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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS DE VERIFICATION DE BOBINAGES.
La présente invention concerne les appareils d. détection de courts-circuits dans les bobinages,, par exemple les courts-circuits causés par un contact métal sur métal entre spires ou par un isolement insuffisant entre spires.
Suivant la présente invention, un appareil de détection de courtscircuits dans les bobinages comprend un générateur d'impulsions de tension appliquées au bobinage à vérifier.,, et un moyen pour déceler les variations de la tension inverse due à l'extra-courant de ruptureo
Dans une forme d'exécution de l'invention.,, l'appareil détecteur de courts-circuits dans les bobinages comprend un moyen de charge d'un con- densateur, un moyen pour décharger le condensateur dans un circuit de vérification contenant le bobinage à vérifier ou couplé à celui-ci, et un moyen pour déceler les variations de la tension inverse à laquelle le condensateur se charge à cause de l'extra-courant de ruptureo
Grâce à l'appareil précité.
le bobinage à vérifier peut être soumis à des impulsions de tension de courte durée d'une amplitude aussi élevée qu'il le faut., sans échauffement appréciable. Normalement cette tension doit être supérieure à la tension la plus élevée appliquée au bobinage en service.
Un champ magnétique s'établit autour du bobinageo L'expérience a montré que la forme de ce champ et l'énergie emmagasinée sont différentes suivant qu'il y a. ou non,, un court circuit dans le bobinageo A la fin de l'impulsion, une tension inverse est produite par l'extra-courant de rupture, c'est-à-dire par la disparition du champ magnétique, L'amplitude de la tension inverse dépend de l'énergie emmagasinée dans le champ magnétique et peut servir à indiquer la présence ou l'absence d'un court-circuit dans le bobinage,, du fait qu'elle est égale à ou différente d'une tension de réfé- rence,
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Pour vérifiei un bobinage d'induite le circuit dans lequel le condensateur se décharge peut comprendre une bobine couplée à un noyau aimantable à entrefer dans lequel on place l'induit à vérifier. Quand un induit est placé dans l'entrefer du noyau. son enroulement est magnétiquement couplé au circuit du condensateur,,
La décharge du condensateur fait circuler du courant dans la bobine et un champ magnétique remplit l'entrefer contenant l'induit, induisant une impulsion de tension dans celui-ci.
La forme du champ magnétique dépend de l'état de l'enroulement d'induit et surtout de la présence ou de l'absence de courts-circuits et, comme précédemment. cette condition est indiquée par l'amplitude de la tension inverse à laquelle le condensateur est chargé après décharge.
Des moyens peuvent être prévus pour faire tourner continuellement l'induite une série ininterrompue d'impulsions étant appliquée à la bobine.
De cette manière. tous les bobinages de l'induit peuvent être vérifiés par une série d'essais; chaque bobine est essayée quand elle se trouve près ou dans la position dans laquelle la tension maximum y est induite par le champ magnétiqueo
Le moyen de détection peut comprendre une lampe à laquelle la tension du condensateur est appliquée à travers un circuit d'écrétage de grille, de manière à supprimer le potentiel de charge du condensateuro En étudiant convenablement le moyen détecteur, on peut obtenir une indication visuelle de la présence ou de l'absence d'un court-circuit dans le bobinage.
Des moyens peuvent être inclus pour charger le condensateur à l'aide d'une source de courant alternatif, à travers un redresseur, et pour connecter ensuite le condensateur de façon qu'il se décharge dans le circuit de vérification. Le circuit de décharge du condensateur peut contenir un thyratron. De cette manière,,, le courant inverse peut circuler dans le sens voulu pour charger le condensateur en sens Inverse, sans que celui-ci puisse se décharger. Le thyratron peut être alimenté par la source de courant alternatif de charge du condensateur. Les opérations sont ainsi bien synchronisées,
Suivant un autre aspect de l'invention, on détecte les courtscircuits dans les bobinages au moyen d'appareils du type précité.
L'invention peut être mise en application de différentes façons; une forme d'exécution déterminée est décrite ci-après à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels g
La Figo 1 est un schéma d'un appareil conforme à l'invention appliqué au cas de vérification des induits de moteurs.
La Fig. 2 est un graphique de formes d'onde montrant certaines conditions de tension régnant dans l'appareilo
La Figo 3 représente une série d'étapes de transformation d'une partie d'une forme d'onde contenant de 1'information, et
La Figo 4 est un circuit représentant une modification à une partie de la Figo 1 connectée directement à un bobinage à vérifier.
L'appareil représenté à la Figo 1 sert à vérifier un induit de moteur. L'induit de moteur entier 1 à vérifier est inséré longitudinalement entre les pôles d'un noyau magnétique représenté ici sous la forme d'un inducteur de moteur ordinaire 2, l'arbre du moteur 3 reposant dans des blocs en V 4 et étant pris, à une extrémité, dans un accouplement d'entrai- nement 5 solidaire de l'extrémité de l'arbre 6 d'un moteur d'entraînement avec réducteur de vitesse 7. Le moteur d'entraînement avec réducteur de vi-
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tesse 7 est alimenté par une ligne à courant alternatif 60 cycles 8 comman- dée par un interrupteur principal bipolaire 9.
