RU2318184C1 - Device for inspecting air gap - Google Patents

Device for inspecting air gap Download PDF

Info

Publication number
RU2318184C1
RU2318184C1 RU2006128906/28A RU2006128906A RU2318184C1 RU 2318184 C1 RU2318184 C1 RU 2318184C1 RU 2006128906/28 A RU2006128906/28 A RU 2006128906/28A RU 2006128906 A RU2006128906 A RU 2006128906A RU 2318184 C1 RU2318184 C1 RU 2318184C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
detector
additional
receiving
Prior art date
Application number
RU2006128906/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Иосифович Радчик (RU)
Игорь Иосифович Радчик
В чеслав Михайлович Тараканов (RU)
Вячеслав Михайлович Тараканов
Олег Борисович Скворцов (RU)
Олег Борисович Скворцов
Евгений Степанович Трунин (RU)
Евгений Степанович Трунин
Сергей Алексеевич Королев (RU)
Сергей Алексеевич Королев
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Диамех 2000"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Диамех 2000" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Диамех 2000"
Priority to RU2006128906/28A priority Critical patent/RU2318184C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2318184C1 publication Critical patent/RU2318184C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electric engineering.
SUBSTANCE: device can be used for inspecting static and dynamic changes in gap between two metal objects. Device has transmitting and receiving metal electrodes disposed in same plane and attached onto dielectric washer. Additional receiving electrode is made onto other side of dielectric washer which is disposed symmetrically to receiving one. Additional dielectric washer is introduced between additional receiving and first metal object. Transmitting electrode is made in form of open circuit around receiving electrode. Additional electrode in form of open circuit is made around receiving and transmitting electrodes. Transmitting electrode is connected with output of high frequency oscillator. Receiving electrodes are connected with direct and inverse inputs of sync detector. Output of sync detector is connected with input of local area profile detector; control input is connected with output of oscillator. Output of detector of oscillator is connected with input profile detector of second metal object. Output of profile detector is connected with input of minimal distance detector. Outputs of all detectors are connected with input of gap signal former. Ends of additional electrode are connected with inputs of differential amplifier which has output connected with input of amplitude detector, which detector has out connected with additional input of gap signal former. End effects of capacitive measuring device can be successfully eliminated and magnetic field, which induces electro-motive force in open circuit, which electro-motive force is proportional to meaning of space.
EFFECT: improved truth of measurement of mutual position and state of first and second objects.

Description

Изобретение относится к устройствам контроля статических, а также динамических изменений зазоров между двумя металлическими объектами, связанными как с движением объектов относительно друг друга, так и с их деформацией и колебаниями (вибрацией) в процессе эксплуатации. Типичным примером таких объектов могут служить статор и ротор генераторов и мощных электродвигателей. Например, при сборке или эксплуатации больших сборных гидрогенераторов имеют место изменения формы ротора и статора и ее отклонение от идеальной формы. Такие отклонения могут быть постоянными или временными, связанными с изменениями режима работы, например мощности гидрогенератора. Для предотвращения аварийных ситуаций необходимо исключить уменьшение зазора до величин меньше минимально допустимой величины. Значительная неравномерность поверхности ротора и статора, а также конструктивные особенности этих элементов делают нецелесообразным использование для таких измерений широко распространенных токовихревых проксиметров. Для проведения подобных измерений может использоваться виток провода, охватывающего сердечник статора [Dr. Mai Tu Xuan, prof. Jean-Jacques Simond, Stefan Keller, Roland Wetter. Unbalanced magnetic pull and air-gap monitoring for large hydrogenerators. Laboratory for electrical machines - Institut of Energy sciences, Lausanne, May, 2006, p.2-5].The invention relates to control devices for static as well as dynamic changes in the gaps between two metal objects associated with both the movement of objects relative to each other and their deformation and vibrations (vibration) during operation. A typical example of such objects is the stator and rotor of generators and powerful electric motors. For example, during the assembly or operation of large prefabricated hydrogenerators, there are changes in the shape of the rotor and stator and its deviation from the ideal shape. Such deviations can be permanent or temporary, associated with changes in the operating mode, for example, the power of the hydrogenerator. To prevent emergency situations, it is necessary to eliminate the reduction of the gap to values less than the minimum acceptable value. Significant non-uniformity of the surface of the rotor and stator, as well as the design features of these elements make it inappropriate to use widespread eddy current proximeters for such measurements. For such measurements, a coil of wire covering the stator core can be used [Dr. Mai Tu Xuan, prof. Jean-Jacques Simond, Stefan Keller, Roland Wetter. Unbalanced magnetic pull and air-gap monitoring for large hydrogenerators. Laboratory for electrical machines - Institut of Energy sciences, Lausanne, May, 2006, p.2-5].

