RU2684955C9 - Device for diagnostics of inter-turn insulation of an electric motor by self-induction emf with megger function - Google Patents

Device for diagnostics of inter-turn insulation of an electric motor by self-induction emf with megger function Download PDF

Info

Publication number
RU2684955C9
RU2684955C9 RU2018107099A RU2018107099A RU2684955C9 RU 2684955 C9 RU2684955 C9 RU 2684955C9 RU 2018107099 A RU2018107099 A RU 2018107099A RU 2018107099 A RU2018107099 A RU 2018107099A RU 2684955 C9 RU2684955 C9 RU 2684955C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
microcontroller
key
controlled
voltage source
Prior art date
Application number
RU2018107099A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2684955C1 (en
Inventor
Елена Артуровна Вахтина
Александр Витальевич Вострухин
Сергей Николаевич Бондарь
Иоанн Игоревич Бурлак
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет"
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет"
Priority to RU2018107099A priority Critical patent/RU2684955C9/en
Publication of RU2684955C1 publication Critical patent/RU2684955C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2684955C9 publication Critical patent/RU2684955C9/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/72—Testing of electric windings

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to electrical measuring equipment, in particular to insulation quality control devices, and can be used in means for diagnosing the state of insulation of an induction motor with squirrel-cage rotor. Device comprises microcontroller 1, comprising a pulse-width modulator, an analog comparator and an analogue-to-digital converter, voltage divider 2, controlled reference voltage source 3, controlled switch 4, USART/USB interfaces converter 5, constant voltage source 6, diagnosed motor winding 7, switch 8, reference inductor 9, semiconductor diode 10, capacitor 11, computer 12, resistive adder 13 of current, keyboard 14 and current sensor 15.
EFFECT: broader functional capabilities.
3 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates.

Изобретение относится к электроизмерительной технике в частности, к устройствам для контроля качества изоляции, характеризуемого ее пробивным напряжением и может быть использовано в средствах для диагностики состояния изоляции обмотки асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.The invention relates to electrical engineering, in particular, to devices for monitoring the quality of insulation, characterized by its breakdown voltage and can be used in tools for diagnosing the state of insulation of a winding of an asynchronous electric motor with a short-circuited rotor.

Уровень техникиThe level of technology

Известно микроконтроллерное устройство для диагностики изоляции обмотки асинхронного двигателя, содержащее источник постоянного напряжения, микроконтроллер, индикатор, ключ, управляемый источник опорного напряжения, делитель напряжения и обмотку электродвигателя, причем индикатор подключен к микроконтроллеру, вывод управления ключом подключен к микроконтроллеру, первый вывод ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первому выводу обмотки электродвигателя, второй вывод которой подключен ко второму выводу ключа, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к широтно-импульсному модулятору (ШИМ) микроконтроллера, крайние выводы делителя напряжения подключены к выводам ключа, средний вывод делителя напряжения подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, ко второму входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения (см. пат. РФ №2428707, кл. G01R 27/26, опубл. 10.09.2011).Known microcontroller device for diagnosing insulation of the winding of an induction motor, containing a DC voltage source, a microcontroller, an indicator, a key, a controlled reference voltage source, a voltage divider and a motor winding, the indicator is connected to the microcontroller, the key control output is connected to the microcontroller, the first key output is connected to the first terminal of the DC voltage source, the second terminal of the DC voltage source is connected to the first terminal of the electrical winding engine, the second output of which is connected to the second output of the key, the control input of the controlled voltage source is connected to the pulse-width modulator (PWM) of the microcontroller, the extreme terminals of the voltage divider are connected to the terminals of the key, the middle output of the voltage divider is connected to the first input of the analogue microcontroller comparator, the second input of which is connected to the output of a controlled voltage source (see. Pat. RF №2428707, cl. G01R 27/26, publ. September 10, 2011).

Недостатком данного решения является низкая точность измерения - устройство не имеет образцовой (эталонной) индуктивности для проведения его поверки.The disadvantage of this solution is low measurement accuracy - the device does not have an exemplary (reference) inductance for its calibration.

Известно микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя, содержащее источник постоянного напряжения, микроконтроллер, индикатор, первый управляемый ключ, второй ключ, делитель напряжения, управляемый источник опорного напряжения, диагностируемую обмотку электродвигателя и образцовую индуктивность, причем индикатор подключен к микроконтроллеру, вывод управления первым управляемым ключом подключен к микроконтроллер, первый вывод этого же ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу микроконтроллера, крайние выводы делителя напряжения подключены к выводам первого управляемого ключа и первому выводу второго ключа, второй вывод которого имеет два положения «верхнее» и «нижнее» для подключения вторых выводов диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, средний вывод делителя напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, к первому входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения (см. пат. РФ №2546827, кл. G01R 27/26, опубл. 10.04.2015).A microcontroller diagnostic device for interturn insulation of a motor winding is known, which contains a constant voltage source, a microcontroller, an indicator, a first controlled switch, a second switch, a voltage divider, a controlled reference voltage source, a diagnosed winding of the motor, and an exemplary inductance, with the indicator connected to the microcontroller, the control output of the first controlled the key is connected to the microcontroller, the first output of the same key is connected to the first terminal of the source constantly o voltage, the second terminal of the dc voltage source is connected to the first pins of the diagnosed motor winding and exemplary inductance, the control input of the controlled voltage source is connected to the microcontroller output, the extreme pins of the voltage divider are connected to the pins of the first controlled switch and the first output of the second switch, the second output of which has two positions “upper” and “lower” for connecting the second terminals of the diagnosed motor winding and the exemplary inductance, Independent user output voltage divider is connected to the second input of the microcontroller analog comparator, to whose first input connected to the output of the reference voltage source managed (see. pat Of the Russian Federation No. 2546827, cl. G01R 27/26, publ. 04/10/2015)