Un des conducteurs 10 ali- mentant le moteur 7 comprend un interrupteur 11. et l'autre conducteur 10 comprend un interrupteur normalement fermé 12 shunté par un interrupteur de démarrage normalement ouvert 13 à commande manuelle.
Quand on vérifie un induit,il faut généralement lui faire fai- re plusieurs tours complets., de manière à être certain que chaque conduc- teur soit soumis à plusieurs opérations de vérification. A cet effet, l'ar- bre du moteur entraîne un engrenage réducteur 14 portant une came 15 venant toucher un levier de commande 16 de l'interrupteur 12, de manière à ouvrir celui-ci après un nombre déterminé de révolutions complètes de l'arbre 6, trois par exempleo L'appareil est ainsi arrêté par l'interrupteur 12 qui déconnecte le moteur d'entraînement 7. Pour mettre l'appareil en marche., l'opérateur enfonce l'interrupteur 13 qui shunte l'interrupteur 12, jusqu'à ce que la came 15 se dégage du levier 16, après quoi on peut lâcher l'interrupteur 13.
L'inducteur 2 comporte un enroulement classique L dont une extrémité est mise à la terre et l'autre extrémité est reliée à un condensateur principal de charge et d'impulsion C shunté par une résistance élevée 18.
Un transformateur variable 20 est connecté à la ligne d'alimentation 8 et à l'enroulement primaire d'un transformateur de charge 21. L'enroulement secondaire du transformateur 21 a une extrémité mise à la terre et l'autre extrémité reliée à l'anode d'une diode 22. La cathode de la diode 22 est connectée au condensateur C et à l'anode d'un thyratron interrup- teur 23 dont la cathode est mise à la terreo
Un transformateur 24, dont l'enroulement primaire est connecté à la ligne d'alimentation 8, commahde l'allumage du thyratron 23.
L'enroulement secondaire du transformateur 24 a une prise médiane reliée, par une résistance de polarisation 8, à la terreo Une extrémité de l'enroulement secondaire du transformateur 24 est connectée à l'anode d'une diode 25 dont la cathode est reliée à la terre par une résistance 26 et à la prise médiane par un condensateur de filtrage 27. La motié de 1'enroulement secondaire. avec la diode.,, produit un courant redressé allant de la terre, par la résistance de polarisation 28, à la prise médiane et filtré par le condensateur 270
L'autre extrémité de l'enroulement secondaire du transformateur 24 est mise à la terre par un diviseur de tension comprenant une paire de résistances 30 et 29 dont le point commun est relié à la grille de commande du thyratron 23.
Le potentiel de grille du thyratron comprend une composante alternative due à cette seconde moitié de l'enroulement secondaire du transformateur 24 et superposée à la composante en courant continu circulant de la terre à la prise médianeo Ceci est représenté par l'onde sinusoïdale 32. à la Figo 2. dont l'axe de symétrie est négatif par rapport à la terre.
La tension de sortie de l'enroulement secondaire du transformateur 21. appliquée à la diode 22. est représentée par l'onde sinusoïdale 33. à la Fig.2, dont l'axe de symétrie se trouve au potentiel de terreo L'arrangement doit être tel que le thyratron ne puisse être rendu conducteur pendant que la diode 22 est conductrice, sinon ces deux éléments constitueraient un courtcircuit aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur 21.
A cet effetle déphasage de la tension appliquée à la grille du thyratron doit être suffisant pour maintenir la grille en-dessous de la tension critique de grille pour la tension anodique de thyratron appliquée, notamment la tension du condensateur, jusqu'après le moment où l'anode de la diode 22 est rendue négative et la diode 22 non conductriceo Les transformateurs 21 et 24 doivent être connectés de façon que leurs sorties soient déphasées en-
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tre elles de 1800. Les valeurs des résistances et du condensateur 27 associés à la diode 25 sont choisies de façon que la tension de grille de thyra- tron atteigne sa valeur critique environ un huitième de cycle après que 1a diode 22,est devenue non conductrice,
Le laps de temps entre la valeur de pointe de l'onde de tension 33. quand le condensateur C est chargé à sa valeur positive maximum, et le moment où la diode 22 devient non-conductrice., est un temps d'attente pendant lequel la tension du condensateur est indi- quée par la forme d'onde 34 de la Figo 2. c'est-à-dire que le condensateur garde sa charge positive maximum quand la diode 22 devient non conductrice.