Контроль изменений магнитного поля позволяет оценить форму ротора, однако такие измерения в значительной степени зависят от режима работы генератора, что определяет их низкую достоверность с точки зрения оценки деформаций ротора или статора.Monitoring changes in the magnetic field allows us to evaluate the shape of the rotor, however, such measurements largely depend on the operating mode of the generator, which determines their low reliability from the point of view of assessing the deformation of the rotor or stator.

Для оценки формы ротора и статора используются также емкостные датчики воздушного зазора в виде металлического плоского электрода, который через диэлектрическую прокладку крепится к статору [VM 3.1 Air gap capacitor sensor. Datasheet. VibrosystM, 29 april 1999] или [4000 series air gap 200 mm sensor system. Bently Nevada, Part 173544, November, 2005, p.1-2].To assess the shape of the rotor and stator, capacitive air gap sensors are also used in the form of a metal flat electrode, which is attached to the stator through a dielectric gasket [VM 3.1 Air gap capacitor sensor. Datasheet VibrosystM, 29 April 1999] or [4000 series air gap 200 mm sensor system. Bently Nevada, Part 173544, November, 2005, p.1-2].

К недостаткам таких решений следует отнести относительно низкую достоверность контроля, что связано, с одной стороны, с тем, что на результатах измерения сказываются краевые эффекты емкостного датчика, а с другой стороны, эти датчики не обеспечивают возможности контроля магнитного поля в зазоре и связи между режимом работы и магнитным полем с геометрическими характеристиками. Использование для контроля дополнительных датчиков магнитного поля с одной стороны ограничено возможной площадью установки, поскольку близкое расположение датчиков может нарушать температурный режим в зоне установки, а их удаление один от другого приводит к неадекватной связи результатов измерения этими датчиками, поскольку в этом случае их показания относятся к разным частям статора.The disadvantages of such solutions include the relatively low reliability of the control, which is associated, on the one hand, with the fact that the edge effects of the capacitive sensor affect the measurement results, and on the other hand, these sensors do not provide the ability to control the magnetic field in the gap and the connection between the mode work and magnetic field with geometric characteristics. The use of additional magnetic field sensors for monitoring on one side is limited by the possible installation area, since the proximity of the sensors can violate the temperature regime in the installation area, and their removal from one another leads to an inadequate connection of the measurement results by these sensors, since in this case their readings relate to different parts of the stator.

Для устранения краевых эффектов в конденсаторных датчиках могут использоваться кольцевые электроды, окружающие измерительные (передающий и приемный) электроды [F.N.Todd. A design methodology for low-cost, high-performance capacitive sensor. Delft university press, 1977, p.40]. При использовании такого датчика в условиях воздействия переменных магнитных полей в замкнутом контуре может возникать ток значительной величины, который будет нагревать этот замкнутый контур, что вызовет дополнительный нагрев датчика, его деформацию и приведет к дополнительным погрешностям. Возможно также повреждение датчика.To eliminate edge effects in capacitor sensors, ring electrodes surrounding the measuring (transmitting and receiving) electrodes can be used [F.N.Todd. A design methodology for low-cost, high-performance capacitive sensor. Delft university press, 1977, p. 40]. When using such a sensor under the influence of alternating magnetic fields in a closed loop, a significant current can occur that will heat this closed loop, which will cause additional heating of the sensor, its deformation and lead to additional errors. Sensor damage is also possible.

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа к предложенного техническому решению является устройство контроля воздушного зазора между двумя металлическими объектами, содержащее передающий и приемный металлические электроды, которые расположены в одной плоскости и закреплены через диэлектрическую прокладку на первом металлическом объекте, генератор высокочастотных колебаний, выход которого соединен с передающим электродом, приемный электрод соединен с входом детектора профиля локальной области второго металлического объекта, выход которого соединен с входом детектора профиля второго металлического объекта, выход которого соединен с входом детектора минимального расстояния, а выходы всех детекторов соединены с входом формирователя аналогового сигнала зазора [Air gap measurement system. Vibro-meter. SA /267-005/ October, 2003, p.1-2].The closest and selected as a prototype to the proposed technical solution is a device for monitoring the air gap between two metal objects, containing transmitting and receiving metal electrodes that are located in the same plane and are fixed through a dielectric strip on the first metal object, the high-frequency oscillation generator, the output of which is connected with a transmitting electrode, the receiving electrode is connected to the input of the profile detector of the local area of the second metal object and whose output is connected to an input of the second detector Profile metal object, whose output is connected to an input of the minimum distance detector, and the outputs of all the detectors connected to the analog input of the gap [Air gap signal measurement system. Vibro-meter. SA / 267-005 / October, 2003, p.1-2].

