RU2659310C1 - Device for searching turn-to-turn short circuits in inductance coils - Google Patents

Device for searching turn-to-turn short circuits in inductance coils Download PDF

Info

Publication number
RU2659310C1
RU2659310C1 RU2016151928A RU2016151928A RU2659310C1 RU 2659310 C1 RU2659310 C1 RU 2659310C1 RU 2016151928 A RU2016151928 A RU 2016151928A RU 2016151928 A RU2016151928 A RU 2016151928A RU 2659310 C1 RU2659310 C1 RU 2659310C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
comparator
output
voltage
storage capacitor
Prior art date
Application number
RU2016151928A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Игоревич Фащук
Евгений Юрьевич Лагутин
Юрий Николаевич Берченко
Игорь Владимирович Баранов
Original Assignee
Государственное Предприятие "Завод "Электротяжмаш"
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 Государственное Предприятие "Завод "Электротяжмаш" filed Critical Государственное Предприятие "Завод "Электротяжмаш"
Application granted granted Critical
Publication of RU2659310C1 publication Critical patent/RU2659310C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/72Testing of electric windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to measuring equipment. Essence: device for searching turn-to-turn short circuits in inductance coils contains a transformer whose secondary winding is connected through the diode to the storage capacitor and to the serial circuit, consisting of a winding being checked, an electronic power switch controlled from the control unit. Primary winding of the transformer is connected through the electronic switch of the converter to a DC voltage source. Electronic switch of the converter is controlled from the PWM output of the controller. Current sensor is connected in series with the electronic power switch. Current sensor output is connected via the second peak detector to the information input of the second comparator. Voltage from the storage capacitor is fed through the voltage divider on the resistors and through the matching unit to the feedback input of the PWM controller, to the input of the first peak detector and to the input of the differentiator. From the output of the differentiator, the voltage is fed through the rectifier ad through the third comparator to the input of the control unit. Output of the first peak detector is connected to the input of the first comparator and to the reference input of the second comparator. Output of the first comparator is connected to the circuit indicator and the first input of the logic unit. Second input of the logic unit is connected to the output of the second comparator. Output of the logic unit is connected to the indicator of turn-to-turn short circuits.
EFFECT: technical result: increase in the reliability and accuracy of detecting turn-to-turn short circuits.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для поиска витковых замыканий в катушках индуктивностей.The invention relates to measuring technique, in particular to a device for searching for short circuits in inductors.

Устройства по поиску витковых замыканий (в.з.) с использованием емкостных накопителей и, работающих по принципу заряд накопительного конденсатора от силового трансформатора и затем его разряд через электронный ключ на проверяемую обмотку или индуктор, индуктивно связанный с проверяемой обмоткой, известны давно.Devices for searching for short circuits (VZ) using capacitive drives and operating on the principle of charging a storage capacitor from a power transformer and then discharging it through an electronic key to the tested winding or inductor inductively connected to the tested winding have been known for a long time.

Например, в устройстве (АС СССР 82724, заявлено 11.03.1948 по №378531, опубл. 31.05.49 г.), накопительный конденсатор заряжается через газотрон, а затем через электронный ключ (тиратрон) разряжается на испытываемую обмотку.For example, in a device (USSR AS 82724, declared March 11, 1948, No. 378531, published May 31, 49), the storage capacitor is charged through a gasotron, and then discharged through an electronic key (thyratron) to the tested winding.

Позже в устройствах вместо электронных ламп стали использоваться полупроводниковые элементы (диоды, тиристоры, транзисторы).Later, semiconductor elements (diodes, thyristors, transistors) began to be used in devices instead of electron tubes.

Например, в устройстве (Шустов М.А. Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения. Книга 3. Альтекс-А. Москва, 2002, рис. 11.13) приведена схема генератора на емкостном накопителе. Во время положительного полупериода сетевого напряжения накопительный конденсатор заряжается через резистор и диод при закрытом тиристоре. При отрицательной полуволне диод закрывается, а тиристор открывается, и накопительный конденсатор разряжается на нагрузку.For example, in a device (Shustov MA Practical circuitry. Voltage converters. Book 3. Altex-A. Moscow, 2002, Fig. 11.13), a generator circuit on a capacitive storage is shown. During the positive half-cycle of the mains voltage, the storage capacitor is charged through the resistor and diode with the thyristor closed. At a negative half-wave, the diode closes, and the thyristor opens, and the storage capacitor discharges to the load.

Это пример классической схемы генератора с емкостным накопителем, которая используется в устройствах поиска в.з.This is an example of a classic capacitive storage generator circuit used in high-voltage search devices.

Наиболее близким к заявляемому является устройство, созданное под руководством В.В. Шумейко (А.П. Зеленченко. Устройства диагностики тяговых двигателей электрического подвижного состава. Учебное пособие. Москва, 2002, с. 19).Closest to the claimed is a device created under the guidance of V.V. Shumeyko (AP Zelenchenko. Diagnostic devices for traction engines of electric rolling stock. Textbook. Moscow, 2002, p. 19).

В положительный полупериод сети через открытый диод от выходной обмотки силового трансформатора заряжается накопительный конденсатор. При этом тиристор разряда накопительного конденсатора закрыт.In the positive half-cycle of the network, an accumulative capacitor is charged through the open diode from the output winding of the power transformer. In this case, the discharge thyristor of the storage capacitor is closed.