Quand la tension de grille du thyratron atteint sa valeur critique et rend le thyratron conducteur, le condensateur C se décharge avec une extrême rapidité dans le thyratron et la bobine L. c'est-à-dire que le condensateur la bobine L et le thyratron 23 constituent un circuit fermé,
Celui-ci contient aussi l'induit à vérifier à cause du couplage magnétique avec la bobineo La bobine L et l'induit 1 constituent en fait un transformateur soumis à une impulsion extrêmement rapide de tension élevée au moment de la décharge du condensateuro La décharge du condensateur dans la bobine L crée un champ magnétique qui entoure l'induit à vérifier et induit une impulsion de haute tension dans les conducteurs de l'induit qui coupent les lignes de force de ce champo L'impulsion de tension induite dans les conducteurs de l'induit soumet l'isolant de l'induit à une
contrain- te et vérifie sa qualitéo Si l'induit est en court-circuit par contact métal sur métal ou par piqûre de l'isolante le courant résultant déforme le champ magnétique établi par la bobine Lo Après décharge du condensateur C. le champ magnétique induit par la décharge dans la bobine L disparait, tendant à maintenir la circulation du courant dans le sens de la décharge originale, ce qui provoque une charge inverse du condensateur Co Si l'induit vérifié est normal, la tension inverse aux bornes du condensateur C se présente sous la forme de l'excursion négative 35 de la forme d'onde 34o Si l'induit vérifié est en court-circuit... l'excursion négative de la forme d'onde 34 sera plus grande ou plus petite que l'excursion 35.
comme représenté par les parties de forme d'onde en pointillé 36 et 37. En générale un court-circuit simple dans un induit produit une excursion comme en 36. tandis qu'un court-circuit multiple peut produire une excursion comme en 37. Comme le thyratron 23 ne peut conduire le courant dans le sens voulu pour enlever la tension inverse emmagasinée par le condensateur C. celui-ci garde cette tension jusqu'à ce que l'anode de la diode 22 devienne plus positive que sa cathode connectée à C. au début d'une nouvelle période de charge.
A la fin de la période d'impulsion extrêmement courte.,, le courant est interrompu et le thyratron se désionise se préparant à la période d'impulsion suivanteo La polarisation de grille du thyratmn 23 est bien endessous de la tension d'allumage,, au moment où la diode 22 redevient conduc- triceo La tension inverse aux bornes de C donne le réduit de la vérification de l'induit dont l'état est signalé à l'obturateur.
Le courant de charge du condensateur G qui traverse la diode 22. traverse aussi la bobine L. mais la vitesse de variation de ce courant est trop faible pour affecter notablement l'induit 1.
Le transformateur 20 est réglé de façon que la charge établie sur le condensateur 0 produise, dans les conducteurs d'induit, une impulsion de tension suffisante pour solliciter l'isolant des conducteurs d'induit à un degré correspondant à un coefficient de sécurité en rapport avecla construction et la tension de survice nominale de l'induito Les impulsions de tension sont de très courte durée comparativement aux intervalles entre impulsions successives; par exemple dans le cas de soixante impulsions par seconde.. chaque impulsion de tension a une durée de l'ordre de quelques centaines de microsecondes.
La période pendant laquelle une tension inverse apparaît aux bornes du condensateur C. est comparativement longue, comme les parties 35, 36 ou 37 de la forme d'onde 34 le montrento
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Si l'appareil à impulsions est alimenté en courant à 60 cycles.,, il y a soixante cycles de vérification par seconde.
L'induit à vérifier ac- complit environ soixante révolutions par minute soit une révolution par se- condeo Si l'induit vérifié fait trois tours complets avant que la came 15 ne coupe le moteur 7, il reçoit environ cent quatre vingt impulsions et on est assuré ainsi que chaque conducteur de 1?induit est soumis à plusieurs impulsions quand il est inductivement couplé au maximum à l'inducteur 20
Les valeurs précitées sont données à titre d'exemple seulement d'autres fréquences d'impulsions de velification et d'autres vitesses de rotation d'induit pouvant être utilisées,, si on le désireo
S'il y a court-circuit dans un bobinage soumis à vérification, le champ magnétique entourant le bobinage est anormal et produit une va- riation de la tension inverse aux bornes du condensateur C.
par rapport à la tension inverse due à un bobinage normalo Le condensateur C. la bobine L et le noyau magnétique 2 constituent donc en partie un moyen de détection des variations,produites par un court-circuit dans un bobinage vérifié,, La durée de la variation de champ est extrêmement brève., mais la tension inverse du condensateur se maintient pendant un temps relativement long, ce qui facilite le fonctionnement d'un système détecteur et indicateur qui mesure et reproduit l'amplitude de la tension inverseo
L'amplitude de la tension inverse aux bornes du condensateur c est détectée et reproduite par un appareil de mesure à indication visuelle, au moyen d'un mécanisme qui sera décrit maintenanto La ligne reliant le condensateur C à la cathode de la diode 22.
est connectée à la grille d'une triode 40. par l'intermédiaire des résistances 41 et 42 reliées en série et dont le point ccmmun est mis à la terre par une résistance variable 43. La cathode de la triode amplificatrice 40 est mise . la terre,,, et son anode est reliée, par une résistance de charge 44. à une source convenable de tension anodique positive fixe B+o Les résistances 41.
