RU174465U1

RU174465U1 - DEVICE FOR DIAGNOSTIC OF INSULATION OF ELECTRIC MACHINE WINDING

Info

Publication number: RU174465U1
Application number: RU2017112570U
Authority: RU
Inventors: Евгений Васильевич Вязниковцев; Валерий Ильич Ярош
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2017-10-16

Abstract

Полезная модель относится к области технической диагностики электрических машин и предназначена для диагностики состояния изоляции статорных обмоток электродвигателей и обмоток возбуждения электрических машин (ЭМ), в частности межвитковой и «корпусной» изоляции. Устройство для диагностики изоляции обмоток электрических машин содержит источник питания, измерительный прибор, соединенный с амплитудным детектором, конденсатор, зарядную цепочку из первого резистора и первого диода, которая соединена с плюсом источника питания, минус которого соединен с первой обкладкой конденсатора и с первым входом амплитудного детектора, а источником питания является генератор одиночных высоковольтных импульсов. Дополнительно введены второй диод, который соединен встречно с первым диодом, ключ, соединенный с третьим резистором, и третий диод, анод которого соединен с катодом первого диода, а катод является первым выходом устройства, который предназначен для подсоединения к первому входу токоведущих элементов электрических машин. Первая обкладка конденсатора соединена с ключом и является вторым выходом устройства, который предназначен для подсоединения к второму входу токоведущих элементов электрических машин. Выход третьего резистора является третьим выходом устройства, который предназначен для подключения к корпусу электрических машин. Техническим результатом является повышение оперативности, упрощение диагностирования изоляции обмоток электрических машин. 1 ил.The utility model relates to the field of technical diagnostics of electrical machines and is intended to diagnose the insulation state of stator windings of electric motors and field windings of electrical machines (EM), in particular inter-turn and “case” insulation. A device for diagnosing the insulation of the windings of electrical machines contains a power source, a measuring device connected to an amplitude detector, a capacitor, a charging circuit of the first resistor and the first diode, which is connected to the plus of the power source, the minus of which is connected to the first capacitor plate and to the first input of the amplitude detector , and the power source is a generator of single high-voltage pulses. Additionally introduced a second diode, which is connected counterclockwise to the first diode, a key connected to the third resistor, and a third diode, the anode of which is connected to the cathode of the first diode, and the cathode is the first output of the device, which is designed to connect to the first input of current-carrying elements of electrical machines. The first capacitor plate is connected to the key and is the second output of the device, which is designed to connect to the second input of current-carrying elements of electrical machines. The output of the third resistor is the third output of the device, which is designed to be connected to the body of electrical machines. The technical result is to increase the efficiency, simplifying the diagnosis of insulation of the windings of electrical machines. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области технической диагностики электрических машин и предназначена для диагностики состояния изоляции статорных обмоток электродвигателей и обмоток возбуждения электрических машин (ЭМ), в частности межвитковой и «корпусной» изоляции.The utility model relates to the field of technical diagnostics of electrical machines and is intended to diagnose the insulation state of stator windings of electric motors and field windings of electrical machines (EM), in particular inter-turn and “case” insulation.

Известно решение по а.с. СССР №1255965 «Устройство для контроля межвитковой изоляции обмоток электрических машин». Это устройство содержит соединенные последовательно источник переменного тока, контролируемую обмотку, диод, два балластных резистора, а также подключенные параллельно к соответствующему балластному резистору генератор импульсов и пороговый блок.A known solution for A.S. USSR No. 1255965 "Device for monitoring the interturn insulation of the windings of electrical machines." This device comprises an alternating current source connected in series, a controlled winding, a diode, two ballast resistors, and a pulse generator and a threshold block connected in parallel to the corresponding ballast resistor.

Недостатком этого устройства является низкая достоверность результатов измерения, обусловленная наличием балластных резисторов, ограничивающих ток намагничивания в контролируемой обмотке до значения, далекого от реального рабочего режима.The disadvantage of this device is the low reliability of the measurement results due to the presence of ballast resistors that limit the magnetization current in the controlled winding to a value far from the actual operating mode.

