RU181804U1 - Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя - Google Patents
Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU181804U1 RU181804U1 RU2018108684U RU2018108684U RU181804U1 RU 181804 U1 RU181804 U1 RU 181804U1 RU 2018108684 U RU2018108684 U RU 2018108684U RU 2018108684 U RU2018108684 U RU 2018108684U RU 181804 U1 RU181804 U1 RU 181804U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microcontroller
- motor winding
- terminal
- output
- key
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
- G01R31/72—Testing of electric windings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области электроизмерительной техники, в частности к устройствам для контроля качества межвитковой изоляции обмотки асинхронного или синхронного двигателя. Технический результат: повышение точности диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя. Сущность: микроконтроллерное устройство для диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя содержит микроконтроллер, делитель напряжения, цифроаналоговый преобразователь, первый управляемый ключ, индикатор, источник постоянного напряжения, диагностируемую обмотку электродвигателя, второй ключ, образцовую индуктивность. 1 ил.
Description
Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области электроизмерительной техники, в частности к устройствам для контроля качества изоляции, характеризуемого ее пробивным напряжением, и может быть использовано для построения средств диагностики состояния межвитковой изоляции обмотки асинхронного или синхронного двигателя.
Уровень техники
В результате старения изоляции обмотки асинхронного двигателя снижается ее пробивное напряжение и сопротивление, что в свою очередь ведет к внезапному отказу двигателя. Для своевременного предупреждения повреждения изоляции необходима ее диагностика, т.е. контроль качества (состояния) межвитковой изоляции.
Известно устройство для измерения емкости и диэлектрических потерь конденсаторного датчика (патент RU 2258232, МПК G01R 27/26), содержащее микроконтроллер, индикатор, два генератора, времязадающие RC-цепи генераторов. В качестве одного емкостного элемента применен конденсаторный датчик, между обкладками которого находится изоляционный материал. Микроконтроллер в определенной последовательности с помощью управляемых ключей подключает известные по сопротивлению резисторы времязадающих RC-цепей, измеряет постоянную времени RC-цепей и рассчитывает сопротивление изоляционного материала, значение которого выводит на индикатор.
Недостатком данного устройства является ограниченные функциональные возможности, устройство не позволяет контролировать состояние межвитковой изоляции индуктивностей.
Известно микроконтроллерное устройство для диагностики изоляции обмотки асинхронного двигателя (патент RU 2428707 С1, МПК G01R 31/06, 21.04.2010) содержащее микроконтроллер, делитель напряжения, управляемый источник опорного напряжения, управляемый ключ, индикатор, источник постоянного напряжения и индуктивность (обмотка асинхронного двигателя), при этом первый вывод источника постоянного напряжения подключен к первому выводу индуктивности, второй вывод которой подключен к первому выводу ключа, вывод управления которого подключен к микроконтроллеру, вход управления источника опорного напряжения подключен в выходу широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, выход источника опорного напряжения подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера подключен средний вывод делителя напряжения, первый крайний вывод делителя напряжения подключен ко второму выводу индуктивности, второй крайний вывод делителя напряжения подключен ко вторым выводам ключа и источника постоянного напряжения, индикатор подключен к микроконтроллеру.
Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности и низкая точность диагностики изоляции обмотки асинхронного двигателя.
Наиболее близким аналогом-прототипом к заявляемому техническому решению является микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя (патент RU 2546827 С1, МПК G01R 27/26, 30.12.2013) содержащее микроконтроллер, делитель напряжения, управляемый источник опорного напряжения, первый управляемый ключ, индикатор, источник постоянного напряжения, диагностируемую обмотку электродвигателя, второй ключ, образцовую индуктивность, при этом: первый вывод источника постоянного напряжения подключен к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вторые выводы, которых подключаются ко второму выводу второго ключа, который может находиться либо в «верхнем» (подключается диагностируемая обмотка электродвигателя), либо в «нижнем» (подключается образцовая индуктивность) положении; первый вывод второго ключа подключен ко второму выводу первого управляемого ключа и второму крайнему выводу делителя напряжения; вывод управления первого ключа подключен к выходу микроконтроллера; вход управления источника опорного напряжения подключен в выходу широтно-импульсного модулятора микроконтроллера; выход источника опорного напряжения подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера; ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера подключен средний вывод делителя напряжения; первый крайний вывод делителя напряжения подключен к первому выводу первого управляемого ключа и второму выводу источника постоянного напряжения; индикатор подключен к выходу соответствующего порта микроконтроллера.