В отрицательный полупериод сети диод закрывается, и накопительный конденсатор перестает заряжаться (он уже заряжен в положительном полупериоде сети до амплитуды напряжения с выходной обмотки силового трансформатора).In the negative half-cycle of the network, the diode closes, and the storage capacitor ceases to charge (it is already charged in the positive half-period of the network to the voltage amplitude from the output winding of the power transformer).

При этом блоком управления формируются импульсы, которые открывают тиристор и накопительный конденсатор разряжается на индуктор, который индуктивно связан с проверяемой обмоткой - формируется ток разряда накопительного конденсатора.In this case, the control unit generates pulses that open the thyristor and the storage capacitor is discharged to an inductor, which is inductively connected to the tested winding - the discharge current of the storage capacitor is formed.

Сигнал, пропорциональный току разряда, снимается с датчика, индуктивно связанного с проверяемой обмоткой, и поступает на блок индикации.A signal proportional to the discharge current is removed from the sensor inductively coupled to the tested winding and is fed to the display unit.

При наличии в.з. ток разряда увеличивается и увеличивается сигнал с датчика, что регистрируется блоком индикации.If available The discharge current increases and the signal from the sensor increases, which is recorded by the display unit.

Этому устройству, как и другим аналогичным, базирующимся на описанных выше емкостных накопителях энергии, присущи следующие недостатки:This device, like other similar ones, based on the capacitive energy storage devices described above, has the following disadvantages:

- КПД цепи заряда накопительного конденсатора (вторичная обмотка силового трансформатора - диод - накопительный конденсатор) теоретически менее 50%, что доказано в книге (Схемотехника и применение мощных импульсных устройств. Хансиохим Блум, пер. С англ. М. Додека. XXI, 2008, стр. 203).- The efficiency of the charge circuit of the storage capacitor (secondary winding of the power transformer - diode - storage capacitor) is theoretically less than 50%, which is proved in the book (Circuit Design and the Use of Powerful Pulse Devices. Hanshiohim Bloom, trans. From English M. Dodeka. XXI, 2008, p. 203).

- силовой трансформатор из-за однополярной нагрузки (диод - накопительный конденсатор) работает по частичной петле гистерезиса при размахе индукции в 4 раза меньше максимальной (Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания. А.Н. Горский и др. М.Радио и связь, 1988, с. 21).- the power transformer due to the unipolar load (diode - storage capacitor) operates on a partial hysteresis loop with an induction amplitude of 4 times less than the maximum (Calculation of electromagnetic elements of secondary power sources. A.N. Gorsky and others M.Radio and communication, 1988 , p. 21).

Поэтому массу магнитопровода трансформатора нужно увеличить в 4 раза по сравнению с трансформатором, работающим по полной петле гистерезиса при той же потребляемой мощности.Therefore, the mass of the transformer magnetic circuit must be increased 4 times in comparison with a transformer operating on a full hysteresis loop at the same power consumption.

- Нестабильность напряжения на накопительном конденсаторе обусловлена отсутствием стабилизации напряжения на нем, которую выполнить в этой конфигурации цепи заряда накопительного конденсатора сложно. Поэтому снижается чувствительность устройства из-за флуктуации измеряемого тока разряда накопительного конденсатора.- The instability of the voltage at the storage capacitor is due to the lack of voltage stabilization on it, which is difficult to perform in this configuration of the charge circuit of the storage capacitor. Therefore, the sensitivity of the device is reduced due to fluctuations in the measured discharge current of the storage capacitor.

- Сложность регулировки напряжения на накопительном конденсаторе. Обычно это выполняется введением в цепь первичной обмотки силового трансформатора ЛАТРа, который как и трансформатор будет иметь увеличенную массу. Поэтому в переносных устройствах, как и в прототипе, регулировка этого напряжения не выполняется.- The difficulty of adjusting the voltage across the storage capacitor. Usually this is done by introducing the LATR power transformer into the primary winding circuit, which, like the transformer, will have an increased mass. Therefore, in portable devices, as in the prototype, the adjustment of this voltage is not performed.

- Снижение чувствительности устройства из-за естественного разряда конденсатора хранения в пиковом детекторе, который фиксирует ток разряда накопительного конденсатора. В прототипе цепь фиксации тока разряда является составной частью блока индикации и отдельно не показана.- Reduced sensitivity of the device due to the natural discharge of the storage capacitor in the peak detector, which detects the discharge current of the storage capacitor. In the prototype, the circuit for fixing the discharge current is an integral part of the display unit and is not shown separately.