Известно решение по патенту РФ №2426139, заявл. 28.04.2010, где описано Устройство для контроля межвитковой изоляции обмоток», содержащее генератор импульсов, пороговый блок, диод, резисторы, источник постоянного тока, соединенный с емкостным накопителем, выход которого через ключ соединен с диагностируемой обмоткой, параллельно которой в прямом и обратном направлении через соответствующие диоды подключены интегрирующие цепочки, выходы которых подсоединены ко входам порогового блока, например, компаратора, выход которого соединен с индикатором, а управляющий вход ключа соединен с генератором импульсов. Это устройство повышает достоверность диагностирования за счет увеличения чувствительности устройства и точности измерения. Однако известное решение позволяет контролировать межвитковую изоляцию только качественно, по принципу «хорошо» - «плохо» - «витковое замыкание», что не всегда достаточно при диагностике состояния электрических машин. Это снижает достоверность контроля межвитковой изоляции.A known solution to the patent of the Russian Federation No. 2426139, the application. 04/28/2010, which describes a device for controlling the interturn isolation of windings ", containing a pulse generator, a threshold block, a diode, resistors, a direct current source connected to a capacitive storage device, the output of which is connected via a key to the diagnosed winding, in parallel with which is forward and backward integrating circuits are connected through the corresponding diodes, the outputs of which are connected to the inputs of the threshold block, for example, a comparator, the output of which is connected to the indicator, and the control input of the key is connected to the generator ator of impulses. This device improves the reliability of diagnosis by increasing the sensitivity of the device and the accuracy of the measurement. However, the known solution allows you to control interturn isolation only qualitatively, according to the principle of "good" - "bad" - "coil closure", which is not always enough when diagnosing the condition of electrical machines. This reduces the reliability of the control of interturn isolation.

Наиболее близким аналогом является решение по патенту России на полезную модель №157281, которое представляет собой Устройство для контроля корпусной изоляции обмоток ЭМ, содержащее источник питания и измерительный прибор, амплитудный детектор, зарядную цепочку из первого резистора и диода, которая соединена с конденсатором и. через второй резистор, с первым входом амплитудного детектора, второй вход которого подключен к минусу источника питания и второй обкладке конденсатора, при этом первый вход амплитудного детектора является первым выходом устройства, который предназначен для подсоединения к токоведущим элементам электрических машин, второй вход амплитудного детектора является вторым выходом устройства, который предназначен для подключения к корпусу электрических машин, выход амплитудного детектора соединен с измерительным прибором, а источником питания является генератор одиночных высоковольтных импульсов.The closest analogue is the solution according to the Russian patent for utility model No. 157281, which is a device for monitoring the case insulation of EM windings, containing a power source and a measuring device, an amplitude detector, a charging chain from the first resistor and diode, which is connected to the capacitor and. through the second resistor, with the first input of the amplitude detector, the second input of which is connected to the minus of the power source and the second capacitor plate, while the first input of the amplitude detector is the first output of the device, which is designed to connect to live parts of electrical machines, the second input of the amplitude detector is the second the output of the device, which is designed to be connected to the body of electrical machines, the output of the amplitude detector is connected to the measuring device, and the power source The company is a generator of single high-voltage pulses.

Известное устройство с хорошей точностью и оперативностью контролирует корпусную изоляцию, то есть изоляцию между токоведущими частями (фазой) и корпусом механизма.The known device with good accuracy and efficiency controls the housing insulation, that is, the insulation between the live parts (phase) and the mechanism body.