42 et 43 sont soumises à la tension de charge du condensateur de la diode 22 pendant la charge et aussi pendant le temps de repos représenté par le palier horizontal positif de la forme d'onde 34o La valeur élevée de ces résistances empêche toute décharge notable du condensateur C pendant le temps de reposo L'amplificateur 40 travaille sans polarisation statique et est saturéo La forme de la tension d'entrée appliquée par le condensateur C à la résistance 41 est représentée par la forme d'onde 34 de la Figo 3. qui est une réplique de la forme d'onde 34 de la Figo 2.
En 36 et 37 sont représentées les excursions de tension négative anormales indiquant un état anormal de l'induito
La chute de tension dans les résistances 41 et 42 due au courant de grille circulant durant les excursions positives de l'onde de tension 34 a pour effet., en substance, d'éliminer l'excursion positive sans signification de la forme d'onde 34 de la polarisation de grille; c'est-à-dire que l'excursion positive de la forme d'onde 34 est écrêtée par courant de grilleo Le diviseur de tension constitué par les résistances 41 et 43 est utilisé pour réguler l'intensité du signal appliqué à la grille de la triode 40;
en d'autres mots,, la tension d'entrée effective sur la grille de la triode 40 est représentée par la forme d'onde 46 de la Figo 3. qui consiste, en substance, en la partie négative de la forme d'onde 34.
Quand la grille de la triode devient négative. le courant anodi- que décroît et la tension anodique augmente.. ce qui donne la forme d'onde de sortie 47 de la Figo 3. La forme d'onde 47 et les suivantes de la Figo3 sont tirées de la forme d'onde 34 et ont des valeurs de pointe variables indiquant les conditions d'un induit; ces valeurs de pointe portent les références 35, 36 et 37 et doivent être prises comparativement à l'excursion négative variable de la forme d'onde 34.
L'anode de la triode 40 est connectée, par un condensateur 48. à la cathode d'une diode 49 dont l'anode est mise à la terreo La cathode de la diode 49 est reliée, par une résistance 51. à la grille d'une triode 52. et par une résistance 53 à la terreo L'effet du condensateur 48. de la
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diode 49 es de la résistance 53 est de rapporter la forme d'onde 47 à la terre, de sorte que l'entrée appliquée à la résistance 51 et à la grille de la triode 52 est représentée par la forme d'onde 55 de la Fig. 3. Toute excursion négative de la feme d'onde produite aux bornes du condensateur 48. est mise à la terre par la diode 49.
Les excursions positives de la forme d'onde 47 apparaissent aux bornes de la résistance 53. de manière à. appliquera à la grille de la triode 52. un signal positif représenté par la farme d'onde 55 de la Fig. 3.
L'anode de la triode 52 est connectée, par l'intermédiaire d'une résistance variable 57. à un milliampèremètre 58. La cathode de la triode 52 est reliée à une résistance variable 59 dont une extrémité est mise à la terre et l'autre extrémité est reliée à une résistance 60. La résistance 60 et le milliampèremètre 58 sont connectés à la source de tension anodique B+o Le diviseur de tension constitué par les résistances 59 et 60 reliées en sérier polarise la triode 52 bien en-dessous du cutt-offo La valeur de cette polarisation est réglée par la résistance variable 59 en fonction de l'intensité de signal d'entrée appliqué à la grille de la triode déterminée par un essai de vérification déterminé.
Le procédé utilisé consiste à polariser la triode 52 en-dessous de la tension minimum produite par tout défaut possible dans un induit vérifié. Dans ces conditions.,, un induit subissant une vérification.;, fait varier la polarisation de grille de la triode 52 et donne des courants anodiques variableso
Ces courants anodiques sont représentés par la forme d'onde 61 de la Figo 3. si par exemple, l'aiguille du milliampèremètre 58 va à fond d'échelle pour un courant anodique d'un milliampère dans la triode 52, on polarise celle-ci. par exemple de façon qu'un bobinage d'essai normal donne une déviation d'environ 0,5 milliampère,, représentée par le trait plein 35 de la forme d'onde 610 Une pièce court-circuitée produisant une tension inverse anormalement élevée sur le condensateur principal C.
fera dévier l'aiguille du milliampèremètre 58. en substanceà fond d'échelle comme représenté par le trait en pointillé 36 de la forme d'onde 61. Une pièce court-circuitée donnant une tension inverse,, sur le condensateur C. inférieure à la normaleprovoquera une déviation de l'aiguille du milliampèremètre 58 inférieure à 0,5 milliampère, comme représenté par le trait en pointillé 37 de la forme d'onde 610
Il ressort de ce qui précède que l'appareil de l'invention permet à un induit normal ou acceptable de produire une certaine déviation fixe de l'aiguille du milliampèremètre 58. tandis qu'un court-circuit produit une déviation plus grande ou plus petite du milliampèremètre 580
L'expérience a montré qu'il y a.
en pratiquepour chaque type d'induite une plage relativement étroite du milliampèremètre correspondant à l'état normal ou acceptable de l'induit considérée Une déviation de l'aiguille du milliampèremètre en dehors de cette plage normale indique divers types de courts-circuits qui justifient le rebut de l'induit soumis à vérificationo
En outre, l'induit vérifié accomplit une ou plusieurs révolutions complètes pendant le cycle d'essai et le bobinage court-circuité passe d'une position où il coupe le flux engendré à une position où il est parallèle aux lignes de force.