Недостатком этого устройства является относительно низкая достоверность измерений, что связано с отсутствием контроля в измерительной точке за величиной магнитного поля и влияние краевых эффектов на электрическое поле между передающим и приемным электродами.The disadvantage of this device is the relatively low reliability of the measurements, which is associated with the lack of control at the measuring point of the magnetic field and the influence of edge effects on the electric field between the transmitting and receiving electrodes.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение достоверности измерения взаимного расположения и состояния первого и второго объектов.The present invention is aimed at improving the reliability of measuring the relative position and condition of the first and second objects.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве измерения воздушного зазора между двумя металлическими объектами, содержащее передающий и приемный металлические электроды, которые расположены в одной плоскости и закреплены на диэлектрической прокладке, генератор высокочастотных колебаний, выход которого соединен с передающим электродом, выход детектора профиля локальной области соединен с входом детектора профиля второго металлического объекта, выход детектора профиля второго металлического объекта соединен с входом детектора минимального расстояния, а выходы всех детекторов соединены с входом формирователя сигнала величины зазора, на другой стороне диэлектрической прокладки симметрично приемному электроду выполнен дополнительный приемный электрод, между дополнительным приемным электродом и первым металлическим объектом введена дополнительная диэлектрическая прокладка, передающий электрод выполнен в виде незамкнутого контура вокруг приемного электрода, а вокруг передающего и приемного электродов их плоскости сформирован дополнительный электрод в виде незамкнутого контура, концы которого соединены с входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом амплитудного детектора, выход которого соединен с дополнительным входом формирователя сигнала зазора, в устройство также введен синхронный детектор, прямой и инверсный входы которого соединены с приемным и дополнительным приемными электродами, управляющий вход соединен с выходом генератора высокочастотных колебаний, а выход подключен к входу детектора профиля локальной области.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for measuring the air gap between two metal objects, containing transmitting and receiving metal electrodes that are located in the same plane and are mounted on a dielectric gasket, a high-frequency oscillation generator, the output of which is connected to the transmitting electrode, the output of the local profile detector the area is connected to the input of the profile detector of the second metal object, the output of the profile detector of the second metal object is connected to the minimum distance of the detector, and the outputs of all the detectors are connected to the input of the signal conditioner of the gap, on the other side of the dielectric strip symmetrically to the receiving electrode an additional receiving electrode is made, between the additional receiving electrode and the first metal object an additional dielectric strip is introduced, the transmitting electrode is made in the form of an open loop around the receiving electrode, and around the transmitting and receiving electrodes of their plane formed an additional the second electrode in the form of an open circuit, the ends of which are connected to the inputs of a differential amplifier, the output of which is connected to the input of the amplitude detector, the output of which is connected to an additional input of the gap signal driver, a synchronous detector is also introduced into the device, the direct and inverse inputs of which are connected to the receiving and additional receiving electrodes, the control input is connected to the output of the high-frequency oscillation generator, and the output is connected to the input of the local area profile detector.

Дифференциальный усилитель выполнен на операционном усилителе, входы которого соединены через первый и второй резисторы с входами дифференциального усилителя, между входами операционного усилителя включен конденсатор, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен через третий резистор с общей шиной, выход операционного усилителя является выходом дифференциального усилителя и соединен с инвертирующим входом операционного усилителя через четвертый резистор.The differential amplifier is made on an operational amplifier, the inputs of which are connected through the first and second resistors to the inputs of the differential amplifier, a capacitor is connected between the inputs of the operational amplifier, the non-inverting input of the operational amplifier is connected through a third resistor to a common bus, the output of the operational amplifier is the output of the differential amplifier and connected to the inverting the input of the operational amplifier through the fourth resistor.

Передающий, приемный и дополнительный электроды, а также диэлектрическая прокладка могут быть выполнены в виде двухсторонней печатной платы.The transmitting, receiving and additional electrodes, as well as the dielectric gasket, can be made in the form of a double-sided printed circuit board.

Возможно также передающий, приемный и дополнительный электроды, а также диэлектрическую прокладку и дополнительную диэлектрическую прокладку выполнить в виде многослойной печатной платы.It is also possible transmitting, receiving and additional electrodes, as well as a dielectric spacer and an additional dielectric spacer, can be in the form of a multilayer printed circuit board.

Пример выполнения устройства иллюстрируется на фиг.1. На фиг.2 приведен пример выполнения электродов на диэлектрической подложке в виде двухсторонней печатной платы. На фиг.3. приведен пример структурной схемы дифференциального усилителя. На фиг.4 показан пример выполнения синхронного детектора. Фиг.5 и 6 показывают организацию устройства для измерения зазора, когда металлическими объектами являются статор и ротор генератора.An example implementation of the device is illustrated in figure 1. Figure 2 shows an example of the implementation of the electrodes on a dielectric substrate in the form of a double-sided printed circuit board. In figure 3. An example of a block diagram of a differential amplifier is given. Figure 4 shows an example implementation of a synchronous detector. 5 and 6 show the organization of the device for measuring the gap when the metal objects are the stator and rotor of the generator.