Однако для более полного контроля необходимо также точно и оперативно измерить межвитковую изоляцию. Использование дополнительных приборов усложняет процесс контроля, повышает время контроля, т.е. снижает технологичность и оперативность процесса. Для работы таких приборов часть требуется высокоточный стабилизированный источник питания на 500, 1000 или 1500В, что не всегда возможно в эксплуатационных условиях. Кроме того, точность измерения зависит от многих факторов (стабильности питания, точности измерительного прибора, внешнего механического воздействия, например, вибрации). Кроме того, высоковольтный источник постоянного тока небезопасен и требует высококвалифицированного профессионального обслуживания. Все вышесказанное усложняет диагностирование, снижает его оперативность.However, for more complete control, it is also necessary to accurately and quickly measure interturn isolation. The use of additional devices complicates the control process, increases the control time, i.e. reduces the manufacturability and efficiency of the process. For the operation of such devices, a part requires a high-precision stabilized power source at 500, 1000 or 1500V, which is not always possible under operational conditions. In addition, the accuracy of the measurement depends on many factors (power stability, accuracy of the measuring device, external mechanical stress, such as vibration). In addition, a high-voltage direct current source is unsafe and requires highly qualified professional service. All of the above complicates the diagnosis, reduces its efficiency.

Задачей предлагаемого решения является повышение оперативности, упрощение диагностирования изоляции обмоток электрических машин.The objective of the proposed solution is to increase the efficiency, simplify the diagnosis of insulation of the windings of electrical machines.

Эта задача решается тем, что, как и ближайший аналог, устройство для диагностики изоляции обмоток электрических машин содержит источник питания, измерительный прибор, соединенный с амплитудным детектором, конденсатор, зарядную цепочку из первого резистора и первого диода, которая соединена с плюсом источника питания, минус которого соединен с первой обкладкой конденсатора и с первым входом амплитудного детектора, а источником питания является генератор одиночных высоковольтных импульсов.This problem is solved in that, like the closest analogue, the device for diagnosing the insulation of the windings of electric machines contains a power source, a measuring device connected to an amplitude detector, a capacitor, a charging chain from the first resistor and the first diode, which is connected to the plus of the power source, minus which is connected to the first capacitor plate and to the first input of the amplitude detector, and the power source is a generator of single high-voltage pulses.

Отличие состоит в том, что устройство дополнительно содержит второй диод, который соединен встречно с первым диодом, а анод через второй резистор соединен со второй обкладкой конденсатора и со вторым входом амплитудного детектора, а также содержит дополнительно ключ, соединенный с третьим резистором, и третий диод, анод которого соединен с катодом первого диода, а катод является первым выходом устройства, который предназначен для подсоединения к первому входу токоведущих элементов электрических машин, первая обкладка конденсатора соединена с ключом и является вторым выходом устройства, который предназначен для подсоединения к второму входу токоведущих элементов электрических машин, а выход третьего резистора является третьим выходом устройства, который предназначен для подключения к корпусу электрических машин.The difference is that the device additionally contains a second diode, which is connected counterclockwise to the first diode, and the