В основу изобретения поставлена задача повышения чувствительности устройства и повышение его КПД путем устранения всех вышеупомянутых недостатков за счет применения высокочастотного метода заряда накопительного конденсатора с применением обратной связи слежения за напряжением на накопительном конденсаторе и отслеживанием величины напряжения на опорном входе компаратора за амплитудой напряжения на накопительном конденсаторе и за напряжением разряда конденсатора хранения пикового детектора фиксации тока разряда.The basis of the invention is the task of increasing the sensitivity of the device and increasing its efficiency by eliminating all of the aforementioned disadvantages through the use of a high-frequency method of charging a storage capacitor using feedback tracking the voltage at the storage capacitor and tracking the voltage at the reference input of the comparator for the voltage amplitude at the storage capacitor and behind the discharge voltage of the storage capacitor of the peak detector fixing the discharge current.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для поиска витковых замыканий, содержащим трансформатор, вторичная обмотка которого через диод подключена к накопительному конденсатору и на последовательную цепочку, состоящую из проверяемой обмотки электронного ключа силового с управлением от блока управления, согласно изобретению, первичная обмотка трансформатора через электронный ключ преобразователя подключена к источнику постоянного напряжения, а сам электронный ключ преобразователя управляется с выхода ШИМ контроллера, дополнительно последовательно с электронным ключом силовым включен датчик тока, выход датчика тока через пиковый детектор второй поступает на информационный вход компаратора второго, напряжение с накопительного конденсатора через делитель напряжения на резисторах и через блок согласования поступает на вход обратной связи ШИМ контроллера, на вход пикового детектора первого и на вход дифференциатора, а с выхода последнего через выпрямитель, компаратора третий поступает на вход блока управления, выход пикового детектора первого подключен на вход компаратора первого и на опорный вход компаратора второго, выход компаратора первого поступает на индикатор цепи и на первый вход логического блока, а на его второй вход подключен сигнал с выхода компаратора второго, выход логического блока подключен к индикатору витковых замыканий.The problem is solved in that in a device for searching for short circuits containing a transformer, the secondary winding of which is connected via a diode to a storage capacitor and to a series circuit consisting of a tested winding of an electronic power key controlled by a control unit, according to the invention, the primary winding of the transformer through the electronic key of the converter is connected to a constant voltage source, and the electronic key of the converter is controlled from the output of the PWM controller, additional The current sensor is additionally connected in series with the electronic key, the output of the current sensor through the peak detector of the second is fed to the information input of the second comparator, the voltage from the storage capacitor through the voltage divider through the resistors and through the matching unit is fed to the feedback input of the PWM controller, to the input of the peak detector of the first and to the input of the differentiator, and from the output of the latter through the rectifier, the comparator, the third is fed to the input of the control unit, the output of the peak detector of the first is connected to the input of the comparator of the first and to the reference input of the comparator of the second, the output of the comparator of the first goes to the circuit indicator and to the first input of the logic unit, and the signal from the output of the comparator of the second is connected to its second input, the output of the logical unit is connected to the indicator of coil circuits.

Повышение чувствительности обеспечивается тем, что выполняется стабилизация напряжения полного заряда накопительного конденсатора и обеспечивается отслеживание величины напряжения на опорном входе компаратора, как за амплитудой напряжения на накопительном конденсаторе, так и за напряжением разряда конденсатора хранения пикового детектора, предназначенного для фиксации тока разряда.The increase in sensitivity is ensured by the stabilization of the voltage of the full charge of the storage capacitor and the monitoring of the voltage at the reference input of the comparator, both by the amplitude of the voltage at the storage capacitor and the discharge voltage of the storage capacitor of the peak detector designed to fix the discharge current.

Повышение КПД до 90% осуществляется за счет применения высокочастотного метода заряда накопительного конденсатора. При этом трансформатор имеет малые габариты, так как работает на высокой частоте.An increase in efficiency up to 90% is achieved through the use of a high-frequency method of charging a storage capacitor. At the same time, the transformer has small dimensions, as it operates at a high frequency.

Кроме того, легко обеспечивается регулировка амплитуды стабилизированного напряжения на накопительном конденсаторе изменением глубины обратной связи ШИМ контроллера, например, изменением величины одного из резисторов делителя, если его заменить на подстроечный. Это позволяет настроить устройство для поиска в.з. в катушках с широким диапазоном индуктивностей и с разными требованиями на величину испытательного напряжения между витками проверяемой катушки.In addition, it is easy to adjust the amplitude of the stabilized voltage at the storage capacitor by changing the feedback depth of the PWM controller, for example, by changing the value of one of the resistors of the divider, if it is replaced by a trimmer. This allows you to configure the device to search vz. in coils with a wide range of inductances and with different requirements for the value of the test voltage between the turns of the tested coil.

Заявляемое устройство иллюстрируется следующими графическими материалами:The inventive device is illustrated by the following graphic materials:

Фиг. 1 - схема устройства, где:FIG. 1 is a diagram of a device where:

1 - источник постоянного напряжения1 - constant voltage source

2 - трансформатор2 - transformer

3 - электронный ключ преобразователя3 - electronic key converter

4 - ШИМ контроллер4 - PWM controller

5 - диод5 - diode

6 - накопительный конденсатор6 - storage capacitor

7, 8 - резисторы делителя напряжения7, 8 - resistors of the voltage divider

9 - блок согласования9 - matching unit

10 - дифференциатор10 - differentiator

11 - пиковый детектор первый11 - peak detector first

12 - компаратор первый12 - comparator first

13 - компаратор второй13 - second comparator

14 - индикатор цепи14 - circuit indicator

15 - логический блок15 - logical block

16 - индикатор витковых замыканий16 - indicator of turns

17 - проверяемая обмотка17 - tested winding

18 - электронный ключ силовой18 - power electronic key

19 - датчик тока19 - current sensor

20 - пиковый детектор второй20 - peak detector second

21 - выпрямитель21 - rectifier

22 - компаратора третий22 - third comparator

23 - блок управления.23 - control unit.