Недостатком известного решения являются ограниченные функциональные возможности: устройство не позволяет измерять сопротивление изоляции между обмотками и между обмоткой и корпусом.A disadvantage of the known solutions are limited functionality: the device does not allow to measure the insulation resistance between the windings and between the winding and the case.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и принятое авторами за прототип является микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра, содержащее микроконтроллер, делитель напряжения, управляемый источник опорного напряжения, первый управляемый ключ, индикатор, источник постоянного напряжения, диагностируемую обмотку электродвигателя, второй ключ, образцовую индуктивность, полупроводниковый диод и конденсатор. Первый вывод источника постоянного напряжения подключен к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вторые выводы, последних соединяются со вторым выводом второго ключа, который может находиться либо в «нижнем» положении - подключается диагностируемая обмотка, либо в «верхнем» - подключается образцовая индуктивность и анод полупроводникового диода, катод которого соединен с первой обкладкой конденсатора. Первый вывод второго ключа подключен ко вторым выводам первого управляемого ключа и делителя напряжения. Вывод управления первого управляемого ключа подключен к микроконтроллеру, вход управления источника опорного напряжения подключен в выходу широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, выход источника опорного напряжения подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера подключен средний вывод делителя напряжения, первый крайний вывод которого соединен с первыми выводами первого управляемого ключа и источника постоянного напряжения, а так же со второй обкладкой конденсатора. Индикатор подключен к выходу соответствующего порта микроконтроллера. Контролируемое сопротивление изоляции подключается к обкладкам конденсатора (на фиг. контролируемое сопротивление не показано) (см. пат. РФ №2589762, кл. G01R 27/26, опубл. 10.07.2016).The closest in technical essence to the claimed technical solution and adopted by the authors for the prototype is a microcontroller diagnostic device for interturn insulation of a winding of an electric motor with a megger meter function, containing a microcontroller, a voltage divider, a controlled voltage source, the first controlled switch, an indicator, a constant voltage source, a diagnosed motor winding , second key, exemplary inductance, semiconductor diode and capacitor. The first pin of the DC voltage source is connected to the first pins of the diagnosed motor winding and the model inductance, the second pins are connected to the second pin of the second key, which can be either in the “lower” position — the diagnosed winding is connected, or in the “top” - the inductance is connected and an anode of a semiconductor diode, the cathode of which is connected to the first capacitor plate. The first terminal of the second key is connected to the second terminals of the first controlled key and the voltage divider. The control output of the first controlled key is connected to the microcontroller, the control input of the reference voltage source is connected to the output of the pulse-width modulator of the microcontroller, the output of the reference voltage source is connected to the first input of the analog microcontroller comparator, to the second input of the analog microcontroller comparator the middle output of the voltage divider is connected, the first extreme output which is connected to the first pins of the first controlled switch and a constant voltage source, as well as from the second capacitor plate. The indicator is connected to the output of the corresponding port of the microcontroller. Controlled insulation resistance is connected to the capacitor plates (in Fig. Controlled resistance is not shown) (see US Pat. RF №2589762, Cl. G01R 27/26, publ. 10.07.2016).

Недостатком известного решения являются ограниченные функциональные возможности по причине ограниченной емкости памяти микроконтроллера и вычислительной мощности его процессора, что не позволяет выполнять архивирование результатов измерений, их вывод в форме графиков, сравнение полученных данных с эталонными образцами.A disadvantage of the known solution is the limited functionality due to the limited memory capacity of the microcontroller and the computing power of its processor, which does not allow for archiving the measurement results, their output in the form of graphs, comparing the data obtained with the reference samples.

Раскрытие изобретенияDISCLOSURE OF INVENTION

Задачей предлагаемого изобретения является разработка устройства диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра, обладающего расширенными функциональными возможностями за счет организации измерения под управлением компьютера.The task of the invention is to develop a device for diagnosing inter-turn insulation of an electric motor by self-induction EMF with the function of a megohm meter, with enhanced functionality due to the organization of measurement under computer control.