Устройство контроля воздушного зазора между двумя металлическими объектами 1 и 2, содержащее передающий 3 и приемный 4 металлические электроды, которые расположены в одной плоскости и закреплены через диэлектрическую прокладку 5 на первом металлическом объекте 1. Устройство также содержит генератор высокочастотных колебаний 6, выход которого соединен с передающим электродом 3, выход детектора 7 соединен с входом детектора 8 профиля второго металлического объекта 2, выход которого соединен с входом детектора 9 минимального расстояния, а выходы всех детекторов 7-9 соединены с входом формирователя 10 аналогового сигнала зазора. Передающий электрод 3 выполнен в виде незамкнутого контура вокруг приемного электрода 4. На другой стороне диэлектрической прокладки симметрично приемному электроду выполнен дополнительный приемный электрод, между дополнительным приемным электродом и первым металлическим объектом введена дополнительная диэлектрическая прокладка. Вокруг передающего 3 и приемного 4 электродов в их плоскости сформирован дополнительный электрод 11 в виде незамкнутого контура, концы которого соединены с входами дифференциального усилителя 12, выход которого соединен с входом амплитудного детектора 13, выход которого соединен с дополнительным входом формирователя сигнала зазора. 10. На другой стороне диэлектрической прокладки 5 симметрично приемному электроду 4 выполнен дополнительный приемный электрод 14, между дополнительным приемным электродом 14 и первым металлическим объектом 1 введена дополнительная диэлектрическая прокладка 15. Устройство также содержит синхронный детектор 16, прямой и инверсный входы которого соединены с приемным 4 и дополнительным 14 приемными электродами, управляющий вход соединен с выходом генератора высокочастотных колебаний 6, а выход подключен к входу детектора 7 профиля локальной области.A device for controlling the air gap between two metal objects 1 and 2, comprising transmitting 3 and receiving 4 metal electrodes, which are located in the same plane and are fixed through a dielectric strip 5 on the first metal object 1. The device also contains a high-frequency oscillation generator 6, the output of which is connected to transmitting electrode 3, the output of the detector 7 is connected to the input of the detector 8 of the profile of the second metal object 2, the output of which is connected to the input of the detector 9 of the minimum distance, and the output all detector rows 7-9 are connected to the input of the gap 10 analog signal. The transmitting electrode 3 is made in the form of an open circuit around the receiving electrode 4. On the other side of the dielectric strip, an additional receiving electrode is made symmetrically to the receiving electrode, an additional dielectric strip is introduced between the additional receiving electrode and the first metal object. Around the transmitter 3 and receiver 4 electrodes, an additional electrode 11 is formed in their plane in the form of an open loop, the ends of which are connected to the inputs of the differential amplifier 12, the output of which is connected to the input of the amplitude detector 13, the output of which is connected to an additional input of the gap signal shaper. 10. On the other side of the dielectric strip 5, an additional receiving electrode 14 is made symmetrically to the receiving electrode 4, an additional dielectric laying 15 is introduced between the additional receiving electrode 14 and the first metal object 1. The device also includes a synchronous detector 16, the direct and inverse inputs of which are connected to the receiving 4 and an additional 14 receiving electrodes, the control input is connected to the output of the high-frequency oscillation generator 6, and the output is connected to the input of the detector 7 of the local region profile STI.

Передающий 3, приемный 4 и дополнительный электрод 11 в виде незамкнутого контура и диэлектрическая прокладка 5 выполнены в виде односторонней печатной платы, пример расположения электродов на которой показан на фиг.2.Transmitting 3, receiving 4 and an additional electrode 11 in the form of an open loop and a dielectric strip 5 are made in the form of a single-sided printed circuit board, an example of the location of the electrodes on which is shown in Fig.2.

Дифференциальный усилитель 12 может быть выполнен на операционном усилителе 17, входы которого соединены через первый 18 и второй 19 резисторы с входами 20 и 21 соответственно дифференциального усилителя 12, между входами операционного усилителя 17 включен конденсатор 22, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен через третий резистор 23 с общей шиной 24, выход операционного усилителя 17 является выходом 25 дифференциального усилителя и соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 17 через четвертый резистор 26.The differential amplifier 12 can be performed on an operational amplifier 17, the inputs of which are connected through the first 18 and second 19 resistors with the inputs 20 and 21 of the differential amplifier 12 respectively, a capacitor 22 is connected between the inputs of the operational amplifier 17, the non-inverting input of the operational amplifier is connected through the third resistor 23 s a common bus 24, the output of the operational amplifier 17 is the output 25 of the differential amplifier and is connected to the inverting input of the operational amplifier 17 through the fourth resistor 26.