Фиг. 2 - эпюры напряжений, где:FIG. 2 - stress diagrams, where:

24 - импульсы управления24 - control pulses

25 - напряжение на накопительном конденсаторе25 - voltage across the storage capacitor

26 - напряжение на выходе выпрямителя 2126 - voltage output rectifier 21

27 - порог компаратора третьего 2227 - threshold of the third comparator 22

28 - импульсы с выхода компаратора третьего 2228 - pulses from the output of the comparator of the third 22

29 - ток разряда29 - discharge current

30 - напряжение на информационном входе компаратора второго 13 при наличии в.з.30 - voltage at the information input of the comparator of the second 13 in the presence of VZ

31 - напряжение на опорном входе компаратора второго 1331 - voltage at the reference input of the comparator of the second 13

32 - напряжение на информационном входе компаратора второго 13 при отсутствии в.з.32 - voltage at the information input of the comparator of the second 13 in the absence of VZ

Источник постоянного напряжения 1 создает ток через первичную обмотку трансформатора 2, когда электронный ключ преобразователя 3 открыт. Ток отсутствует, когда последний закрыт.The DC voltage source 1 creates a current through the primary winding of the transformer 2 when the electronic switch 3 is open. No current when the latter is closed.

Управление электронным ключом выполняется по микросхеме ШИМ контроллера 4.The electronic key is controlled by the PWM controller 4 chip.

Выход трансформатора через диод 5 заряжает накопительный конденсатор 6, и это напряжение через делитель на резисторах 7 и 8 и через блок согласования 9 поступает в качестве сигнала обратной связи по напряжению на вход ШИМ контроллера.The output of the transformer through the diode 5 charges the storage capacitor 6, and this voltage through the divider on the resistors 7 and 8 and through the matching unit 9 is supplied as a voltage feedback signal to the input of the PWM controller.

Одновременно это напряжение подключено на вход дифференциатора 10 и на вход пикового детектора первого 11, выход которого соединен со входом компаратора первого 12 и с опорным входом компаратора второго 13.At the same time, this voltage is connected to the input of the differentiator 10 and to the input of the peak detector of the first 11, the output of which is connected to the input of the comparator of the first 12 and to the reference input of the comparator of the second 13.

Выход компаратора первого поступает на индикатор цепи 14 и на первый вход логического блока 15, а на второй его вход - сигнал с выхода компаратора второго.The output of the comparator of the first goes to the indicator of the circuit 14 and to the first input of the logical unit 15, and to its second input, the signal from the output of the comparator of the second.

Выход логического блока поступает на индикатор в.з. 16.The output of the logic block is fed to the indicator 16.

Накопительный конденсатор разряжается на проверяемую обмотку 17 через электронный ключ силовой 18, например, тиристор.The storage capacitor is discharged to the tested winding 17 through an electronic key power 18, for example, a thyristor.

Ток разряда с датчика тока 19 через пиковый детектор второй 20 поступает на информационный вход компаратора второго.The discharge current from the current sensor 19 through the peak detector of the second 20 is fed to the information input of the comparator of the second.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

Высокочастотный преобразователь выполнен на микросхеме ШИМ контроллера 4, электронном ключе преобразователя 3, например, полевом транзисторе, трансформаторе 2, источнике постоянного напряжения 1, выпрямителе 5 и накопительном конденсаторе 6 по одной известной схеме обратноходового преобразователя (в англоязычной литературе - flyback converter), которая зависит от выбранной микросхемы ШИМ контроллера.The high-frequency converter is made on the PWM chip of the controller 4, the electronic key of the converter 3, for example, a field-effect transistor, transformer 2, a constant voltage source 1, a rectifier 5 and a storage capacitor 6 according to one well-known flyback converter circuit (in the English literature - flyback converter), which depends from the selected PWM controller chip.

Когда электронный ключ преобразователя 3 открыт, то ток через первичную обмотку трансформатора 2 линейно нарастает и в трансформаторе накапливается энергия. Когда электронный ключ преобразователя закрывается, то энергия с трансформатора от его вторичной обмотки через открытый диод 5 разряжается на накопительный конденсатор 6.When the electronic key of the converter 3 is open, the current through the primary winding of the transformer 2 increases linearly and energy is accumulated in the transformer. When the electronic key of the converter is closed, the energy from the transformer from its secondary winding through the open diode 5 is discharged to the storage capacitor 6.

На фиг. 2 показаны импульсы управления 24 с выхода ШИМ контроллера. Каждым импульсом управления порция энергии с трансформатора подзаряжает накопительный конденсатор. Напряжение на накопительном конденсаторе имеет вид 25 (ступени заряда не показаны). Количество таких тактов передачи энергии зависит от требуемой энергии на конденсаторе при его полном заряде и порцией энергии, передаваемой за один такт и выбирается исходя из оптимальных критериев при расчете высокочастотного преобразователя с требуемым временем заряда накопительного конденсатора.In FIG. 2 shows control pulses 24 from the PWM controller output. A portion of energy from the transformer recharges the storage capacitor with each control pulse. The voltage across the storage capacitor has the form 25 (charge steps not shown). The number of such cycles of energy transfer depends on the required energy on the capacitor when it is fully charged and a portion of the energy transferred per cycle and is selected based on the optimal criteria when calculating a high-frequency converter with the required charge time of the storage capacitor.

Применение обратноходового преобразователя обусловлено тем, что он не боится коротких замыканий по выходу. Например, когда открывается электронный ключ силовой 18 и происходит разряд накопительного конденсатора 6 на проверяемую обмотку, и создается ток разряда, то ток с выходной обмотки обратноходового преобразователя не превышает величины, обусловленной запасом энергии за один такт, а этот ток значительно меньше тока разряда.The use of a flyback converter is due to the fact that it is not afraid of output short circuits. For example, when the electronic key 18 is opened and the storage capacitor 6 is discharged to the tested winding and a discharge current is generated, the current from the output winding of the flyback converter does not exceed the value determined by the energy reserve per cycle, and this current is much less than the discharge current.