Par conséquent, l'aiguille du milliampèremètre monte et descende attirant l'attention sur le défaut constatée
L'invention a été décrite dans son application à un problème particulier., notamment la vérification d'un induit à noyau de fer composé d'un grand nombre de bobines,, qui peut donc facilement être le lieu d'un ou de plusieurs types de courts-circuits. La Fig. 4 représenté une autre forme d'exécution de l'invention prévue pour vérifier une simple bobine de tout genre.
Comme cette forme d'exécution est semblable.,, en tous pointsà celle de la Figo 1. sauf en ce qui concerne la manipulation de la bobine à
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vérifier, seules les connexions de condensateur et de bobine sont représen- téeso Les parties communes aux Figso 1 et 4 portent les mêmesréférences sur les deux figures
La bobine 73 à vérifier est connectée à des bornes 70 et 71 per- mettant de connecter et déconnecter la bobine rapidemento La borne 70 est reliée au condensateur C' et la borne 71 est mise à la terre. L'appareil est ensuite excité pendant un court moment.,, de manière à obtenir une dévia- tion lisible au milliampèremètre.
Les impulsions de décharge du condensa- teur C' produisent un champ magnétique autour de la bobine 73. et la cessa- tion du champ produit une charge inverse sur le condensateur C'. La ten- sion inverse de ce dernier est appliquée à la résistance 41' et à l'appa.- reil détecteur.. de manière à alimenter le milliampèremètre qui signale un court-circuit par une déviation anormale de 1'aiguille. comme dans le dispo- sitif de la Figo 1.
Dans chaque forme d'exécution de l'invention le bobinage ou enroulement à vérifier est soumis à des impulsions de courte durée et de haute tension et le champ magnétique du bobinage ou enroulement à vérifier est utilisé pour charger un condensateur à une tension qui se maintient pendant un temps notable., et qui est ensuite mesurée et reproduiteo L'ampli- tude de la tension indique si le bobinage ou enroulement a un court-circuit
REVENDICATIONS.
@
1.- Appareil de vérification pour la détection de courts-circuits dans les bobinagas. caractérisé en ce qu'il comprend un générateur d'impulsions de tension appliquées au bobinage à vérifier et un moyen pour déceler les variations de la tension inverse due à l'extra-courant de rupture.
2.- Appareil de vérification pour la détection de courts-circuits dans les bobinages.,, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de charge d'un condensateur,, un moyen pour décharger le condensateur dans un circuit de vérification contenant, ou couplé au bobinage à vérifier,,, et un moyen pour déceler les variations de la tension inverse à laquelle le condensateur se charge à cause de l'extra-courant de rupture.
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IMPROVEMENTS TO WINDING VERIFICATION DEVICES.
The present invention relates to devices d. detection of short-circuits in the windings, for example short-circuits caused by metal-to-metal contact between turns or by insufficient insulation between turns.
According to the present invention, an apparatus for detecting short-circuits in the windings comprises a generator of voltage pulses applied to the winding to be checked. ,, and a means for detecting the variations of the reverse voltage due to the extra breaking current.
In one embodiment of the invention, the apparatus for detecting short circuits in the windings comprises means for charging a capacitor, means for discharging the capacitor in a test circuit containing the winding. to be checked or coupled to it, and a means for detecting variations in the reverse voltage at which the capacitor charges due to the extra breaking current.
With the aforementioned apparatus.
the winding to be checked can be subjected to short-term voltage pulses of as high an amplitude as necessary, without appreciable heating. Normally this voltage should be greater than the highest voltage applied to the winding in service.
A magnetic field is established around the coil. Experience has shown that the shape of this field and the energy stored are different depending on whether there is. or not ,, a short circuit in the winding o At the end of the pulse, a reverse voltage is produced by the extra breaking current, that is to say by the disappearance of the magnetic field, The amplitude of the reverse voltage depends on the energy stored in the magnetic field and can be used to indicate the presence or absence of a short-circuit in the winding, because it is equal to or different from a voltage of reference,
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To check an armature coil, the circuit in which the capacitor is discharged can include a coil coupled to a magnetizable core with air gap in which the armature to be checked is placed. When an armature is placed in the air gap of the nucleus. its winding is magnetically coupled to the capacitor circuit ,,
Discharging the capacitor causes current to flow through the coil and a magnetic field fills the air gap containing the armature, inducing a voltage pulse in it.
The shape of the magnetic field depends on the state of the armature winding and above all on the presence or absence of short circuits and, as before. this condition is indicated by the magnitude of the reverse voltage to which the capacitor is charged after discharge.
Means may be provided to continuously rotate the armature with an uninterrupted series of pulses being applied to the coil.
In this way. all armature windings can be checked by a series of tests; each coil is tested when it is near or in the position in which the maximum voltage is induced by the magnetic field.