Синхронный детектор 16 может быть выполнен на дифференциальном усилителе 27, прямой и инверсный входы которого являются прямым и инверсным входами синхронного детектора 16, прямой и инверсный выходы дифференциального усилителя 27 соединены с аналоговыми входами мультиплексора 28, управляющий вход которого является управляющим входом синхронного детектора 16, выход которого соединен с выходом фильтра нижних частот 29, вход которого соединен с выходом мультиплексора 28.The synchronous detector 16 can be performed on a differential amplifier 27, the direct and inverse inputs of which are the direct and inverse inputs of the synchronous detector 16, the direct and inverse outputs of the differential amplifier 27 are connected to the analog inputs of the multiplexer 28, the control input of which is the control input of the synchronous detector 16, the output which is connected to the output of the low-pass filter 29, the input of which is connected to the output of the multiplexer 28.

Устройство работает следующим образом. Генератор 6 формирует электрический сигнал высокой частоты, который поступает на передающий электрод 3. Этот электрод формирует электрическое поле, которое распространяется как в сторону первого объекта, например статора 1, так и в сторону второго объекта, например ротора 2. Поле также попадает на приемный электрод 4 и дополнительный приемный электрод 14. На фиг.1 пунктиром показаны линии электрического поля в воздушном зазоре статор - ротор. В зависимости от расстояния между статором и ротором, т.е. от величины воздушного зазора меняется величина емкости между электродами 3 и 4 и между электродами 3 и 14. Поскольку величина этой емкости невелика, важно снизить влияние краевых эффектов. Это обеспечивается дополнительным электродом 11, который подключен к входам дифференциального усилителя 12. Для сигналов генератора 6, наводок и помех эквивалентное сопротивление емкостей между электродами существенно выше входного сопротивления дифференциального усилителя 12. Другими словами, для таких сигналов, наводок и помех потенциал дополнительного электрода близок к потенциалу «виртуальной земли» входов операционного усилителя 14. Кроме того, поскольку форма электрода 11 симметрична для таких сигналов, можно считать, что его потенциал постоянный для всего этого электрода. Поскольку передающий электрод 4 окружает приемные 4 и 14, передающий электрод 4 оказывает экранирующее воздействие по отношению к внешним наводкам.The device operates as follows. The generator 6 generates an electrical signal of high frequency, which is supplied to the transmitting electrode 3. This electrode generates an electric field that propagates both towards the first object, for example stator 1, and towards the second object, for example rotor 2. The field also hits the receiving electrode 4 and an additional receiving electrode 14. In Fig. 1, the dashed lines show the lines of the electric field in the stator-rotor air gap. Depending on the distance between the stator and the rotor, i.e. the value of the capacitance between the electrodes 3 and 4 and between the electrodes 3 and 14 changes from the size of the air gap. Since the value of this capacitance is small, it is important to reduce the influence of edge effects. This is ensured by an additional electrode 11, which is connected to the inputs of the differential amplifier 12. For signals of the generator 6, pickups and interference, the equivalent capacitance between the electrodes is significantly higher than the input resistance of the differential amplifier 12. In other words, for such signals, pickups and interference, the potential of the additional electrode is close to the potential of the "virtual ground" of the inputs of the operational amplifier 14. In addition, since the shape of the electrode 11 is symmetrical for such signals, we can assume that its potential constant for all this electrode. Since the transmitting electrode 4 surrounds the receiving 4 and 14, the transmitting electrode 4 has a shielding effect in relation to external interference.

Поскольку выходное сопротивление генератора 6 относительно мало, передающий электрод для наводимых помех можно считать заземленным. Благодаря этому чувствительный приемный электрод будет в значительной степени экранирован от внешних электрических помех, что повышает достоверность проводимых измерений.Since the output impedance of the generator 6 is relatively small, the transmitting electrode for induced interference can be considered grounded. Due to this, the sensitive receiving electrode will be largely shielded from external electrical noise, which increases the reliability of the measurements.