Если используется другой вариант преобразователя, например, прямоходовой преобразователь, то потребуется усложнение схемы устройства - необходимо отключать преобразователь на время разряда накопительного конденсатора для исключения короткого замыкания по выходу преобразователя.If another version of the converter is used, for example, a straight-through converter, the device circuitry will need to be complicated - it is necessary to disconnect the converter for the duration of the discharge capacitor discharge to exclude a short circuit at the converter output.

Когда напряжение на накопительном конденсаторе 6 достигает требуемой величины, то наступает стабилизация этого напряжения (горизонтальный участок на линии напряжения 25) за счет обратной связи по цепочке: резисторы делителя 7 и 8 - блок согласования, 9 - вход обратной связи ШИМ контроллера 4.When the voltage at the storage capacitor 6 reaches the required value, then this voltage stabilizes (horizontal section on the voltage line 25) due to the feedback on the chain: the resistors of the divider 7 and 8 are the matching unit, 9 is the feedback input of the PWM controller 4.

Амплитуда этого напряжения запоминается конденсатором пикового детектора первого 11 и с его выхода в виде напряжения 31 подается как опорное на вход компаратора второго и на вход компаратора первого.The amplitude of this voltage is stored by the capacitor of the peak detector of the first 11 and from its output in the form of voltage 31 is supplied as a reference to the input of the comparator of the second and to the input of the comparator of the first.

Кроме того, напряжение на накопительном конденсаторе через делитель и блок согласования дифференцируется дифференциатором 10 и после выпрямления выпрямителем 21 будет иметь вид напряжения 26. Это напряжение поступает на вход компаратора третьего 22, где сравнивается с пороговым напряжением 27 (на фиг. 1 опорный вход компаратора третьего для подачи напряжения 27 не показан, так как это может быть обеспечено различными схемотехническими решениями, например, ограничением входного напряжения 27) и на выходе этого компаратора при напряжении 26 меньше порогового 27 формируются импульсы 28, которые через блок управления 23 открывают ключ силовой 18. Как видно с эпюр напряжений, импульсы 28 формируются, когда напряжение на накопительном конденсаторе достигает напряжения стабилизации. В блоке управления 23 может быть предусмотрена задержка на открытие электронного ключа силового 18 для гарантированного выхода в режим стабилизации (эта задержка на открытие реализована в блоке управления 23 устройства и по времени равна продолжительности горизонтального участка на линии напряжения 25).In addition, the voltage across the storage capacitor through the divider and matching unit is differentiated by the differentiator 10 and after rectification by the rectifier 21 will have the form of voltage 26. This voltage is supplied to the input of the third comparator 22, where it is compared with the threshold voltage 27 (in Fig. 1, the reference input of the third comparator for supplying voltage 27 is not shown, since this can be provided by various circuitry solutions, for example, by limiting the input voltage 27) and at the output of this comparator at a voltage of 26 less e threshold 27 are formed pulses 28 which via the control unit 23 opens the power key 18. As can be seen from the diagrams of voltages pulses 28 are generated when the voltage on the storage capacitor reaches a voltage stabilization. In the control unit 23, a delay for opening the electronic key of the power 18 can be provided for a guaranteed exit to the stabilization mode (this delay for opening is realized in the control unit 23 of the device and is equal in time to the length of the horizontal section on voltage line 25).

Когда после этой задержки электронный силовой ключ открывается, то накопительный конденсатор разряжается, импульсы 28 с выхода компаратора третьего автоматически снимаются, и формируется ток разряда 29, который показан для варианта использования тиристора в качестве электронного ключа силового 18. Отрицательная полуволна этого тока закрывает тиристор, и напряжение на накопительном конденсаторе перезарядится на обратную полярность (энергия из проверяемой обмотки 17 возвращается в энергию на накопительном конденсаторе 6). Поэтому начало каждого цикла заряда накопительного конденсатора начинается с его перезаряда с обратной полярности до нуля, а затем и заряда, как это показано на кривой напряжения 25 на накопительном конденсаторе.When, after this delay, the electronic power switch is opened, the storage capacitor is discharged, the pulses 28 from the output of the third comparator are automatically removed, and a discharge current 29 is generated, which is shown for the option to use the thyristor as an electronic power switch 18. The negative half-wave of this current closes the thyristor, and the voltage at the storage capacitor will be recharged to the opposite polarity (the energy from the tested winding 17 is returned to the energy at the storage capacitor 6). Therefore, the beginning of each charge cycle of the storage capacitor begins with its recharging from reverse polarity to zero, and then the charge, as shown in the voltage curve 25 on the storage capacitor.

Амплитуда разрядного тока с выхода датчика тока 19 запоминается на конденсаторе пикового детектора второго 20 и в виде напряжения 32 (если нет в.з.) или напряжения 30 (если есть в.з.) поступает на информационный вход компаратора второго 13.The amplitude of the discharge current from the output of the current sensor 19 is stored on the capacitor of the peak detector of the second 20 and in the form of a voltage of 32 (if there is no voltage) or voltage 30 (if there is a voltage) is fed to the information input of the comparator of the second 13.

На опорный вход этого компаратора поступает напряжение 31 с выхода пикового детектора первого 11.The voltage 31 is supplied to the reference input of this comparator from the output of the peak detector of the first 11.