Используемый в данном устройстве источник опорного напряжения, управляемый широтно-импульсным модулятором (ШИМ) микроконтроллера, характеризуется повышенным уровнем шума в выходном сигнале. Наличие которого обусловлено, прежде всего, пульсациями выходного напряжения фильтра низких частот, обязательно используемого в составе источника опорного напряжения (AVR131: Using the AVR's High-speed PWM. Режим доступа: http://www.gaw.ru/pdf/Atmel/app/avr/AVR131.pdf).
В таблице 1 представлены результаты моделирования процесса формирования опорного напряжения с учетом использования 8 разрядного ШИМ микроконтроллера с частотой 62,5 кГц, амплитудой 5 В и ФНЧ на базе RC цепи: R=10 кОм; С=100 нФ, без учета собственных шумов и нелинейности источника опорного напряжения (ИОН).
Как следует из данных таблицы 1, даже с учетом идеальности характеристик используемого источника опорного напряжения (в предположении отсутствия собственных шумов), имеет место ошибка установления уровня опорного напряжения подаваемого на первый вход аналогового компаратора микроконтроллера. Нелинейность опорного напряжения составляет порядка ±1,5 младшего значащего разряда (МЗР) кода счетчика ШИМ микроконтроллера.
В то же время, для нормального функционирования источника опорного напряжения необходима непрерывная генерация ШИМ сигналов, сопровождаемая резкими скачками потребления тока цифровой частью микроконтроллера, что в свою очередь приводит к снижению чувствительности аналогового компаратора микроконтроллера, в силу формирования дополнительных помех в цепи питания аналоговой части микроконтроллера (Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 1 / С.М. Рюмик - М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2010. - 356 с., стр. 39.), а значит приводит к увеличению погрешности диагностики изоляции обмотки асинхронного двигателя.
Недостатком устройства прототипа является низкая точность диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя.
Раскрытие полезной модели
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к повышению точности диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя.
Технический результат достигается тем, что в микроконтроллерное устройство для диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя, содержащее микроконтроллер, делитель напряжения, управляемый ключ, индикатор, второй ключ, диагностируемую обмотку электродвигателя, образцовую индуктивность, источник постоянного напряжения, первый вывод которого подключен к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вторые выводы которых подключаются ко второму выводу второго ключа, который может находиться либо в «верхнем» (подключается диагностируемая обмотка электродвигателя), либо в «нижнем» (подключается образцовая индуктивность) положении, первый вывод второго ключа подключен ко второму выводу первого управляемого ключа и второму крайнему выводу делителя напряжения, вывод управления первого ключа подключен к выходу микроконтроллера, ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера подключен средний вывод делителя напряжения, первый крайний вывод делителя напряжения подключен к первому выводу первого управляемого ключа и второму выводу источника постоянного напряжения, индикатор подключен к микроконтроллеру по средством первой группы выходов микроконтроллера (выходов соответствующего порта микроконтроллера), введен цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), входы управления которого подключены к регистру данных микроконтроллера (по средством второй группы выходов микроконтроллера), выход ЦАП подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера.
Краткое описание чертежей
На фиг. представлена структурная схема микроконтроллерного устройства для диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя.
Осуществление полезной модели
Микроконтроллерное устройство для диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя содержит (фиг.) микроконтроллер 1, делитель напряжения 2, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3, первый управляемый ключ 4, индикатор 5, источник постоянного напряжения 6, диагностируемую обмотку 7 электродвигателя, второй ключ 8, образцовую индуктивность 9, при этом: первый вывод источника постоянного напряжения 6 подключен к первым выводам диагностируемой обмотки 7 электродвигателя и образцовой индуктивности 9, вторые выводы которых подключаются ко второму выводу второго ключа 8, который может находиться либо в «верхнем» (подключается диагностируемая обмотка 7 электродвигателя), либо в «нижнем» (подключается образцовая индуктивность 9) положении; первый вывод второго ключа 8 подключен ко второму выводу первого управляемого ключа 4 и второму крайнему выводу делителя напряжения 2, первый крайний вывод делителя напряжения 2 подключен ко второму выводу источника постоянного напряжения 6 и первому выводу управляемого ключа 4, вывод управления которого подключен к микроконтроллеру 1; средний вывод делителя напряжения 4 подключен ко второму входу аналогового компаратора (на фиг. не показан) микроконтроллера 1; индикатор 5 подключен к микроконтроллеру 1, по средством первой группы выходов микроконтроллера 1 (выходов соответствующего порта микроконтроллера 1); входы управления ЦАП 3 подключены к регистру данных микроконтроллера 1 (на фиг. не показан) по средством второй группы выходов микроконтроллера 1; выход ЦАП 3 подключен к первому входу аналогового компаратора (на фиг. не показан) микроконтроллера 1.