Сигналы с электрода 4 и дополнительного приемного электрода 14 поступают на дифференциальные входы синхронного детектора 16. В силу симметричности указанных электродов синфазные помехи, наводимые на них, подавляются. Кроме этого, синхронный детектор обеспечивает выделение только тех составляющих, которые коррелированны по частоте и фазе с сигналом от высокочастотного генератора 6. Таким образом, на выходе синхронного детектора сигнал практические не будет зависеть от помех. Этот сигнал поступает на детектор 7 профиля локальной области ротора, находящейся в текущее время над электродами 3 и 4. Этот детектор формирует оценку профиля данной области по текущей величине зазора, например описывает форму одного полюса ротора. Минимальное или среднее значение характеризует расстояние от статора до данного полюса. Постоянная времени этого детектора должна быть меньше времени прохождения полюса над электродами. Детектор профиля 8 отслеживает минимальные или средние значения для последовательно проходящих полюсов, т.е. описывает уже форму ротора как последовательность оценок расстояний каждого из полюсов ротора от статора. Контроль общего минимального расстояния, выполняемого детектором 9, позволяет оценить возможность задеваний ротора за статор. Формируемые оценки передаются на регистрирующую, сигнализирующую или управляющую аппаратуру через формирователь сигналов зазора 10.The signals from the electrode 4 and the additional receiving electrode 14 are fed to the differential inputs of the synchronous detector 16. Due to the symmetry of these electrodes, the common mode noise induced on them is suppressed. In addition, the synchronous detector provides the selection of only those components that are correlated in frequency and phase with the signal from the high-frequency generator 6. Thus, at the output of the synchronous detector, the signal will practically not depend on interference. This signal is fed to the profile detector 7 of the local area of the rotor, which is currently located above the electrodes 3 and 4. This detector generates an estimate of the profile of this area by the current value of the gap, for example, describes the shape of one pole of the rotor. The minimum or average value characterizes the distance from the stator to this pole. The time constant of this detector should be less than the time the pole travels above the electrodes. The profile detector 8 tracks the minimum or average values for successive passing poles, i.e. already describes the shape of the rotor as a sequence of estimates of the distances of each of the poles of the rotor from the stator. Monitoring the total minimum distance performed by the detector 9, allows to evaluate the possibility of grazing the rotor for the stator. The generated estimates are transmitted to the recording, signaling or control equipment through the signal generator of the gap 10.

Переменное магнитной поле от ротора воздействует на дополнительный электрод 11, формируя в нем ЭДС, которая зависит от величины магнитного поля. Эта ЭДС поступает на входы дифференциального усилителя 12, который подавляет симметричные составляющие и позволяет выделить указанную ЭДС. Наличие конденсатора позволяет снизить влияние высокочастотных составляющих, наводимых на дополнительный электрод 11. Выходной сигнал дифференциального усилителя 12 поступает на амплитудный детектор 13, на выходе которого формируется сигнал, характеризующий «магнитную» форму ротора. Эта форма зависит от режима работы контролируемого объекта, а также от наличия в нем дефектов, например межвитковых замыканий. Одновременный синхронный контроль геометрической и магнитной форм в одной и той же измерительной точке предлагаемым устройством 31 позволяет выявить наличие дефектов и отклонений в работе оборудования. Следует учитывать, что поскольку сопротивление источника ЭДС весьма мало, возможно использование дифференциального усилителя с относительно низким входным сопротивлением, что обеспечивает простую реализуемость экранирования дополнительным электродом.An alternating magnetic field from the rotor acts on the additional electrode 11, forming an EMF in it, which depends on the magnitude of the magnetic field. This EMF is fed to the inputs of a differential amplifier 12, which suppresses symmetrical components and allows you to select the specified EMF. The presence of a capacitor allows you to reduce the influence of high-frequency components induced on the additional electrode 11. The output signal of the differential amplifier 12 is fed to an amplitude detector 13, the output of which is a signal characterizing the "magnetic" shape of the rotor. This form depends on the operating mode of the controlled object, as well as on the presence of defects in it, for example inter-turn faults. Simultaneous synchronous control of geometric and magnetic shapes at the same measuring point by the proposed device 31 allows to detect the presence of defects and deviations in the operation of the equipment. It should be borne in mind that since the resistance of the EMF source is very small, it is possible to use a differential amplifier with a relatively low input resistance, which provides simple realizability of shielding with an additional electrode.

Для контроля формы неподвижной части - статора - предлагаемое устройство может быть расположено и на роторной части (фиг.6), в этом случае результаты могут передаваться на регистрирующую, сигнализирующую или управляющую аппаратуру через формирователь сигналов зазора 10 через токосъемные контакты или через беспроводные каналы связи, информацию для которых передает в соответствующей форме (в виде оптических или радиосигналов) формирователь 10.To control the shape of the fixed part - the stator - the proposed device can also be located on the rotor part (Fig.6), in this case, the results can be transmitted to the recording, signaling or control equipment through the signal generator of the gap 10 through current collector contacts or via wireless communication channels, information for which transmits in the appropriate form (in the form of optical or radio signals) shaper 10.