Если есть цепь (есть напряжение 31 с выхода пикового детектора первого 11), то на выходе компаратора первого 12 будет логическая единица (положительное напряжение) и будет светиться индикатор цепи 14, а логическая единица на первом входе логического блока разрешает его работу (логический блок повторяет уровень сигнала с выхода компаратора второго).If there is a circuit (there is a voltage of 31 from the output of the peak detector of the first 11), then the output of the comparator of the first 12 will be a logical unit (positive voltage) and the indicator of circuit 14 will be lit, and a logical unit at the first input of the logical block allows its operation (the logical block repeats signal level from the output of the second comparator).

Если нет цепи (напряжение 31 близко к нулю), например, преобразователь не работает, то на выходе компаратора первого 12 будет логический нуль (нулевое напряжение) и индикатор цепи не будет светиться, а логический нуль запрещает работу логического блока (на выходе логического блока всегда будет нулевое напряжение и индикатор витковых замыканий не будет светиться).If there is no circuit (voltage 31 is close to zero), for example, the converter does not work, then the output of the comparator of the first 12 will be logic zero (zero voltage) and the circuit indicator will not light, and logic zero will inhibit the operation of the logic block (at the output of the logic block always there will be zero voltage and the indicator of turn-in circuits will not light).

Если есть в.з. в проверяемой обмотке 17, то ток разряда увеличивается, и напряжение 30 на информационном входе компаратора второго 13 станет больше напряжения 31 на его опорном входе и на выходе этого компаратора будет логическая единица, которая при наличии цепи повторяется логическим блоком и будут светиться оба индикатора (индикатор цепи и индикатор витковых замыканий).If there is a wc in the tested winding 17, then the discharge current increases, and the voltage 30 at the information input of the comparator of the second 13 becomes higher than the voltage 31 at its reference input and the output of this comparator will be a logical unit, which, if there is a circuit, is repeated by a logical unit and both indicators will light (indicator circuit and indicator of turns).

Если нет в.з. в проверяемой обмотке 17, то ток разряда будет меньше, чем при в.з. и напряжение 32 на информационном входе компаратора второго 13 станет меньше напряжения 31 на его опорном входе и на выходе этого компаратора будет логический нуль, который при наличии цепи повторяется логическим блоком и будет светиться индикатор цепи и не будет светиться индикатор витковых замыканий.If not vz in the tested winding 17, then the discharge current will be less than with the high voltage. and the voltage 32 at the information input of the comparator of the second 13 will become less than the voltage 31 at its reference input and the output of this comparator will be a logical zero, which, if there is a circuit, is repeated by a logical unit and the circuit indicator will light and the loop circuit indicator will not light.

Для устранения влияния помех на опорный вход компаратора первого 12 подается напряжение выше уровня помех, но ниже уровня полезного сигнала с выхода пикового детектора первого 11, когда преобразователь работает (на фиг. 1 опорный вход компаратора первого не показан, так как это не принципиально). Это легко обеспечить, так как уровень этого полезного сигнала значительно превышает уровень помех.To eliminate the influence of interference on the reference input of the comparator of the first 12, a voltage is supplied above the level of interference, but below the level of the useful signal from the output of the peak detector of the first 11, when the converter is working (in Fig. 1, the reference input of the comparator of the first is not shown, since this is not important). This is easily ensured since the level of this useful signal is much higher than the level of interference.

Существенным фактором, повышающим чувствительность устройства является условие равенства постоянной времени разряда конденсатора пикового детектора первого 11 постоянной времени разряда конденсатора пикового детектора второго 20. В этом случае, как показано на фиг. 2, опорное напряжение 31 на опорном входе компаратора второго 13 снижается, так же как снижается напряжение на информационном входе этого компаратора 30 или 32 (линии этих напряжений практически параллельны). Таким образом, напряжение на опорном входе компаратора 13 косвенным образом следит за его входным напряжением по информационному входу.An essential factor increasing the sensitivity of the device is the condition that the discharge constant of the capacitor of the peak detector of the first 11 is equal to the constant of the discharge time of the capacitor of the peak detector of the second 20. In this case, as shown in FIG. 2, the reference voltage 31 at the reference input of the comparator of the second 13 is reduced, as well as the voltage at the information input of this comparator 30 or 32 is reduced (the lines of these voltages are almost parallel). Thus, the voltage at the reference input of the comparator 13 indirectly monitors its input voltage at the information input.

Следовательно, напряжение 32 без витковых замыканий или 30 при витковых замыканиях на информационном входе компаратора 13 могут максимально близко располагаться к уровню напряжения 31 на его опорном входе, а значит, устройство будет выявлять минимальные изменения тока разряда, что повышает чувствительность устройства.Therefore, the voltage 32 without coil faults or 30 with coil faults at the information input of the comparator 13 can be located as close as possible to the voltage level 31 at its reference input, which means that the device will detect minimal changes in the discharge current, which increases the sensitivity of the device.

С учетом того фактора, что флуктуации тока разряда из-за колебаний напряжения на накопительном конденсаторе незначительны, что обусловлено стабилизацией напряжения на этом конденсаторе, то это дополнительно повышает чувствительность устройства.Given the fact that fluctuations in the discharge current due to voltage fluctuations on the storage capacitor are insignificant, due to voltage stabilization on this capacitor, this further increases the sensitivity of the device.

В целом устройство имеет большую чувствительность по сравнению с прототипом.In general, the device has greater sensitivity compared to the prototype.

