и для получения взаимосвязи между параметрами (и) во всех рабочих состояниях.

5. Выводы

Хотя ИНС применяется для диагностики неисправности генератора, самой сложной частью является получение

Рисунок 3. Принципиальная схема ИНС

Таблица 1. Параметры синхронной машины

Таблица 2. Диагностические паттерны при обучении нейронов среди обучающих выборок . В этой статье анализируется межвитковое замыкание генератора из-за неисправности обмотки ротора и в соответствии с определенной работой генератора, а именно: активная мощность, реактивная мощность, напряжение на клеммах остаются постоянными, а ток возбуждения увеличивается, но МДС остается постоянной.

Неисправные образцы получены путем прямого расчета, межвитковое короткое замыкание обмотки ротора диагностируется с использованием искусственной нейронной сети, и мы можем напрямую получить информацию об уровне серьезности неисправности. Этот метод позволяет избежать экспериментов с повреждением и удобен в технике.

Недостаток этого метода в том, что он не мог найти ошибочное положение. После диагностики и подтверждения наличия неисправности, если мы помогаем ей другими способами, такими как метод бегущей волны, можно определить местонахождение неисправности.

ССЫЛКИ

1. В. Дж. Ван и Л. Гуй, «Современное состояние и улучшение релейной защиты для крупногабаритного генераторного трансформатора мощностью 600–1000 МВт», Huadian Technology, Vol. 30, № 1, стр. 5–8, 2008 г.
2. В. К. Ли, «Профилактика и диагностика неисправностей турбогенератора», Пекин: Издательство китайской электроэнергии, 2002 г.
3. С. Ван, Х. М. ЛИ и Ю. Г. ЛИ, « Анализ вибрационной характеристики генератора при межвитковом замыкании обмотки ротора // Труды ВСЭЭ. 25, № 10, стр. 122–126, 2005.
4. HW Fang, CL Xia и J. Xiu, «Анализ электромагнитного момента генератора при межвитковом коротком замыкании обмотки якоря», Труды CSEE, Vol. 27, № 15, стр. 83–87, 2007.
5. Г. Г. Мао, «Причины отказов турбогенераторов большой мощности в Китае», Power System Technology, Vol. 24, No. 11, pp. 1–7, 2000.
6. RJ Streifel, RJ Marks II, and M.A. EI-Sharkawi, “Обнаружение короткозамкнутых витков в обмотке возбуждения роторов турбогенераторов с использованием новых детекторов разработки и полевых испытаний”. тест», IEEE Trans on Energy Conversion, Vol. 11, № 2, с. 312–317, 1996.
7. Кулкарни А.С., Эль-Шаркави М.А., Маркс II Р.Дж., Андекслер Г., Цзянь X., Керзенбаум И. Разработка методики оперативного обнаружения коротких замыканий в обмотках возбуждения роторов турбогенераторов: Проектирование и тестирование схемы», IEEE Trans on Energy Conversion, Vol. 15, № 1, стр. 8–13, 2000 г.
8. С. Э. Гуттормссон, Р. Дж. Маркс II и М. А. Э. И-Шаркави, «Эллиптическая группировка новизны для оперативного обнаружения коротких витков возбужденных вращающихся роторов», IEEE Transactions on Преобразование энергии, Vol. 14, № 1, с. 16–22, 1999.
9. Д. В. Окл, И. Э. Д. Пикап и Р. Шаттлворт, «Новый подход к обнаружению межвиткового замыкания в обмотке возбуждения генератора переменного тока», IEE Proc., Gener., Transm., Distrib., Vol. 142, No. 2, pp. 97–102, 1995.

ПРИМЕЧАНИЯ

^* Этот рабочий проект был поддержан Национальным фондом естественных наук Китая (№ 50477010), Программой фонда Министерства образования Китая для выдающихся молодых учителей. в Университетах и ​​Фонде важных естественных наук Университета Хохай.