Технический результат достигается с помощью устройства диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра, содержащего источник постоянного напряжения, микроконтроллер, управляемый ключ, ключ, диагностируемую обмотку электродвигателя, образцовую индуктивность, управляемый источник опорного напряжения, делитель напряжения, полупроводниковый диод и конденсатор, вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, первый вывод делителя напряжения подключены ко второму выводу управляемого ключа, второй вывод делителя напряжения подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, средний вывод делителя напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, к первому входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения, второй вывод управляемого ключа подключен к первому выводу ключа, второй вывод которого подключен ко второму выводу диагностируемой обмотки электродвигателя, третий вывод ключа подключен ко второму выводу образцовой индуктивности и к аноду полупроводникового диода, катод которого подключен к первой обкладке конденсатора, вторая обкладка которого подключена к первой клемме источника постоянного напряжения и к общему выводу питания микроконтроллера, дополнительно введены преобразователь интерфейсов USART/USB, компьютер, резистивный сумматор токов, клавиатура и датчик тока, причем модуль USART микроконтроллера подключен к преобразователю интерфейсов USART/USB, который подключен к интерфейсу USB компьютера, резистивный сумматор токов входами подключен к первым цифровым выводам микроконтроллера, выход резистивного сумматора токов подключен к входу управления управляемого ключа, клавиатура подключена ко вторым цифровым выводам микроконтроллера, первый вывод управляемого ключа подключен к первому токовому выводу датчика тока, второй токовый вывод которого подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, информационный выход датчика тока подключен к входу аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера, резистивный сумматор токов выполнен в виде набора резисторов, первые выводы которых являются входами, а вторые выводы соединены в общую точку, которая представляет собой выход, управляемый ключ выполнен на биполярном транзисторе n-p-n структуры, база которого является входом управления управляемого ключа.The technical result is achieved using a self-induction EMF self-induction motor insulation diagnostics device with a megohm meter function containing a DC voltage source, a microcontroller, a controlled key, a key, a diagnosed motor winding, a sample inductance, a controlled voltage source, a voltage divider, a semiconductor diode and a capacitor, the second the DC voltage source terminal is connected to the first terminals of the diagnosed motor winding and the exemplary inductance, control input of a controlled voltage source is connected to the output of a pulse-width modulator of the microcontroller, the first output of a voltage divider is connected to the second output of a controlled key, the second output of a voltage divider is connected to the first terminal of a DC voltage source, the average output of a voltage divider is connected to the second input of an analog comparator the microcontroller, to the first input of which the output of the controlled voltage source is connected, the second output of the controlled voltage source The key is connected to the first pin of the key, the second pin of which is connected to the second pin of the diagnosed motor winding, the third pin of the key is connected to the second pin of the exemplary inductance and to the anode of the semiconductor diode, the cathode of which is connected to the first capacitor plate, the second plate of which is connected to the first terminal of the constant source voltage and to the common power output of the microcontroller, additionally introduced interface converter USART / USB, computer, resistive current adder, keyboard and yes A current transducer, the USART microcontroller module is connected to a USART / USB interface converter, which is connected to the computer USB interface, a resistive current adder is connected to the first digital outputs of the microcontroller, the output of the resistive current combiner is connected to the second digital outputs the microcontroller, the first output of the controlled key is connected to the first current output of the current sensor, the second current output of which is connected to the first terminal of the DC source voltage, information output of the current sensor is connected to the input of the analog-digital converter of the microcontroller, the resistive current adder is made as a set of resistors, the first outputs of which are inputs, and the second outputs are connected to a common point, which is an output, the controlled key is made on a bipolar transistor npn structures whose base is the input of a managed key control.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. представлена структурная схема устройства диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра.FIG. A block diagram of a device for diagnosing inter-turn insulation of an electric motor by self-induction EMF with a megohmmeter function is presented.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Устройство диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра содержит микроконтроллер 1, содержащий широтно-импульсный модулятор (ШИМ) (на фиг. не показан), аналоговый компаратор (на фиг. не показан) и аналого-цифровой преобразователь (на фиг. не показан), делитель 2 напряжения, управляемый источник 3 опорного напряжения, управляемый ключ 4, преобразователь 5 интерфейсов USART/USB, источник 6 постоянного напряжения, диагностируемую обмотку 7 электродвигателя, ключ 8, образцовую индуктивность 9, полупроводниковый диод 10, конденсатор 11, компьютер 12, резистивный сумматор 13 токов, клавиатуру 14 и датчик 15 тока. Резистивный сумматор 13 токов выполнен в виде набора резисторов, первые выводы которых являются входами, а вторые выводы соединены в общую точку, которая представляет собой выход, управляемый ключ 4 выполнен на биполярном транзисторе n-p-n структуры.The device for diagnostics of inter-turn insulation of an electric motor by self-induction emf with a megohmmeter function contains a microcontroller 1 containing a pulse-width modulator (PWM) (not shown in Fig.), An analogue comparator (not shown in Fig.) And an analog-to-digital converter (not shown in Fig. shown), voltage divider 2, controlled voltage source 3, controlled switch 4, USART / USB converter 5, DC voltage source 6, diagnosed motor winding 7, switch 8, exemplary inductance 9, semiconductor Ikov diode 10, a capacitor 11, a computer 12, a resistive current adder 13, a keyboard 14 and a current sensor 15. The resistor adder 13 currents is made in the form of a set of resistors, the first conclusions of which are inputs, and the second conclusions are connected to a common point, which is an output, the controlled switch 4 is made on a bipolar npn-n structure.