ШИМ контроллер 4 - стандартная микросхема для импульсных источников питания, например, ее можно выбрать из описанных в справочнике (Микросхемы для импульсных источников питания и их применение. 2-е изд., испр. и доп. - М.: издательский дом "Додека-XXI ", 2001, 608 с.).PWM controller 4 - a standard microcircuit for switching power supplies, for example, it can be selected from those described in the manual (Microcircuits for switching power supplies and their application. 2nd ed., Rev. And add. - M.: Dodeka Publishing House XXI ", 2001, 608 pp.).

В качестве дифференциатора может быть использована самый цепочка конденсатор-резистор, а простейшими вариантами пиковых детекторов 11, 20 - это цепочка диод-конденсатор. Для повышения точности дифференциатор 10, пиковые детекторы 11 и 20 и компараторы 12, 13, 22 могут быть выполнены на операционных усилителях, например, по схемам (Шустов М.А. Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. - СПб.: Наука и техника, 2013. - 352 с.).As a differentiator, the capacitor-resistor circuit itself can be used, and the simplest version of the peak detectors 11, 20 is the diode-capacitor chain. To improve the accuracy of the differentiator 10, the peak detectors 11 and 20 and the comparators 12, 13, 22 can be performed on operational amplifiers, for example, according to the schemes (Shustov MA Circuitry. 500 devices on analog microcircuits. - St. Petersburg: Science and Technology , 2013 .-- 352 p.).

Логический блок 15 выполняет простейшую логическую функцию и легко реализуется на логических элементах.The logical unit 15 performs the simplest logical function and is easily implemented on logical elements.

Управление тиристором или другим электронным силовым ключом выполняется по широко известным стандартным схемам.The thyristor or other electronic power switch is controlled by well-known standard circuits.

В качестве датчика тока 19 может использоваться резистор.As a current sensor 19, a resistor can be used.

Трансформатор 2 высокочастотный и выполняется, например, с использованием в качестве магнитопровода ферритового материала.The transformer 2 is high-frequency and is performed, for example, using ferrite material as a magnetic circuit.

Источник постоянного напряжения 1 - это, например, аккумулятор, или бестрансформаторный выпрямитель с емкостным фильтром или любой другой вариант. При этом стабилизация источника постоянного напряжения 1 не требуется.The DC voltage source 1 is, for example, a battery, or a transformerless rectifier with a capacitive filter or any other option. Moreover, the stabilization of the constant voltage source 1 is not required.

Таким образом, практическая реализация устройства не представляет трудностей.Thus, the practical implementation of the device is not difficult.

Для исследований был изготовлен опытный образец устройства ИВЗ-МУ-02, в котором электронный ключ преобразователя выполнен на полевом транзисторе IRFBC40, электронный ключ силовой - на тиристоре ТБ2333-250, ШИМ контроллер - на микросхеме МС33063.For research, a prototype of the IVZ-MU-02 device was manufactured, in which the electronic key of the converter was made on an IRFBC40 field-effect transistor, the electronic power key was made on a TB2333-250 thyristor, and the PWM controller was on an MC33063 chip.

Испытания проводились на заводе "Электротяжмаш". Поиск в.з. выполнялся в катушках тяговых агрегатов А723МУ2, А721АУ2, А728АУ2 до и после установки их в статор.The tests were carried out at the Electrotyazhmash plant. Search vz was performed in the coils of traction units A723MU2, A721AU2, A728AU2 before and after installing them in the stator.

При емкости накопительного конденсатора 8 мкФ импульсное испытательное напряжение превышало 500 B при амплитуде тока разряда более 300 A. Экспериментально подтверждена высокая чувствительность устройства, а высокий КПД обеспечил его малые габариты.With a storage capacitor capacitance of 8 μF, the pulse test voltage exceeded 500 V with a discharge current amplitude of more than 300 A. High sensitivity of the device was experimentally confirmed, and its high efficiency ensured its small dimensions.

Claims (1)

Устройство для поиска витковых замыканий в катушках индуктивностей, содержащее трансформатор, вторичная обмотка которого через диод подключена к накопительному конденсатору и на последовательную цепочку, состоящую из проверяемой обмотки, электронного ключа силового с управлением от блока управления, отличающееся тем, что первичная обмотка трансформатора через электронный ключ преобразователя подключена к источнику постоянного напряжения, а сам электронный ключ преобразователя управляется с выхода ШИМ контроллера, дополнительно последовательно с электронным ключом силовым включен датчик тока, выход датчика тока через пиковый детектор второй поступает на информационный вход компаратора второго, напряжение с накопительного конденсатора через делитель напряжения на резисторах и через блок согласования поступает на вход обратной связи ШИМ контроллера, на вход пикового детектора первого и на вход дифференциатора, а с выхода последнего через выпрямитель, компаратор третий поступает на вход блока управления, выход пикового детектора первого подключен на вход компаратора первого и на опорный вход компаратора второго, выход компаратора первого поступает на индикатор цепи и на первый вход логического блока, а на его второй вход подключен сигнал с выхода компаратора второго, выход логического блока подключен к индикатору витковых замыканий.A device for searching for short circuits in inductance coils, containing a transformer, the secondary winding of which is connected via a diode to a storage capacitor and to a series circuit consisting of a tested winding, an electronic power key with control from the control unit, characterized in that the primary winding of the transformer through an electronic key the converter is connected to a constant voltage source, and the electronic key of the converter itself is controlled from the output of the PWM controller, in addition, therefore, the current sensor is turned on with the power electronic switch, the current sensor output through the peak detector of the second goes to the information input of the second comparator, the voltage from the storage capacitor through the voltage divider through the resistors and through the matching unit goes to the feedback input of the PWM controller, to the input of the peak detector of the first and to the input of the differentiator, and from the output of the latter through the rectifier, the third comparator is fed to the input of the control unit, the output of the peak detector of the first is connected to the input of the computer Ator first and second reference input of the comparator, the comparator output is supplied to a first indicator circuit and the first input of a logical block, and on its second input connected to the output signal of the second comparator, logic unit output is connected to the indicator interturn fault.
RU2016151928A 2015-12-21 2016-12-27 Device for searching turn-to-turn short circuits in inductance coils RU2659310C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201512593A UA116379C2 (en) 2015-12-21 2015-12-21 DEVICE FOR SEARCHING CIRCUIT LOCKS IN INDUCTIVES
UAA201512593 2015-12-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2659310C1 true RU2659310C1 (en) 2018-06-29