The detection means may comprise a lamp to which the voltage of the capacitor is applied through a gate clipping circuit, so as to suppress the charge potential of the capacitor. By studying the detector means properly, a visual indication of the presence or absence of a short circuit in the winding.
Means may be included for charging the capacitor using an alternating current source, through a rectifier, and then connecting the capacitor so that it discharges in the test circuit. The capacitor discharge circuit may contain a thyratron. In this way ,,, the reverse current can flow in the desired direction to charge the capacitor in the reverse direction, without the latter being able to discharge. The thyratron can be powered by the AC source charging the capacitor. The operations are thus well synchronized,
According to another aspect of the invention, the short-circuits in the coils are detected by means of devices of the aforementioned type.
The invention can be implemented in different ways; a specific embodiment is described below by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which g
Figo 1 is a diagram of an apparatus in accordance with the invention applied to the case of verification of motor armatures.
Fig. 2 is a waveform graph showing certain voltage conditions prevailing in the device.
Fig. 3 shows a series of steps in transforming a part of a waveform containing information, and
Figo 4 is a circuit showing a modification to a part of Figo 1 connected directly to a coil to be checked.
The apparatus shown in Figo 1 is used to check a motor armature. The entire motor armature 1 to be checked is inserted longitudinally between the poles of a magnetic core shown here as an ordinary motor inductor 2 with the motor shaft 3 resting in V-blocks 4 and being taken , at one end, in a drive coupling 5 integral with the end of the shaft 6 of a drive motor with speed reducer 7. The drive motor with speed reducer
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tesse 7 is supplied by a 60-cycle alternating current line 8 controlled by a two-pole main switch 9.
One of the conductors 10 supplying the motor 7 comprises a switch 11. and the other conductor 10 comprises a normally closed switch 12 bypassed by a normally open start switch 13 manually operated.
When checking an armature, it is generally necessary to make it several complete turns, so as to be certain that each conductor is subjected to several checking operations. To this end, the motor shaft drives a reduction gear 14 carrying a cam 15 which touches a control lever 16 of the switch 12, so as to open the latter after a determined number of complete revolutions of the switch. shaft 6, three for example o The device is thus stopped by the switch 12 which disconnects the drive motor 7. To start the device, the operator presses the switch 13 which bypasses the switch 12, until the cam 15 is released from the lever 16, after which the switch 13 can be released.
Inductor 2 comprises a conventional winding L, one end of which is earthed and the other end is connected to a main load and pulse capacitor C shunted by a high resistance 18.
A variable transformer 20 is connected to the supply line 8 and to the primary winding of a load transformer 21. The secondary winding of the transformer 21 has one end grounded and the other end connected to the ground. anode of a diode 22. The cathode of the diode 22 is connected to the capacitor C and to the anode of a thyratron switch 23, the cathode of which is earthed.
A transformer 24, the primary winding of which is connected to the supply line 8, controls the ignition of the thyratron 23.
The secondary winding of transformer 24 has a center tap connected, by a bias resistor 8, to earth. One end of the secondary winding of transformer 24 is connected to the anode of a diode 25 whose cathode is connected to the earth by a resistor 26 and to the middle tap by a filter capacitor 27. The motie of the secondary winding. with the diode. ,, produces a rectified current going from the earth, by the bias resistor 28, to the middle tap and filtered by the capacitor 270
The other end of the secondary winding of transformer 24 is grounded by a voltage divider comprising a pair of resistors 30 and 29, the common point of which is connected to the control grid of thyratron 23.
The thyratron gate potential includes an AC component due to this second half of the secondary winding of transformer 24 and superimposed on the DC component flowing from earth to the midpoint o This is represented by sine wave 32. Figo 2. whose axis of symmetry is negative with respect to the earth.
The output voltage of the secondary winding of transformer 21. applied to diode 22. is represented by sine wave 33. in Fig. 2, the axis of symmetry of which is at earth potential. be such that the thyratron cannot be made conductive while the diode 22 is conductive, otherwise these two elements would constitute a short circuit across the secondary winding of the transformer 21.
To this end, the phase shift of the voltage applied to the thyratron gate must be sufficient to maintain the gate below the critical gate voltage for the applied thyratron anode voltage, in particular the voltage of the capacitor, until after the moment when l The anode of diode 22 is made negative and diode 22 is non-conductive. Transformers 21 and 24 must be connected so that their outputs are phase-shifted.
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They are 1800. The values of the resistors and of the capacitor 27 associated with the diode 25 are chosen so that the thyroid gate voltage reaches its critical value about one eighth of a cycle after the diode 22 has become non-conductive. ,
The time lapse between the peak value of the voltage wave 33. when the capacitor C is charged to its maximum positive value, and the moment when the diode 22 becomes non-conductive, is a waiting time during which the capacitor voltage is indicated by waveform 34 in Fig. 2. that is, the capacitor retains its maximum positive charge when diode 22 becomes non-conductive.