ИСПЫТАНИЯ РОТОРА ГЕНЕРАТОРА — Sidewinders LLC

Прежде чем мы поговорим об испытании ротора генератора, давайте убедимся, что мы все согласны с тем, что делает ротор. Во-первых, давайте начнем с быстрого обсуждения терминологии. Некоторые OEM-производители, такие как GE, называют вращающуюся часть генератора полем. Другие, такие как Siemens, называют его ротором. Оба правильны, но оба имеют свои ограничения. «Ротор» удобен тем, что говорит нам о том, что это вращающийся компонент. «Поле» говорит нам, что это электромагнит постоянного тока с кратным количеством двух полюсов. «Ротор» и «поле» путаются, когда мы говорим о бесщеточном возбудителе, в котором поле (часть постоянного тока) стационарно, а якорь (часть переменного тока) является ротором. Правильный термин с точки зрения электротехники — «поле», тогда как термин «якорь» всегда относится к компоненту переменного тока, независимо от того, является ли он неподвижным или вращающимся. Ротор передает свой крутящий момент статору посредством блокировки или синхронизации вращения своего магнитного поля с вращением статора. Сила этой магнитной блокировки пропорциональна тому, какой ток мы заставляем проходить через ротор. Мы также можем влиять на напряжение сети, если сеть мала по сравнению с мощностью генератора, ИЛИ, в случаях, когда генератор подключен к бесконечной сети, мы не можем заметно поднять напряжение сети, но мы можем помочь сети путем экспорта VAR. Тема VAR — тема, заслуживающая отдельного обсуждения — в другой раз.

В агрегате на 60 Гц магнитное поле ротора совершает 60 оборотов в секунду, магнитное поле статора также совершает 60 оборотов в секунду. Если выключатель генератора разомкнут и возбуждение включено, генератор будет производить полное номинальное напряжение и нулевой ток.

При разомкнутом выключателе или если блок находится в небольшой островной сети, где он является основным или единственным генератором (изохронный режим), повышение возбуждения приведет к немедленному повышению напряжения в сети.

В отличие от статора, где практически все обмотки скрыты под множеством слоев слюдяной и эпоксидной изоляции, обмотки ротора открыты для окружающей среды и имеют минимальную изоляцию. По этой причине роторы особенно уязвимы к замыканиям на землю и межвитковым замыканиям («закороченным виткам»).

Как и при любом тестировании генераторов, цели достаточно ясны:

• Проверить, что все изоляторы должным образом изолируют;
• Убедитесь, что все проводники работают правильно

Не более того! В конце концов, мы говорим о меди, стали и изоляции.

Существует множество тестов, которые OEM-производители требуют для роторов во время устранения неполадок или перемотки, но наиболее распространенными являются следующие тесты технического обслуживания:

• Испытание сопротивления изоляции и поляризации («Megger & P.I.»)
• Испытание сопротивления постоянному току
• Испытание сопротивления переменному току
• Испытание RSO

При выполнении и оценке этих испытаний компания Sidewinders следует рекомендациям IEEE 56 — §8. 2 и OEM.

Ниже приведены краткие сведения о каждом из вышеперечисленных тестов и о том, как Sidewinders оценивает данные.

Тест сопротивления изоляции и поляризации

Этот тест, который чаще всего называют «мегомметром и PI», является очень коротким, простым и безопасным тестом, который дает нам много информации о системе изоляции за относительно короткий промежуток времени. «Мегомметровая» часть испытания состоит в подаче постоянного напряжения на испытуемую обмотку. Для большинства статоров 13 800 и более большинство OEM-производителей требуют выдержки 5000 в течение 10 минут. Для обмоток ротора стандартным напряжением является 500 В постоянного тока.

При объяснении концепций электротехники полезно провести аналогию с водопроводной системой, понятной каждому. Обычный садовый шланг с нулевым давлением и клапаном, закрытым на другом конце, набухнет при первом включении воды, и вы можете услышать и почувствовать, как вода устремляется в шланг, хотя с другого конца ничего не выходит. из-за закрытия клапана. Сравнивая напряжение с давлением, электрическая обмотка имеет аналогичный зарядный ток, когда мы впервые прикладываем напряжение мегомметра. Несмотря на то, что система представляет собой разомкнутую цепь, каким-то образом в ней все еще протекает ток! Это связано с тем, что молекулы изоляции переориентируются так, что диполь выравнивается с электрическим полем, которое нагружает изоляцию. Поскольку изоляция электрически «растягивается» так же, как садовый шланг немного набухает, противодавление в шланге отталкивается, чтобы воспрепятствовать попаданию потока дополнительной воды, поскольку давление выравнивается с давлением источника (крана / мегомметра) (60 PSI / 5000 В постоянного тока). Это приведет к увеличению показаний сопротивления на испытательном наборе, что со временем приведет к более высоким значениям сопротивления. К концу 10-минутного периода «выдержки» зарядный ток обмотки практически снизится до нуля, и любой оставшийся ток утечки будет считаться следствием дефектов изоляции обмотки.