anode through the second resistor is connected to the second capacitor plate and to the second input of the amplitude detector, and also contains an additional key connected to the third resistor, and the third diode , the anode of which is connected to the cathode of the first diode, and the cathode is the first output of the device, which is designed to connect to the first input of current-carrying elements of electrical machines, the first capacitor lining is connected Nena key and a second output device, which is intended for connection to a second input of the current-carrying components of electrical machines, and the output of the third resistor is a third output device, which is intended for connection to the housing of electrical machines.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство. Устройство для диагностики изоляции обмоток электрических машин содержит источник питания 1, измерительный прибор 2 (омметр), соединенный с амплитудным детектором 3, конденсатор С, зарядную цепочку из первого резистора R1 и первого диода D1, которая соединена с плюсом источника питания 1, минус которого соединен с первой обкладкой конденсатора С и с первым входом амплитудного детектора 3. Устройство содержит второй диод D2, который соединен встречно катодами с первым диодом D1, а анод через второй резистор R2 соединен со второй обкладкой конденсатора С и со вторым входом амплитудного детектора 3, а также содержит ключ 4, соединенный с третьим резистором R3, и третий диод D3, анод которого соединен с катодом первого диода D1, а катод является первым выходом устройства, который предназначен для подсоединения к первому входу токоведущих элементов (обмотки или фазы А, В или С) ЭМ, первая обкладка конденсатора С соединена с ключом 4 и является вторым выходом устройства, который предназначен для подсоединения к второму входу токоведущих элементов (обмотки или фазы А, В или С) ЭМ. Выход третьего резистора R3 является третьим выходом устройства, который предназначен для подключения к корпусу ЭМ. Сопротивление R4 - входное сопротивление амплитудного детектора 3, которое может быть составной частью этого амплитудного детектора, или, для лучшей работы устройства, его можно подключить как дополнительный элемент.In FIG. 1 shows the proposed device. A device for diagnosing the insulation of the windings of electric machines contains a power source 1, a measuring device 2 (ohmmeter) connected to an amplitude detector 3, a capacitor C, a charging circuit from the first resistor R1 and the first diode D1, which is connected to the plus of the power source 1, the minus of which is connected with the first capacitor plate C and with the first input of the amplitude detector 3. The device contains a second diode D2, which is connected counter-cathodes to the first diode D1, and the anode through the second resistor R2 is connected to the second capacitor plate torus C and with the second input of the amplitude detector 3, and also contains a key 4 connected to the third resistor R3, and a third diode D3, the anode of which is connected to the cathode of the first diode D1, and the cathode is the first output of the device, which is designed to connect to the first input of current-carrying elements (windings or phases A, B or C) EM, the first lining of the capacitor C is connected to the key 4 and is the second output of the device, which is designed to connect to the second input of current-carrying elements (windings or phases A, B or C) EM. The output of the third resistor R3 is the third output of the device, which is designed to be connected to the EM housing. Resistance R4 is the input resistance of the amplitude detector 3, which can be an integral part of this amplitude detector, or, for better operation of the device, it can be connected as an additional element.