Claims (8)

1. Устройство контроля воздушного зазора между двумя металлическими объектами, содержащее передающий и приемный металлические электроды, которые расположены в одной плоскости и закреплены на диэлектрической прокладке, генератор высокочастотных колебаний, выход которого соединен с передающим электродом, выход детектора профиля локальной области второго металлического объекта соединен с входом детектора профиля второго металлического объекта, выход детектора профиля второго металлического объекта соединен с входом детектора минимального расстояния, а выходы всех детекторов соединены с входом формирователя сигнала зазора, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности измерения взаимного расположения и состояния первого и второго объектов, передающий электрод выполнен в виде незамкнутого контура вокруг приемного электрода, на другой стороне диэлектрической прокладки симметрично приемному электроду выполнен дополнительный приемный электрод, между дополнительным приемным электродом и первым металлическим объектом введена дополнительная диэлектрическая прокладка, а вокруг передающего и приемного электродов в их плоскости сформирован дополнительный электрод в виде незамкнутого контура, концы которого соединены с входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом амплитудного детектора, выход которого соединен с дополнительным входом формирователя сигнала зазора, в устройство также введен синхронный детектор, прямой и инверсный входы которого соединены с приемным и дополнительным приемным электродами, управляющий вход соединен с выходом генератора высокочастотных колебаний, а выход подключен к входу детектора профиля локальной области.1. The device controls the air gap between two metal objects, containing the transmitting and receiving metal electrodes, which are located in the same plane and are mounted on a dielectric pad, a high-frequency oscillation generator, the output of which is connected to the transmitting electrode, the output of the profile detector of the local area of the second metal object is connected to the input of the profile detector of the second metal object, the output of the profile detector of the second metal object is connected to the input of the minimum detector length of the detector, and the outputs of all the detectors are connected to the input of the gap signal conditioner, characterized in that, in order to increase the reliability of measuring the relative position and state of the first and second objects, the transmitting electrode is made in the form of an open loop around the receiving electrode, on the other side of the dielectric strip symmetrically an additional receiving electrode is made to the receiving electrode, an additional dielectric is introduced between the additional receiving electrode and the first metal object a gasket, and around the transmitting and receiving electrodes in their plane an additional electrode is formed in the form of an open loop, the ends of which are connected to the inputs of a differential amplifier, the output of which is connected to the input of an amplitude detector, the output of which is connected to an additional input of the gap signal shaper, the device is also introduced a synchronous detector, the direct and inverse inputs of which are connected to the receiving and additional receiving electrodes, the control input is connected to the output of the high-frequency generator tnyh oscillations, and an output connected to the input profile detector local region. 2. Устройство контроля воздушного зазора между двумя металлическими объектами по п.1, отличающееся тем, что передающий, приемный и дополнительный электроды, а также диэлектрическая прокладка выполнены в виде двухсторонней печатной платы.2. The control device for the air gap between two metal objects according to claim 1, characterized in that the transmitting, receiving and additional electrodes, as well as the dielectric gasket, are made in the form of a double-sided printed circuit board. 3. Устройство контроля воздушного зазора между двумя металлическими объектами по п.1, отличающееся тем, что передающий, приемный и дополнительный электроды, а также диэлектрическая прокладка и дополнительная диэлектрическая прокладка выполнены в виде многослойной печатной платы.3. The control device for the air gap between two metal objects according to claim 1, characterized in that the transmitting, receiving and additional electrodes, as well as the dielectric gasket and the additional dielectric gasket, are made in the form of a multilayer printed circuit board. 4. Устройство контроля воздушного зазора между двумя металлическими объектами по п.1, отличающееся тем, что дифференциальный усилитель выполнен на операционном усилителе, входы которого соединены через первый и второй резисторы с входами дифференциального усилителя, между входами операционного усилителя включен конденсатор, не инвертирующий вход операционного усилителя соединен через третий резистор с общей шиной, выход операционного усилителя является выходом дифференциального усилителя и соединен с инвертирующим входом операционного усилителя через четвертый резистор.4. The control device for the air gap between two metal objects according to claim 1, characterized in that the differential amplifier is made on an operational amplifier, the inputs of which are connected through the first and second resistors to the inputs of the differential amplifier, a capacitor is connected between the inputs of the operational amplifier, which does not invert the input of the operating the amplifier is connected through a third resistor to a common bus, the output of the operational amplifier is the output of the differential amplifier and connected to the inverting input of the operation amplifier through the fourth resistor. 5. Устройство контроля воздушного зазора между двумя металлическими объектами по п.1, отличающееся тем, что синхронный детектор выполнен на дифференциальном усилителе, прямой и инверсный входы которого являются прямым и инверсным входами синхронного детектора, прямой и инверсный выходы дифференциального усилителя соединены с аналоговыми входами мультиплексора, управляющий вход которого является управляющим входом синхронного детектора, выход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, вход которого соединен с выходом мультиплексора.5. The control device for the air gap between two metal objects according to claim 1, characterized in that the synchronous detector is made on a differential amplifier, the direct and inverse inputs of which are direct and inverse inputs of a synchronous detector, the direct and inverse outputs of the differential amplifier are connected to the analog inputs of the multiplexer , the control input of which is the control input of the synchronous detector, the output of which is connected to the output of the low-pass filter, the input of which is connected to the output of the multip eksora. 6. Устройство контроля воздушного зазора между двумя металлическими объектами по п.1, отличающееся тем, что для обеспечения контроля профиля неподвижного объекта устройство установлено на подвижном объекте, а формирователь сигнала зазора выполнен в виде передатчика сигнала по беспроводному каналу.6. The control device for the air gap between two metal objects according to claim 1, characterized in that to ensure control of the profile of the stationary object, the device is mounted on a moving object, and the gap signal driver is made in the form of a signal transmitter over a wireless channel. 7. Устройство контроля воздушного зазора между двумя металлическими объектами по п.1, отличающееся тем, что для обеспечения контроля профиля неподвижного объекта устройство установлено на подвижном объекте, а формирователь сигнала зазора выполнен в виде передатчика кодированного сигнала по беспроводному радиоканалу.7. The device for monitoring the air gap between two metal objects according to claim 1, characterized in that to ensure control of the profile of the stationary object, the device is mounted on a moving object, and the gap signal driver is made in the form of a coded signal transmitter over a wireless radio channel. 8. Устройство контроля воздушного зазора между двумя металлическими объектами по п.1, отличающееся тем, что для обеспечения контроля профиля неподвижного объекта устройство установлено на подвижном объекте, а формирователь сигнала зазора выполнен в виде передатчика кодированного сигнала по беспроводному оптическому каналу.8. The control device for the air gap between two metal objects according to claim 1, characterized in that to ensure control of the profile of the stationary object, the device is mounted on a moving object, and the gap signal driver is made in the form of a coded signal transmitter via a wireless optical channel.
RU2006128906/28A 2006-08-09 2006-08-09 Device for inspecting air gap RU2318184C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006128906/28A RU2318184C1 (en) 2006-08-09 2006-08-09 Device for inspecting air gap