Индекс поляризации (PI) рассчитывается как отношение 10-минутного сопротивления к 1-минутному сопротивлению. На статорах вы хотите увидеть улучшение как минимум на 100 % за десятиминутный период или PI = 2,0 или выше. На роторах из-за открытой системы изоляции ожидается более низкий PI, хотя нам нравится видеть 2,0 или выше, гораздо чаще можно увидеть PI в диапазоне 1,2–1,5. Эти показания приемлемы до тех пор, пока фактическое значение мОм достаточно велико. Sidewinders имеет дополнительные критерии OEM для интерпретации низких значений PI.

Тест сопротивления постоянному току

Этот тест очень прост. С помощью цифрового омметра низкого сопротивления (ДЛРО) подаем ток силой 10 ампер через цепь обмотки ротора и измеряем падение напряжения. Прибор берет эти данные и, используя закон Ома, рассчитывает сопротивление. Из-за термических свойств меди сопротивление сильно зависит от температуры, поэтому недостаточно просто записать значение сопротивления — необходимо также записать температуру обмотки. Сегодня вы можете тестировать устройство на открытом воздухе при температуре 75 градусов по Фаренгейту и получить определенное тестовое значение, а следующий человек может протестировать устройство в середине января и получить гораздо более низкое значение. Sidewinders всегда преобразовывает фактическое сопротивление в то, которое было бы, если бы оно было взято в

25 C. Эта стандартизация позволяет сравнивать все данные испытаний по принципу «яблоки с яблоками».

Этот тест важен, поскольку он позволяет нам увидеть, есть ли какие-либо изменения в сопротивлении со временем, с момента предыдущего теста или с даты изготовления. Сопротивление обмотки редко снижается — если что-то идет не так, оно обычно растет. Сопротивление возрастает, когда паяные соединения начинают выходить из строя или когда изнашиваются посеребренные поверхности. В случаях, когда сопротивление падает, мы можем заподозрить короткое замыкание витков.

Испытание полного сопротивления переменному току

Испытание полного сопротивления переменному току используется для выявления признаков короткого замыкания витков ротора. Тест выполняется путем приложения переменного напряжения к обмотке возбуждения и повышения его с шагом 10 вольт до 100-120 вольт или до достижения максимального тока. Измеряем ток на каждом шаге. Используя закон Ома, мы вычисляем импеданс Z=V/I, где Z — величина комплексного импеданса (Z=R + jwL), резистивная и индуктивная составляющие), V = приложенное напряжение и I = результирующий ток.

По мере повышения напряжения разность напряжений на каждом витке обмотки также увеличивается. При низких напряжениях мы часто не видим межвиткового замыкания до тех пор, пока напряжение не поднимется до точки, когда рубашка начинает проводить. В этой точке перехода мы увидим скачкообразное изменение импеданса. Мы увидим ступеньку на графике.

Другой способ, которым мы анализируем данные, состоит в том, чтобы увеличивать их с шагом в 10 вольт, а затем уменьшать их с шагом в 10 вольт. Обычно данные показывают некоторый гистерезис, что является нормальным и ожидаемым. Важной частью является то, что данные начинаются и заканчиваются в одной и той же точке. Замкнутый путь — это хорошо: путь, который начинается и заканчивается в двух разных точках, наводит на мысль о коротких поворотах. Из-за гистерезиса важно, чтобы при повышении напряжения между шагами мы не возвращались назад, если превышаем тестовое значение. Другими словами, если мы пытаемся набрать 20 вольт, но выходим за рамки 21,05 вольт, мы не идем назад и пытаемся настроить ровно 20 вольт. Гистерезис приведет к протеканию тока, отличного от того, если бы мы не откатились назад!

В тех случаях, когда подозревается короткое замыкание, мы обычно вызываем тест RSO, чтобы подтвердить это. Философия Sidewinder заключается в том, чтобы не отдавать устройство на перемотку без проведения дополнительных испытаний для подтверждения неисправности. Вот где тест RSO пригодится!

Тест RSO

RSO расшифровывается как Recurrent Surge Oscillography. RSO — это низковольтный тест, при котором последовательность высокочастотных (РЧ) импульсов подается на один конец ротора и определяется форма волны энергии, выходящей с другого конца.