When the thyratron gate voltage reaches its critical value and makes the thyratron conductive, the capacitor C discharges with extreme rapidity in the thyratron and the coil L. i.e. the capacitor the coil L and the thyratron 23 constitute a closed circuit,
This also contains the armature to be checked because of the magnetic coupling with the coil o The coil L and the armature 1 constitute in fact a transformer subjected to an extremely fast pulse of high voltage at the moment of the discharge of the capacitor o The discharge of the capacitor in the coil L creates a magnetic field which surrounds the armature to be checked and induces a high voltage pulse in the conductors of the armature which intersect the lines of force of this fieldo The voltage pulse induced in the conductors of l 'armature subjects the armature insulation to a
strains and checks its quality o If the armature is short-circuited by metal-to-metal contact or by puncturing the insulator, the resulting current deforms the magnetic field established by the coil Lo After discharge of the capacitor C. the induced magnetic field by the discharge in the coil L disappears, tending to maintain the current flow in the direction of the original discharge, which causes a reverse charge of the capacitor Co If the armature checked is normal, the reverse voltage across the capacitor C is present as negative excursion 35 of waveform 34o If the verified armature is shorted ... the negative excursion of waveform 34 will be larger or smaller than the excursion 35.
as shown by the dotted waveform portions 36 and 37. Generally a single short circuit in an armature produces an excursion as in 36. while a multiple short circuit can produce an excursion as in 37. As the thyratron 23 cannot conduct the current in the desired direction to remove the reverse voltage stored by the capacitor C. the latter keeps this voltage until the anode of the diode 22 becomes more positive than its cathode connected to C at the start of a new charging period.
At the end of the extremely short pulse period. ,, the current is interrupted and the thyratron deionizes preparing for the next pulse period. The gate bias of thyratmn 23 is well below the ignition voltage ,, at the moment when the diode 22 becomes conductive again. The reverse voltage at the terminals of C gives the reduction of the verification of the armature whose state is signaled to the shutter.
The charging current of the capacitor G which passes through the diode 22. also passes through the coil L. but the rate of variation of this current is too low to significantly affect the armature 1.
The transformer 20 is adjusted so that the load established on the capacitor 0 produces, in the armature conductors, a voltage pulse sufficient to stress the insulation of the armature conductors to a degree corresponding to a corresponding safety factor. with the construction and the nominal surge voltage of the armature The voltage pulses are of very short duration compared to the intervals between successive pulses; for example in the case of sixty pulses per second. each voltage pulse has a duration of the order of a few hundred microseconds.
The period during which a reverse voltage appears across capacitor C. is comparatively long, as parts 35, 36 or 37 of waveform 34 show.
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If the pulse apparatus is supplied with current at 60 cycles. ,, there are sixty check cycles per second.
The armature to be checked accomplishes about sixty revolutions per minute, i.e. one revolution per second If the armature being checked makes three complete revolutions before the cam 15 cuts off the motor 7, it receives about one hundred and eighty pulses and we are thus ensured that each conductor of the armature is subjected to several impulses when it is inductively coupled to the maximum to the inductor 20
The above values are given by way of example only other velification pulse frequencies and other armature rotational speeds which may be used, if desired.
If there is a short circuit in a winding subjected to verification, the magnetic field surrounding the winding is abnormal and produces a variation of the reverse voltage across the capacitor C.
with respect to the reverse voltage due to a normal winding The capacitor C. the coil L and the magnetic core 2 therefore partly constitute a means of detecting the variations produced by a short-circuit in a verified winding ,, The duration of the field variation is extremely brief., but the reverse voltage of the capacitor is maintained for a relatively long time, facilitating the operation of a detector and indicator system that measures and reproduces the amplitude of the reverse voltage.
The amplitude of the reverse voltage across the capacitor c is detected and reproduced by a visually indicating measuring device, by means of a mechanism which will now be described o The line connecting capacitor C to the cathode of diode 22.
is connected to the gate of a triode 40. via resistors 41 and 42 connected in series and whose ccmmun point is grounded by a variable resistor 43. The cathode of the amplifying triode 40 is put. the earth ,,, and its anode is connected, by a load resistor 44. to a suitable source of fixed positive anode voltage B + o The resistors 41.
42 and 43 are subjected to the charge voltage of the capacitor of the diode 22 during charging and also during the rest time represented by the positive horizontal plateau of the waveform 34o The high value of these resistors prevents any noticeable discharge of the capacitor C during the rest time o Amplifier 40 works without static bias and is saturated o The form of the input voltage applied by capacitor C to resistor 41 is represented by waveform 34 in Fig. 3. which is a replica of waveform 34 in Figo 2.
At 36 and 37 are shown the abnormal negative voltage excursions indicating an abnormal state of the armature
The voltage drop across resistors 41 and 42 due to the gate current flowing during the positive excursions of the voltage wave 34 has the effect, in essence, of eliminating the meaningless positive excursion of the waveform. 34 of the gate bias; that is, the positive excursion of waveform 34 is clipped by grid current. The voltage divider formed by resistors 41 and 43 is used to regulate the intensity of the signal applied to the grid. the triode 40;
in other words, the effective input voltage on the gate of the triode 40 is represented by the waveform 46 of Fig. 3 which consists, in substance, of the negative part of the waveform 34.