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006128906/28A RU2318184C1 (en) 2006-08-09 2006-08-09 Device for inspecting air gap

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2318184C1 true RU2318184C1 (en) 2008-02-27

Family

ID=39279042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006128906/28A RU2318184C1 (en) 2006-08-09 2006-08-09 Device for inspecting air gap

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2318184C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU198311U1 (en) * 2019-10-28 2020-06-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева" (ФГБОУ ВО "ОГУ имени И.С. Тургенева") DEVICE FOR CONTROL OF EXPLOSION OF ROTOR IN THE LUBRICANT LAYER
US11365988B2 (en) 2016-11-28 2022-06-21 Wobben Properties Gmbh Measuring system and a measuring method for the measurement of a stator of a gearless wind turbine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11365988B2 (en) 2016-11-28 2022-06-21 Wobben Properties Gmbh Measuring system and a measuring method for the measurement of a stator of a gearless wind turbine
RU198311U1 (en) * 2019-10-28 2020-06-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева" (ФГБОУ ВО "ОГУ имени И.С. Тургенева") DEVICE FOR CONTROL OF EXPLOSION OF ROTOR IN THE LUBRICANT LAYER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8564281B2 (en) Noncontact measuring of the position of an object with magnetic flux
US5942893A (en) Shielded eddy current sensor for enhanced sensitivity
CN102680567B (en) Vortex finder
Qian et al. High sensitivity detection of partial discharge acoustic emission within power transformer by sagnac fiber optic sensor
CN101627311B (en) High bandwidth open-loop current sensor
CN102047084B (en) Method for monitoring electrodynamic motor
KR101697975B1 (en) Inductive Displacement Sensor Using Frequency Modulation
JP2004226394A (en) Capacitative electromagnetic flowmeter
KR20080083645A (en) A position detecting system that self-monitors for connectivity faults
KR0157967B1 (en) Magnetic bearing device
KR102055599B1 (en) Extended stroke position sensor
CN102412685A (en) Asynchronous motor with features creating magnetic field disturbance
RU2318183C1 (en) Device for measuring air space
RU2318184C1 (en) Device for inspecting air gap
JPH1073451A (en) Induction displacement sensor
RU2735380C1 (en) Inductive sensor
US4963827A (en) Intermittently activated magnetic shield arrangement for reducing noise and offsets in solid state magnetic field sensors
JPS5997005A (en) Sensor detecting magnetic field strain or measuring parameter which can be drawn out of magnetic field strain
RU2318182C1 (en) Device for measuring air space
US20150042343A1 (en) Object finder
US2987671A (en) Electric current generator
JPH0886773A (en) Method for detecting metal
KR102656037B1 (en) Magnetic-field detecting apparatus
JP2004170273A (en) Displacement sensor
SU655999A1 (en) Variation magnetic field inductive sensor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100810