Второй вывод источника 6 постоянного напряжения подключен к первым выводам диагностируемой обмотки 7 и образцовой индуктивности 9, вторые выводы, последних подключены, соответственно, ко второму «нижнему» и третьему «верхнему» выводам ключа 8, который может находиться либо в «нижнем» положении - подключается диагностируемая обмотка 7, либо в «верхнем» - подключаются образцовая индуктивность 9 и анод полупроводникового диода 10, катод которого соединен с первой обкладкой конденсатора 11. Первый вывод ключа 8 подключен ко вторым выводам управляемого ключа 4 и делителя 2 напряжения. Первый вывод управляемого ключа 4 подключен к первому токовому выводу датчика 15 тока. Вход управления управляемого ключа 4 подключен к выходу резистивного сумматора 13 токов, входы которого подключены к цифровым выводам микроконтроллера 1, вход управления источника 3 опорного напряжения подключен в выходу ШИМ микроконтроллера 1, выход источника 3 опорного напряжения подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера 1, ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера 1 подключен средний вывод делителя 2 напряжения, первый вывод которого подключен к общему проводу микроконтроллера 1, к второму токовому выводу датчика 15 тока и к первому выводу источника 6 постоянного напряжения, а также ко второй обкладке конденсатора 11, информационный выход датчика 15 тока подключен к входу аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера 1. Модуль USART микроконтроллера 1 (модуль USART микроконтроллера 1 на фиг. не показан) подключен к преобразователю 5 интерфейсов USART/USB, который подключен к интерфейсу USB компьютера 12 (интерфейс USB компьютера 12 на фиг. не показан). Клавиатура 14 подключена к цифровым выводам микроконтроллера.The second output of the DC voltage source 6 is connected to the first terminals of the diagnosed winding 7 and the exemplary inductance 9, the second terminals, the latter are connected, respectively, to the second "lower" and third "upper" terminals of the key 8, which can be either in the "lower" position - the diagnosed winding 7 is connected, or in the “upper” - an exemplary inductance 9 and an anode of a semiconductor diode 10 are connected, the cathode of which is connected to the first plate of the capacitor 11. The first terminal of the switch 8 is connected to the second control terminals yaemogo key 4 and 2 voltage divider. The first output of the controlled key 4 is connected to the first current output of the current sensor 15. The control input of the controlled key 4 is connected to the output of the resistive adder 13 currents, the inputs of which are connected to the digital outputs of the microcontroller 1, the control input of the reference voltage source 3 is connected to the output of the PWM microcontroller 1, the output of the reference voltage source 3 is connected to the first input of the analog comparator of the microcontroller 1, the second input of the analog comparator of the microcontroller 1 is connected to the middle terminal of the voltage divider 2, the first output of which is connected to the common wire of the microcontroller 1, to the second current The current output of the current sensor 15 and the first output of the DC voltage source 6, as well as the second capacitor plate 11, the information output of the current sensor 15 are connected to the input of the analog-digital converter of the microcontroller 1. The USART module of the microcontroller 1 (the USART module of the microcontroller 1 in FIG. shown) is connected to the converter USART / USB interfaces 5, which is connected to the USB interface of the computer 12 (the USB interface of the computer 12 in FIG. not shown). The keyboard 14 is connected to the digital outputs of the microcontroller.

Устройство диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра работает следующим образом.Device diagnostics inter-turn insulation of the motor on the EMF of self-induction function megohmmeter works as follows.