Family

ID=61615865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016151928A RU2659310C1 (en) 2015-12-21 2016-12-27 Device for searching turn-to-turn short circuits in inductance coils

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2659310C1 (en)
UA (1) UA116379C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109188960A (en) * 2018-08-23 2019-01-11 东北大学 A kind of general aerodynamic muscle embedded controller
RU2708687C1 (en) * 2019-02-06 2019-12-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Multifunctional peak detector
CN117214636A (en) * 2023-10-23 2023-12-12 北京理工大学唐山研究院 Flyback coil turn-to-turn insulation detection device and control method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4851766A (en) * 1986-12-15 1989-07-25 Hitachi, Ltd. Fault diagnosis system for rotor winding of rotary electric machine
RU2426139C1 (en) * 2010-04-28 2011-08-10 Закрытое акционерное общество "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт морского флота" Device to monitor winding turn-to-turn insulation
JP2013024850A (en) * 2011-07-15 2013-02-04 Toenec Corp Winding diagnosis system of rotary machine
RU145159U1 (en) * 2014-04-21 2014-09-10 Закрытое акционерное общество "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт морского флота" DEVICE FOR CONTROL OF INTERVITAL INSULATION OF WINDINGS

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4851766A (en) * 1986-12-15 1989-07-25 Hitachi, Ltd. Fault diagnosis system for rotor winding of rotary electric machine
RU2426139C1 (en) * 2010-04-28 2011-08-10 Закрытое акционерное общество "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт морского флота" Device to monitor winding turn-to-turn insulation
JP2013024850A (en) * 2011-07-15 2013-02-04 Toenec Corp Winding diagnosis system of rotary machine
RU145159U1 (en) * 2014-04-21 2014-09-10 Закрытое акционерное общество "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт морского флота" DEVICE FOR CONTROL OF INTERVITAL INSULATION OF WINDINGS

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109188960A (en) * 2018-08-23 2019-01-11 东北大学 A kind of general aerodynamic muscle embedded controller
CN109188960B (en) * 2018-08-23 2020-10-16 东北大学 Universal pneumatic muscle embedded controller
RU2708687C1 (en) * 2019-02-06 2019-12-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Multifunctional peak detector
CN117214636A (en) * 2023-10-23 2023-12-12 北京理工大学唐山研究院 Flyback coil turn-to-turn insulation detection device and control method
CN117214636B (en) * 2023-10-23 2024-06-07 北京理工大学唐山研究院 Flyback coil turn-to-turn insulation detection device and control method

Also Published As

Publication number Publication date
UA116379C2 (en) 2018-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9488680B2 (en) Voltage peak detection circuit and detection method
US8665614B2 (en) Control method and device for switching power supplies having more than one control mode
US9755522B2 (en) Method and device for controlling a multiphase resonant DC/DC converter, and corresponding multiphase converter
US9673718B2 (en) Voltage conversion method and voltage converter
US9742291B2 (en) Control circuit and related integrated circuit and switching-type converter
US8115460B2 (en) Power conversion with zero voltage switching
RU2659310C1 (en) Device for searching turn-to-turn short circuits in inductance coils
CN105656312A (en) Switching power supply device
US9774262B2 (en) Current resonance type power supply device
US20130329468A1 (en) Switching controller with clamp circuit for capacitor-less power supplies
EP2942856A1 (en) Magnetic field energy harvesting device
US20160294292A1 (en) Circuit and Method for Driving Synchronous Rectifiers for High-Frequency Flyback Converters
KR20120030025A (en) Sampled charge control for resonant converter
US20140098577A1 (en) Method to control a minimum pulsewidth in a switch mode power supply
Liu et al. Real-time adaptive timing control of synchronous rectifiers in high frequency GaN LLC converter
JP4454530B2 (en) Power factor correction circuit
Mateu et al. Modified parallel SSHI AC-DC converter for piezoelectric energy harvesting power supplies
Huang et al. A novel driving scheme for synchronous rectifier in MHz CRM flyback converter with GaN devices
RU2523109C1 (en) Induction supply metre analyser
SE416165B (en) DEVICE INCLUDING A TRANSFORMER FOR STEP VARIABLE VOLTAGES
US11632033B2 (en) Switching control circuit and power supply circuit
US20150256098A1 (en) Mains power converter, and methods of operating and equipment incorporating the same
JPH01311864A (en) Switching system stablizing electric source device
Moon et al. Power flow control and regulation circuits for magnetic energy harvesters
EP2775604A1 (en) A mains power converter, and methods of operating and equipment incorporating the same