Микроконтроллерное устройство для диагностики межвитковой изоляции обмотки асинхронного двигателя работает следующим образом.
Ключ 8 находится в «нижнем» положении, т.е. включена образцовая индуктивность 9.
Микроконтроллер 1 устанавливает на выходе ЦАП 3 заданный уровень опорного напряжения и замыкает ключ 4. Напряжение на выходе ЦАП 3 устанавливается в соответствии с кодом поступающим с регистра данных микроконтроллера 1 на входы управления ЦАП 3 по средством второй группы выходов микроконтроллера 1.
В результате замыкания ключа 4, по цепи: второй вывод источника постоянного напряжения 6, образцовая индуктивность 9, ключ 4, первый вывод источника постоянного напряжения 6 протекает нарастающий ток. В определенный момент микроконтроллер 1 размыкает ключ 4, на выводах образцовой индуктивности 9 возникает ЭДС самоиндукции, которая приложена к делителю напряжения 2. Если напряжение на среднем выводе делителя 2 превысит опорное, то аналоговый компаратор микроконтроллера 1 поменяет на выходе логический уровень. По этому сигналу микроконтроллер 1 оценивает значение амплитуды ЭДС самоиндукции. В образцовой индуктивности 9 отсутствуют дефекты в межвитковой изоляции, и значение ЭДС самоиндукции будет максимальным. Это значение запоминается микроконтроллером 1.
Далее ключ 8 переводится в «верхнее» положение, т.е. подключена диагностируемая обмотка 7 электродвигателя. По цепи: второй вывод источника постоянного напряжения 6, диагностируемая обмотка 7 электродвигателя, ключ 4, первый вывод источника постоянного напряжения 6 протекает нарастающий ток. В определенный момент микроконтроллер 1 размыкает ключ 4, на выводах диагностируемой обмотки 7 электродвигателя возникает ЭДС самоиндукции, которая приложена к делителю напряжения 2. Если межвитковая изоляция диагностируемой обмотки 7 электродвигателя содержит дефекты, снижающие значение пробивного напряжения, а также обладает малым сопротивлением, то часть энергии запасенной в ее индуктивности после размыкания ключа 4 рассеется в виде тепла на сопротивлениях межвитковой изоляции. В этом случае ЭДС самоиндукции будет ниже значения, установленного с помощью образцовой индуктивности, и аналоговый компаратор микроконтроллера 1 не поменяет логический уровень на выходе.
Затем микроконтроллер 1 переходит к следующему циклу измерения амплитуды ЭДС самоиндукции. Микроконтроллер 1 снижает напряжение на выходе ЦАП 3 и вновь замыкает ключ 4, цикл повторяется до тех пор, пока микроконтроллер 1 не определит значение амплитуды ЭДС самоиндукции, которое выводит на цифровой индикатор 5 по средством первой группы выходов микроконтроллера 1. По значению амплитуды ЭДС самоиндукции производится оценка состояния изоляции.
В сравнении с прототипом, разработанное устройство обеспечивает более высокую точность формирования опорного напряжения. В частности, в случае использования, в качестве ЦАП 3, 8 разрядного ЦАП (например, TLV5623 (Микросхемы АЦП и ЦАП-М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2005. - 432 с., стр. 351) характеризуемого нелинейностью 0,5 МЗР)), выигрыш в точности установления опорного напряжения достигает 3.
Кроме того, в отличие от прототипа, для установления выходного напряжения ЦАП 3 достаточно однократного введения кода из регистра данных микроконтроллера 1 в ЦАП 3 за цикл измерения, а точнее в начальный интервал времени предшествующий собственно измерению (моменту сравнения входных сигналов аналогового компаратора микроконтроллера 1). Благодаря чему, на этапе измерения интенсивность функционирования цифровой части микроконтроллера 1, а значит и амплитуда скачков потребления тока цифровой частью микроконтроллера 1 будет снижена. Что в свою очередь приводит к повышению чувствительности аналогового компаратора микроконтроллера 1, в силу снижения уровня помех в цепи питания аналоговой части микроконтроллера 1 (Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 1 / С.М. Рюмик - М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2010. - 356 с., стр. 39.), а значит приводит к повышению точности оценки значения амплитуды ЭДС самоиндукции.