Микроконтроллер 1 устанавливает с помощью встроенного ШИМ на выходе управляемого источника 3 опорного напряжения заданный уровень опорного напряжения. Подает на входы резистивного сумматора 13 токов определенный двоичный код. Количество входов резистивного сумматора 13 токов равно разрядности подаваемого двоичного кода. Через управляемый вход управляемого ключа 4 протекает определенный ток, который зависит от значения двоичного кода на входе резистивного сумматора 13 токов. Управляемый ключ 4 открывается и через него протекает ток, который зависит от значения двоичного кода на входе резистивного сумматора 13 токов. Таким образом, микроконтроллер обладает возможностью программного управления током через диагностируемую обмотку 7 электродвигателя, а, следовательно, и через образцовую индуктивность 9, дополнительно микроконтроллер 1 измеряет с помощью аналого-цифрового преобразователя и датчика 15 тока, ток, который протекает через контролируемую обмотку 7, что дает возможность повысить точность измерений. Ключ 8 находится в «верхнем» положении, т.е. включена образцовая индуктивность 9. По цепи: второй вывод источника 6 постоянного напряжения, образцовая индуктивность 9, третий-первый выводы ключа 8, второй-первый выводы управляемого ключа 4, второй-первый токовые выводы датчика 15 тока, первый вывод источника 6 постоянного напряжения протекает нарастающий ток. В определенный момент микроконтроллер 1, путем вывода нулевого значения двоичного кода на входы резистивного сумматора 13 токов размыкает управляемый ключ 4. При этом на выводах образцовой индуктивности 9 возникает ЭДС самоиндукции, которая приложена к делителю 2 напряжения. Если напряжение на выходе делителя 2 напряжения превысит опорное, то аналоговый компаратор микроконтроллера 1 поменяет на выходе логический уровень, по этому сигналу микроконтроллер 1 оценивает значение амплитуды ЭДС самоиндукции. Если значение ЭДС самоиндукции будет иметь определенное, заранее известное значение, которое свидетельствует об исправной работе устройства, то в этом случае можно проводить диагностирование обмотки 7 электродвигателя.The microcontroller 1 establishes with the help of the integrated PWM at the output of the controlled voltage source 3 a predetermined voltage level. It supplies the inputs of a resistive adder 13 currents a specific binary code. The number of inputs of the resistive adder 13 currents is equal to the bit width of the supplied binary code. Through the controlled input of the controlled key 4 flows a certain current, which depends on the value of the binary code at the input of the resistive adder 13 currents. Managed key 4 is opened and current flows through it, which depends on the value of the binary code at the input of the resistive adder 13 currents. Thus, the microcontroller has the ability to programmatically control the current through the diagnosed winding 7 of the electric motor, and, consequently, through the exemplary inductance 9, additionally the microcontroller 1 measures using an analog-to-digital converter and a current sensor 15, the current that flows through the controlled winding 7 that makes it possible to improve the accuracy of measurements. Key 8 is in the "upper" position, i.e. reference inductance 9 is included. Through the circuit: the second output of the constant voltage source 6, the exemplary inductance 9, the third to the first terminals of the switch 8, the second to the first outputs of the controlled switch 4, the second to the first current terminals of the current sensor 15, the first output of the constant voltage source 6 flows rising current. At a certain moment, the microcontroller 1, by outputting the binary code zero value to the inputs of the resistive adder 13 currents, opens the controlled key 4. In this case, a self-induced EMF occurs at the terminals of the exemplary inductance 9, which is applied to the voltage divider 2. If the voltage at the output of the voltage divider 2 exceeds the reference, then the analogue comparator of the microcontroller 1 will change the logic level at the output; using this signal, the microcontroller 1 estimates the amplitude value of the self-induced EMF. If the value of the EMF of self-induction will have a certain, previously known value, which indicates the correct operation of the device, then in this case it is possible to diagnose the winding 7 of the electric motor.

Далее ключ 8 переводится в «нижнее» положение, т.е. подключена диагностируемая обмотка 7 электродвигателя. Микроконтроллер 1 выводит на входы резистивного сумматора 13 токов определенное значение (заранее рассчитанное) двоичного кода. Через управляемый ключ 4 протекает нарастающий ток по цепи: второй вывод источника 6 постоянного напряжения, диагностируемая обмотка 7 электродвигателя, второй-первый выводы ключа 8, второй-первый выводы управляемого ключа 4, второй-первый токовые выводы датчика 15 тока, первый вывод источника 6 постоянного напряжения. В определенный момент микроконтроллер 1 размыкает управляемый ключ 4, на выводах диагностируемой обмотки 7 электродвигателя возникает ЭДС самоиндукции, которая приложена к делителю 2 напряжения. Если, межвитковая изоляция содержит дефекты, снижающие значение пробивного напряжения, а также обладает малым сопротивлением, то часть энергии запасенной в диагностируемой обмотке 7 электродвигателя, после размыкания ключа 4 рассеется в виде тепла на сопротивлениях межвитковой изоляции. В этом случае ЭДС самоиндукции будет ниже значения ЭДС самоиндукции диагностируемой обмотки 7 без дефектов и аналоговый компаратор микроконтроллера 1 не поменяет логический уровень на выходе.Further, the key 8 is transferred to the "lower" position, i.e. connected diagnosed winding 7 of the motor. The microcontroller 1 outputs to the inputs of the resistive adder 13 currents a certain value (pre-calculated) binary code. Through a controlled key 4 flows the increasing current through the circuit: the second output of the DC voltage source 6, the diagnosed winding 7 of the electric motor, the second-first pin of the key 8, the second-first pin of the controlled key 4, the second-first current pin of the current sensor 15, the first pin of the source 6 constant voltage. At a certain moment, the microcontroller 1 opens the controlled switch 4, a self-induced emf is generated at the terminals of the diagnosed winding 7 of the electric motor, which is applied to the voltage divider 2. If the inter-turn insulation contains defects that reduce the value of the breakdown voltage, and also has a low resistance, then part of the energy stored in the diagnosed winding 7 of the electric motor, after opening the key 4, will dissipate as heat on the resistance of the inter-turn insulation. In this case, the self-induced EMF will be lower than the self-induced EMF value of the diagnosed winding 7 without defects and the analogue comparator of the microcontroller 1 will not change the logic level at the output.