Элементы, используемые в устройстве, стандартные. В качестве источника питания используют генератор одиночных высоковольтных (500-1500 В) импульсов. Амплитудный детектор 3 (пиковый) детектор может быть выполнен, как описано в книге Нестеренко Б.К., Интегральные операционные усилители, Москва, Энергоиздат, 1982, с. 88. Амплитудный детектор 3 следит за амплитудой входного сигнала до момента достижения сигналом максимального значения, который сохраняется на выходе амплитудного детектора до поступления следующего импульса. Нагрузкой амплитудного детектора является измерительный прибор - омметр 2, на котором и отражается величина измеренного значения сопротивления корпусной изоляции.Elements used in the device are standard. As a power source use a generator of single high-voltage (500-1500 V) pulses. Amplitude detector 3 (peak) detector can be performed as described in the book Nesterenko B.K., Integrated Operational Amplifiers, Moscow, Energoizdat, 1982, p. 88. The amplitude detector 3 monitors the amplitude of the input signal until the signal reaches its maximum value, which is stored at the output of the amplitude detector until the next pulse arrives. The load of the amplitude detector is a measuring device - an ohmmeter 2, which reflects the value of the measured resistance value of the housing insulation.

Устройство для диагностики изоляции обмоток ЭМ работает следующим образом. Подключают обмотку ЭМ (одну из фаз А, В или С) к первому и второму выходам устройства, корпус ЭМ подключают к третьему выходу. Включением источника питания на обмотку подают одиночный импульс 0,5-1 кВ (цепь: источник питания, R1, D1, D3, обмотка ЭМ A1-А2, источник питания). В обмотке A1-А2 возникает ответный (реактивный) импульс ЭДС самоиндукции противоположного направления, заряжающий конденсатор С (цепь: А2, С, R2, D2, D3, А1), который является источником питания для амплитудного детектора 3. Таким образом, на входах амплитудного детектора 3 появляется информация о величине амплитуды ответного импульса на диагностируемой обмотке A1-А2. При высоком значении сопротивления межвитковой изоляции амплитуда ответного импульса максимальна и уменьшается при ухудшении состояния межвитковой изоляции. Амплитудный детектор 3 следит за амплитудой входного сигнала до момента достижения сигналом максимального значения, который сохраняется на выходе амплитудного детектора до поступления следующего импульса. Нагрузкой амплитудного детектора является измерительный прибор 2 - омметр, на котором и отражается величина измеренного значения сопротивления межвитковой изоляции.A device for diagnosing insulation of windings EM works as follows. The EM winding (one of phases A, B or C) is connected to the first and second outputs of the device, the EM housing is connected to the third output. By turning on the power source, a single pulse of 0.5-1 kV is supplied to the winding (circuit: power source, R1, D1, D3, EM winding A1-A2, power source). In the winding A1-A2 there is a response (reactive) EMF pulse of self-induction in the opposite direction, charging capacitor C (circuit: A2, C, R2, D2, D3, A1), which is the power source for the amplitude detector 3. Thus, at the inputs of the amplitude detector 3 information appears on the magnitude of the amplitude of the response pulse on the diagnosed winding A1-A2. With a high value of interturn isolation resistance, the amplitude of the response pulse is maximum and decreases when the state of interturn isolation deteriorates. Amplitude detector 3 monitors the amplitude of the input signal until the signal reaches its maximum value, which is stored at the output of the amplitude detector until the next pulse arrives. The load of the amplitude detector is a measuring device 2 - an ohmmeter, on which the value of the measured value of the resistance of the inter-turn insulation is reflected.

Для измерения корпусной изоляции ЭМ ключом 4 обкладку конденсатора С соединяют через высокоомный третий резистор R3 с корпусом ЭМ и снова подают импульс с источника питания 1. Высоковольтный импульс (500 В) заряжает конденсатор С также, как в предыдущем случае. После окончания высоковольтного импульса происходит разряд конденсатора С по двум цепям: через «корпусную» изоляцию, R3, фазу А ЭМ и через амплитудный детектор, выходным элементом которого является измерительный прибор 2. При высоком значении корпусной изоляции фаз А, В, С ЭМ конденсатор С будет разряжаться через R2, амплитудный детектор, при низком - частично или полностью через R3. В зависимости от конкретного значения сопротивления корпусной изоляции происходит ее измерение с помощью амплитудного детектора 3.To measure the case insulation with an EM key 4, the lining of the capacitor C is connected through a high-resistance third resistor R3 to the EM body and a pulse is again applied from the power source 1. A high-voltage pulse (500 V) charges the capacitor C in the same way as in the previous case. After the end of the high-voltage pulse, the capacitor C is discharged in two circuits: through the “case” insulation, R3, EM phase A and through the amplitude detector, the output element of which is measuring device 2. With a high value of the case insulation of phases A, B, C, the EM capacitor C will be discharged through R2, the amplitude detector, at low - partially or completely through R3. Depending on the specific value of the resistance of the housing insulation, it is measured using an amplitude detector 3.

Таким образом, упрощается диагностирование состояния изоляции обмоток электрических машин и повышается оперативность измерения.Thus, the diagnosis of the insulation state of the windings of electric machines is simplified and the measurement efficiency increases.

Claims

A device for diagnosing the insulation of the windings of electric machines, containing a power source, a measuring device connected to an amplitude detector, a capacitor, a charging chain of the first resistor and the first diode, which is connected to the plus of the power source, the minus of which is connected to the first capacitor plate and to the first input of the amplitude detector, and the power source is a generator of single high-voltage pulses, characterized in that it further comprises a second diode, which is connected counter to the first the house, and the anode through the second resistor is connected to the second capacitor plate and to the second input of the amplitude detector, and also contains an additional key connected to the third resistor, and a third diode, the anode of which is connected to the cathode of the first diode, and the cathode is the first output of the device, which it is intended for connection to the first input of current-carrying elements of electric machines, the first capacitor plate is connected to the key and is the second output of the device, which is designed to connect current to the second input the leading elements of electric cars, and the output of the third resistor is the third output of the device, which is designed for connection to the housing of the electric machine.