When the grid of the triode becomes negative. the anode current decreases and the anode voltage increases .. which gives the output waveform 47 of Figo 3. The waveform 47 and the following ones of Figo3 are taken from the waveform 34 and have varying peak values indicating the conditions of an armature; these peak values are referenced 35, 36 and 37 and should be taken in relation to the varying negative excursion of waveform 34.
The anode of the triode 40 is connected, by a capacitor 48. to the cathode of a diode 49, the anode of which is earthed. The cathode of the diode 49 is connected, by a resistor 51, to the grid d 'a triode 52. and by a resistor 53 to earth o The effect of the capacitor 48. of the
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diode 49 es of resistor 53 is to relate waveform 47 to ground, so that the input applied to resistor 51 and the gate of triode 52 is represented by waveform 55 of the Fig. 3. Any negative female wave excursion produced across capacitor 48 is grounded through diode 49.
The positive excursions of waveform 47 appear across resistor 53, so. will apply to the gate of the triode 52. a positive signal represented by the waveform 55 of FIG. 3.
The anode of the triode 52 is connected, via a variable resistor 57, to a milli-ammeter 58. The cathode of the triode 52 is connected to a variable resistor 59, one end of which is grounded and the the other end is connected to a resistor 60. The resistor 60 and the milli-ammeter 58 are connected to the anode voltage source B + o The voltage divider formed by the resistors 59 and 60 connected in series biases the triode 52 well below the cutt-offo The value of this polarization is adjusted by the variable resistor 59 as a function of the intensity of the input signal applied to the gate of the triode determined by a determined verification test.
The method used consists of biasing the triode 52 below the minimum voltage produced by any possible fault in a verified armature. Under these conditions. ,, an armature undergoing a check.;, Varies the gate bias of the triode 52 and gives variable anode currents
These anode currents are represented by waveform 61 in Fig. 3. If, for example, the needle of milli-ammeter 58 goes to full scale for an anode current of one milli-ampere in triode 52, it is biased. this. for example so that a normal test coil gives a deviation of about 0.5 milliampere, represented by the solid line 35 of waveform 610 A shorted part producing an abnormally high reverse voltage on the main capacitor C.
will deflect the milliammeter needle 58. substantially to full scale as shown by the dotted line 36 in waveform 61. A shorted part giving a reverse voltage, on the capacitor C. lower than the normal will cause the needle of milli-ammeter 58 to deviate less than 0.5 milli-amps, as shown by the dotted line 37 in waveform 610
It is apparent from the foregoing that the apparatus of the invention allows a normal or acceptable armature to produce some fixed deviation of the milliammeter needle 58. while a short circuit produces a larger or smaller deviation. milliammeter 580
Experience has shown that there is.
in practice, for each type of armature, a relatively narrow range of the milli-ammeter corresponding to the normal or acceptable state of the armature considered A deviation of the needle of the milli-ammeter outside this normal range indicates various types of short-circuits which justify the armature scrap subject to verification
Further, the verified armature completes one or more complete revolutions during the test cycle and the shorted coil moves from a position where it intersects the generated flux to a position where it is parallel to the lines of force.
Consequently, the milliammeter needle rises and falls, drawing attention to the fault observed.
The invention has been described in its application to a particular problem, in particular the verification of an iron core armature composed of a large number of coils, which can therefore easily be the site of one or more types. short circuits. Fig. 4 shows another embodiment of the invention intended to check a single coil of any kind.
As this embodiment is similar in all respects to that of Fig. 1, except as regards the handling of the reel at
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check, only the capacitor and coil connections are shown o The parts common to Figso 1 and 4 have the same references in both figures
Coil 73 to be checked is connected to terminals 70 and 71 allowing the coil to be connected and disconnected quickly. Terminal 70 is connected to capacitor C 'and terminal 71 is earthed. The apparatus is then energized for a short time, so as to obtain a deviation readable with a milliammeter.
The discharge pulses from capacitor C 'produce a magnetic field around coil 73. and the cessation of the field produces a reverse charge on capacitor C'. The reverse voltage of the latter is applied to resistor 41 'and to the detector apparatus so as to supply the milli-ammeter which signals a short circuit by an abnormal deflection of the needle. as in the device of Figo 1.
In each embodiment of the invention the winding or winding to be checked is subjected to short duration and high voltage pulses and the magnetic field of the winding or winding to be checked is used to charge a capacitor to a voltage which is maintained. for a significant time., and which is then measured and reproduced o The voltage ampli- tude indicates whether the winding or winding has a short circuit
CLAIMS.
@
1.- Verification device for the detection of short circuits in the windings. characterized in that it comprises a generator of voltage pulses applied to the winding to be checked and a means for detecting the variations of the reverse voltage due to the extra breaking current.
2.- Verification apparatus for the detection of short circuits in the windings. ,, characterized in that it comprises a means for charging a capacitor, a means for discharging the capacitor in a verification circuit containing, or coupled to the winding to be checked ,,, and a means for detecting variations in the reverse voltage at which the capacitor charges due to the extra breaking current.