Затем микроконтроллер 1 переходит к следующему циклу измерения амплитуды ЭДС самоиндукции. Микроконтроллер 1 снижает напряжение на выходе управляемого источника 3 опорного напряжения и вновь замыкает первый управляемый ключ 4, цикл повторяется до тех пор, пока микроконтроллер 1 не определит значение амплитуды ЭДС самоиндукции, которое выводит через преобразователь 5 интерфейсов USART/USB на компьютер 12. По значению амплитуды ЭДС самоиндукции производится оценка состояния изоляции. Клавиатура 14 предназначена для ввода в микроконтроллер 1 необходимых параметров, диагностируемого электродвигателя, в зависимости от которых микроконтроллер 1 определяет ток, который должен протекать через диагностируемую обмотку 7 и рассчитывает значение двоичного кода, который выводит на входы резистивного сумматора 13 токов в процессе измерения.Then the microcontroller 1 proceeds to the next cycle of measuring the amplitude of the self-induced emf. The microcontroller 1 reduces the voltage at the output of the controlled source 3 of the reference voltage and re-closes the first controlled switch 4, the cycle repeats until the microcontroller 1 detects the amplitude value of the self-induction EMF that outputs 5 computer USART / USB to the converter 12. Value the amplitude of the emf self-induction is assessed insulation. The keyboard 14 is designed to enter into the microcontroller 1 the necessary parameters diagnosed by the electric motor, depending on which microcontroller 1 determines the current that must flow through the diagnosed winding 7 and calculates the value of the binary code that outputs to the inputs of the resistive adder 13 currents in the measurement process.

Реализация функции мегомметра осуществляется следующим образом.The implementation of the megohmmeter function is as follows.

Контролируемое сопротивление изоляции между обмотками электродвигателя или между обмоткой и корпусом подключается к обкладкам конденсатора 11 (на фиг. контролируемое сопротивление не показано). Ключ 8 находится в «верхнем» положении, т.е. включена образцовая индуктивность 9. Микроконтроллер 1 периодически замыкает/размыкает ключ 4, на выводах образцовой индуктивности 9 возникают импульсы ЭДС самоиндукции, которая приложена к делителю 2 напряжения, а также к аноду полупроводникового диода 10 и ко второй обкладке конденсатора 11. Конденсатор 11 заряжается под действием положительных импульсов ЭДС самоиндукции до определенного значения. Если, контролируемое сопротивление изоляции, к которой приложено напряжение конденсатора 11 имеет высокое значение, то напряжение конденсатора 11 будет равно максимальному значению амплитуды импульсов ЭДС самоиндукции. Это значение напряжения микроконтроллер 1 фиксирует, используя раннее описанную последовательность измерения ЭДС самоиндукции. Если контролируемое сопротивление изоляции, к которой приложено напряжение конденсатора 11 имеет низкое значение, то напряжение конденсатора 11 также будет иметь низкое значение. Таким образом, напряжение на конденсаторе 11, приложенное к контролируемой изоляции будет определяться значением сопротивления контролируемой изоляции. Так как микроконтроллер 1 измеряет напряжение на конденсаторе 11, то по определенному алгоритму микроконтроллер 1 определяет значение сопротивления контролируемой изоляции, таким образом, реализуется функция мегомметра.The controlled insulation resistance between the motor windings or between the winding and the housing is connected to the plates of the capacitor 11 (in Fig. Controlled resistance is not shown). Key 8 is in the "upper" position, i.e. Model inductance 9 is turned on. Microcontroller 1 periodically closes / opens key 4, self-induction EMF pulses occur at the leads of model inductance 9, which is applied to voltage divider 2, as well as to the anode of semiconductor diode 10 and to the second capacitor capacitor 11. The capacitor 11 is charged under the action positive impulses emf self-induction to a certain value. If the controlled insulation resistance to which the voltage of the capacitor 11 is applied is high, then the voltage of the capacitor 11 will be equal to the maximum value of the amplitude of self-induced EMF pulses. This microcontroller 1 fixes this voltage value using the previously described self-induction EMF measurement sequence. If the monitored insulation resistance to which the voltage of the capacitor 11 is applied is low, then the voltage of the capacitor 11 will also be low. Thus, the voltage across the capacitor 11 applied to the monitored insulation will be determined by the resistance value of the monitored insulation. Since the microcontroller 1 measures the voltage on the capacitor 11, then according to a certain algorithm, the microcontroller 1 determines the resistance value of the monitored insulation, thus, the megohmmeter function is realized.

Предварительно обработанные результаты измерений микроконтроллер 1 пересылает через преобразователь 5 интерфейсов USART/USB на компьютер 12, в котором могут быть реализованы новые функции, например, архивирование результатов измерений и вывод их в графической форме на монитор, сравнение с эталонными образцами или их моделями, а также передача данных на удаленный компьютер через сеть Internet.Microcontroller 1 sends the pre-processed measurement results via converter 5 of the USART / USB interface to computer 12, in which new functions can be implemented, for example, archiving measurement results and displaying them in graphical form on a monitor, comparing with reference samples or their models, as well as data transfer to a remote computer via the Internet.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет преимущество - расширены функциональные возможности микропроцессорного устройства диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра за счет организации измерений под управлением компьютера.The present invention in comparison with the prototype and other known solutions has the advantage of expanding the functionality of a microprocessor device for diagnosing inter-turn insulation of an electric motor by self-induction EMF with a megohmmeter function by organizing measurements under computer control.