В силу указанных причин, разработанное устройство, в сравнении с прототипом, характеризуется более высокой точностью диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя.
Claims (1)
- Микроконтроллерное устройство для диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя, содержащее микроконтроллер, делитель напряжения, управляемый ключ, индикатор, второй ключ, диагностируемую обмотку электродвигателя, образцовую индуктивность, источник постоянного напряжения, первый вывод которого подключен к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вторые выводы которых подключаются ко второму выводу второго ключа, который может находиться либо в «верхнем» (подключается диагностируемая обмотка электродвигателя), либо в «нижнем» (подключается образцовая индуктивность) положении, первый вывод второго ключа подключен ко второму выводу первого управляемого ключа и второму крайнему выводу делителя напряжения, вывод управления первого ключа подключен к выходу микроконтроллера, ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера подключен средний вывод делителя напряжения, первый крайний вывод делителя напряжения подключен к первому выводу первого управляемого ключа и второму выводу источника постоянного напряжения, индикатор подключен к микроконтроллеру по средством первой группы выходов микроконтроллера (выходов соответствующего порта микроконтроллера), отличающееся тем, что в устройство введен цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), входы управления которого подключены к регистру данных микроконтроллера (посредством второй группы выходов микроконтроллера), выход ЦАП подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018108684U RU181804U1 (ru) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018108684U RU181804U1 (ru) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU181804U1 true RU181804U1 (ru) | 2018-07-26 |
Family
ID=62981883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018108684U RU181804U1 (ru) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU181804U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6794883B2 (en) * | 2002-03-19 | 2004-09-21 | Emerson Electric Co. | Method and system for monitoring winding insulation resistance |
| RU2546827C1 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя |
| RU2589762C1 (ru) * | 2015-05-29 | 2016-07-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ) | Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра |
| RU2645449C1 (ru) * | 2016-11-23 | 2018-02-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ) | Микропроцессорное устройство диагностики изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра |
-
2018
- 2018-03-12 RU RU2018108684U patent/RU181804U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6794883B2 (en) * | 2002-03-19 | 2004-09-21 | Emerson Electric Co. | Method and system for monitoring winding insulation resistance |
| RU2546827C1 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя |
| RU2589762C1 (ru) * | 2015-05-29 | 2016-07-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ) | Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра |
| RU2645449C1 (ru) * | 2016-11-23 | 2018-02-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ) | Микропроцессорное устройство диагностики изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU181798U1 (ru) | Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя по эдс самоиндукции | |
| RU2428707C1 (ru) | Микроконтроллерное устройство для диагностики изоляции обмотки асинхронного двигателя | |
| JP4015169B2 (ja) | スイッチモード電源装置用の制御回路 | |
| RU2546827C1 (ru) | Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя | |
| RU2498327C1 (ru) | Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя по эдс самоиндукции | |
| US20150061639A1 (en) | Dead-Time Selection In Power Converters | |
| US8878583B2 (en) | PWM duty cycle converter | |
| JP6247154B2 (ja) | 車両用地絡検出装置 | |
| RU2589762C1 (ru) | Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра | |
| RU2645449C1 (ru) | Микропроцессорное устройство диагностики изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра | |
| CN101132152A (zh) | 用于检测切换电流中连续电流的装置与方法 | |
| TWI502865B (zh) | Soft start switching power converter means | |
| WO2019105242A1 (zh) | 一种脉冲电压发生装置、方法及控制器 | |
| CN106597070A (zh) | 用于全桥脉宽调制逆变器系统的电流感测系统 | |
| CN107210673A (zh) | 升压装置以及转换器装置 | |
| EP3352353A1 (en) | Direct flux control power converter | |
| KR20180129148A (ko) | 모터 제어 시스템 및 그 방법 | |
| RU181804U1 (ru) | Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя | |
| RU184404U9 (ru) | Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра | |
| RU181802U1 (ru) | Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки асинхронного двигателя | |
| US9577568B2 (en) | Detection of a wire-break fault during the operation of a brushless d.c. motor | |
| RU192271U1 (ru) | Микроконтроллерное устройство диагностики изоляции обмотки асинхронного двигателя | |
| Lodi et al. | Low-cost acquisition method for on-line inductor characterization in switched power converters | |
| RU194962U1 (ru) | Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя по ЭДС самоиндукции | |
| RU2650082C1 (ru) | Микропроцессорное устройство диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180729 |