Claims (3)

1. Устройство диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра, содержащее источник постоянного напряжения, микроконтроллер, управляемый ключ, ключ, диагностируемую обмотку электродвигателя, образцовую индуктивность, управляемый источник опорного напряжения, делитель напряжения, полупроводниковый диод и конденсатор, вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, первый вывод делителя напряжения подключен ко второму выводу управляемого ключа, второй вывод делителя напряжения подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, средний вывод делителя напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, к первому входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения, второй вывод управляемого ключа подключен к первому выводу ключа, второй вывод которого подключен ко второму выводу диагностируемой обмотки электродвигателя, третий вывод ключа подключен ко второму выводу образцовой индуктивности и к аноду полупроводникового диода, катод которого подключен к первой обкладке конденсатора, вторая обкладка которого подключена к первой клемме источника постоянного напряжения и к общему выводу питания микроконтроллера, отличающееся тем, что дополнительно введены преобразователь интерфейсов USART/USB, компьютер, резистивный сумматор токов, клавиатура и датчик тока, причем модуль USART микроконтроллера подключен к преобразователю интерфейсов USART/USB, который подключен к интерфейсу USB компьютера, резистивный сумматор токов входами подключен к первым цифровым выводам микроконтроллера, выход резистивного сумматора токов подключен к входу управления управляемого ключа, клавиатура подключена ко вторым цифровым выводам микроконтроллера, первый вывод управляемого ключа подключен к первому токовому выводу датчика тока, второй токовый вывод которого подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, информационный выход датчика тока подключен к входу аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера.1. Device for diagnostics of inter-turn insulation of an electric motor by self-induction EMF with megger meter function, containing a DC voltage source, a microcontroller, a controlled key, a key, a diagnosed winding of the electric motor, a sample inductance, a controlled reference voltage source, a voltage divider, a semiconductor diode and a capacitor, the second terminal of a DC source voltage is connected to the first pins of the motor winding being diagnosed and the model inductance, the control input is controlled the reference voltage source is connected to the output of the pulse-width modulator of the microcontroller, the first output of the voltage divider is connected to the second output of the controlled key, the second output of the voltage divider is connected to the first terminal of the dc voltage source, the average output of the voltage divider is connected to the second input of the analog microcontroller comparator, to the first input which is connected to the output of a controlled voltage source, the second output of the controlled key is connected to the first output of the key, the second the output of which is connected to the second output of the diagnosed motor winding, the third output of the key is connected to the second output of the exemplary inductance and to the anode of the semiconductor diode, the cathode of which is connected to the first capacitor plate, the second facing of which is connected to the first terminal of the DC voltage source and to the general power supply terminal of the microcontroller, characterized in that additionally a USART / USB interface converter, a computer, a resistive current adder, a keyboard and a current sensor, and a module The USART microcontroller is connected to the USART / USB interface converter, which is connected to the computer's USB interface, the resistive current adder is connected to the first digital outputs of the microcontroller, the output of the resistive current adder is connected to the control input of the controlled key, the keyboard is connected to the second digital outputs of the microcontroller, the first output of the controlled key key is connected to the first current output current sensor, the second current output of which is connected to the first terminal of the DC voltage source, information This output of the current sensor is connected to the input of the analog-digital converter of the microcontroller. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что резистивный сумматор токов выполнен в виде набора резисторов, первые выводы которых являются входами, а вторые выводы соединены в общую точку, которая представляет собой выход.2. The device according to claim 1, characterized in that the resistive current adder is made in the form of a set of resistors, the first terminals of which are inputs, and the second terminals are connected to a common point, which represents the output. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что управляемый ключ выполнен на биполярном транзисторе n-p-n структуры, база которого является входом управления управляемого ключа.3. The device according to claim 1, characterized in that the controlled key is made on an n-p-n bipolar transistor structure, the base of which is the control input of the controlled key.
RU2018107099A 2018-02-26 2018-02-26 Device for diagnostics of inter-turn insulation of an electric motor by self-induction emf with megger function RU2684955C9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107099A RU2684955C9 (en) 2018-02-26 2018-02-26 Device for diagnostics of inter-turn insulation of an electric motor by self-induction emf with megger function

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107099A RU2684955C9 (en) 2018-02-26 2018-02-26 Device for diagnostics of inter-turn insulation of an electric motor by self-induction emf with megger function

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2684955C1 RU2684955C1 (en) 2019-04-16
RU2684955C9 true RU2684955C9 (en) 2019-07-02

Family

ID=66168266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018107099A RU2684955C9 (en) 2018-02-26 2018-02-26 Device for diagnostics of inter-turn insulation of an electric motor by self-induction emf with megger function

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2684955C9 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU194962U1 (en) * 2019-03-20 2020-01-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Microcontroller device for diagnostics of inter-turn insulation of a motor winding by self-induction EMF

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6035265A (en) * 1997-10-08 2000-03-07 Reliance Electric Industrial Company System to provide low cost excitation to stator winding to generate impedance spectrum for use in stator diagnostics
US6366865B1 (en) * 1999-11-03 2002-04-02 Motorola, Inc. Apparatus and method for estimating the coil resistance in an electric motor
RU2428707C1 (en) * 2010-04-21 2011-09-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Microcontroller device for diagnostic operation of insulation of asynchronous motor winding
RU2546827C1 (en) * 2013-12-30 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Microcontroller device for diagnosing of turn-to-turn isolation of electric motor winding
RU2589762C1 (en) * 2015-05-29 2016-07-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ) Microcontroller device for diagnosis of turn insulation of electric motor winding with megohmmeter function
US20170003348A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Texas Instruments Incorporated Motor winding fault detection circuits and methods to detect motor winding faults
EP2162981B1 (en) * 2007-06-04 2017-04-26 Eaton Corporation System and method for determining stator winding resistance in an ac motor
RU2645449C1 (en) * 2016-11-23 2018-02-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ) Microprocessor-based device for diagnosing the insulation of a motor by emf self-induction with a megger function

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6035265A (en) * 1997-10-08 2000-03-07 Reliance Electric Industrial Company System to provide low cost excitation to stator winding to generate impedance spectrum for use in stator diagnostics
US6366865B1 (en) * 1999-11-03 2002-04-02 Motorola, Inc. Apparatus and method for estimating the coil resistance in an electric motor
EP2162981B1 (en) * 2007-06-04 2017-04-26 Eaton Corporation System and method for determining stator winding resistance in an ac motor
RU2428707C1 (en) * 2010-04-21 2011-09-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Microcontroller device for diagnostic operation of insulation of asynchronous motor winding
RU2546827C1 (en) * 2013-12-30 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Microcontroller device for diagnosing of turn-to-turn isolation of electric motor winding
RU2589762C1 (en) * 2015-05-29 2016-07-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ) Microcontroller device for diagnosis of turn insulation of electric motor winding with megohmmeter function
US20170003348A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Texas Instruments Incorporated Motor winding fault detection circuits and methods to detect motor winding faults
RU2645449C1 (en) * 2016-11-23 2018-02-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ) Microprocessor-based device for diagnosing the insulation of a motor by emf self-induction with a megger function

Also Published As

Publication number Publication date
RU2684955C1 (en) 2019-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2645449C1 (en) Microprocessor-based device for diagnosing the insulation of a motor by emf self-induction with a megger function
RU2546827C1 (en) Microcontroller device for diagnosing of turn-to-turn isolation of electric motor winding
RU2589762C1 (en) Microcontroller device for diagnosis of turn insulation of electric motor winding with megohmmeter function
EP2933646B1 (en) Precision measurement of voltage drop across a semiconductor switching element
RU2428707C1 (en) Microcontroller device for diagnostic operation of insulation of asynchronous motor winding
JP2018038035A (en) Solid state circuit breaker and motor driving system
US9612290B2 (en) Reducing or avoiding noise in measured signals of a tested battery cell(s) in a battery power system used to determine state of health (SOH)
JP7414812B2 (en) Determination of characteristic temperatures of electrical or electronic systems
RU2684955C9 (en) Device for diagnostics of inter-turn insulation of an electric motor by self-induction emf with megger function
JP6272379B2 (en) Cable inspection device and cable inspection system
CN109709423B (en) Method for measuring stray parameters of current conversion loop of electrical device
RU2650082C1 (en) Microprocessor-based device for diagnosing the interturn insulation of an electric motor by self-induced emf with a megohm meter function
JP2005517962A (en) Method and circuit device for measuring average current consumption of battery drive device
CN110208596A (en) Load current monitoring circuit and method
RU184404U1 (en) MICROCONTROLLER DEVICE OF DIAGNOSTICS OF INTERVOLTAGE INSULATION OF ELECTRIC MOTOR WINDOWS WITH MEGOMMETER FUNCTION
CN114280351B (en) Method and related device for acquiring voltage drop of internal power supply network of integrated circuit
Jensen et al. A more robust stator insulation failure prognosis for inverter-driven machines
RU192269U1 (en) Microcontroller device for diagnostics of inter-turn insulation of an electric motor winding with a megohmmeter function
RU194962U1 (en) Microcontroller device for diagnostics of inter-turn insulation of a motor winding by self-induction EMF
RU145159U1 (en) DEVICE FOR CONTROL OF INTERVITAL INSULATION OF WINDINGS
US10955462B2 (en) Apparatus and method for frequency characterization of an electronic system
RU192271U1 (en) MICROCONTROLLER DEVICE FOR DIAGNOSTIC OF INSULATION OF THE INSULATION OF A winding of an ASYNCHRONOUS MOTOR
CN108267643B (en) Inductance extraction method and device based on IGBT device
RU193235U1 (en) Microcontroller device for diagnostics of inter-turn insulation of a motor winding by self-induction EMF
RU192270U1 (en) Microcontroller device for diagnostics of inter-turn insulation of an electric motor winding

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL 11-2019 FOR INID CODE(S) (54)

TH4A Reissue of patent specification
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200227