RU2759588C1 - Method for continuous monitoring of the serviceability of the winding of an electromagnetic mechanism, the integrity of the control circuits of such a winding and a device for its implementation (options) - Google Patents

Method for continuous monitoring of the serviceability of the winding of an electromagnetic mechanism, the integrity of the control circuits of such a winding and a device for its implementation (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2759588C1
RU2759588C1 RU2020137925A RU2020137925A RU2759588C1 RU 2759588 C1 RU2759588 C1 RU 2759588C1 RU 2020137925 A RU2020137925 A RU 2020137925A RU 2020137925 A RU2020137925 A RU 2020137925A RU 2759588 C1 RU2759588 C1 RU 2759588C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
winding
control
input
voltage
Prior art date
Application number
RU2020137925A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Анатольевич Иванов
Геннадий Васильевич Александров
Original Assignee
Акционерное общество "Государственное научно-производственное предприятие "Регион"
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 Акционерное общество "Государственное научно-производственное предприятие "Регион" filed Critical Акционерное общество "Государственное научно-производственное предприятие "Регион"
Priority to RU2020137925A priority Critical patent/RU2759588C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2759588C1 publication Critical patent/RU2759588C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/72—Testing of electric windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

FIELD: diagnostic equipment.SUBSTANCE: invention relates to diagnostic tools for power equipment with electric windings, for example, electromagnets, transformers, electric motors and control circuits of electromagnetic mechanisms. Essence: two stabilized direct or pulse or alternate currents are formed: test and reference. The test current flows continuously through the winding, simultaneously through its control circuits, causing the appearance of a magnetic field. The magnitude of the magnetic field induction is continuously measured by a sensor. The voltage from the sensor is fed to the input of the first integrating converter, the voltage from the output of which is compared by a hysteresis element with its switching threshold corresponding to the norm for the winding. The hysteresis element generates a high-level signal at its output in the case of a serviceable electrical winding and confirmation of the integrity of its control circuits, or a low level if the electrical winding is faulty and/or if the integrity of the control circuits of such a winding is violated. The specified signal is applied to the inverting input of the comparator, the voltage from the output of which is applied to the “Fault” indicator, which turns on if the voltage at the inverting input of the comparator does not exceed the voltage at its non-inverting input, which is supplied with voltage from the output of the second integrating converter. The specified voltage is also applied to the “Control” indicator, which turns on if there is a second current - a reference current flowing through the second integrating converter. In this case, the test current flows continuously through the controlled electrical winding, which is in the on or off state.EFFECT: increasing the reliability of control of electromagnetic mechanisms, early detection of control failures and pre-failure states, prevention of possible accumulation of control failures, monitoring of serviceability and correctness of connection of protection elements of electrical windings, simplification of diagnostics.4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к средствам диагностики силового электрооборудования, имеющего электрические обмотки: электромагнитов контакторов (пускателей, реле), электродвигателей, электрических трансформаторов и дросселей (реакторов), электромагнитов замков систем контроля доступа и клапанов запорной арматуры, электромагнитов гидро(пневмо-)приводов и гидро(пневмо-)распределителей на их основе и другого электромагнитного (в том числе высоковольтного) оборудования, далее в тексте - электромагнитных механизмов. Также изобретение относится к способам контроля целостности цепей управления электромагнитными механизмами, также относится к средствам испытаний электрической аппаратуры, линий и элементов на короткое замыкание, обрыв, утечку или неправильное соединение.The invention relates to diagnostic tools for power electrical equipment having electrical windings: electromagnets of contactors (starters, relays), electric motors, electrical transformers and chokes (reactors), electromagnets of locks of access control systems and valves of shut-off valves, electromagnets of hydro (pneumatic) drives and hydro ( pneumatic) valves based on them and other electromagnetic (including high-voltage) equipment, hereinafter in the text - electromagnetic mechanisms. The invention also relates to methods for monitoring the integrity of control circuits of electromagnetic mechanisms, and also relates to means of testing electrical equipment, lines and elements for short circuit, open circuit, leakage or incorrect connection.

Одним из требований к вновь разрабатываемым средствам диагностирования, в том числе дистанционно управляемых объектов (устройств) является наличие функции упреждающего обнаружения так называемых отказов управления [3], т.е. возможные отказы должны быть обнаружены еще до возникновения необходимости управления таким устройством.One of the requirements for newly developed diagnostic tools, including remotely controlled objects (devices), is the presence of a function of proactive detection of so-called control failures [3], ie possible failures must be detected even before the need to control such a device arises.

Возможность раннего обнаружения отказов управления позволяет свести к минимуму их негативное влияние на реализацию функции устройства.The possibility of early detection of control failures helps to minimize their negative impact on the implementation of the device function.

При этом наиболее эффективным является метод раннего обнаружения отказов управления путем непрерывного контроля исправности устройства. Непрерывный контроль исправности имеет особое значение для предотвращения накопления так называемых отказов управления и выявления предотказных состояний, также представляющих собой постепенное ухудшение электрических соединений [3], не исключая нарушения изоляции и выхода из строя элементов защиты и коммутации контролируемого устройства, а также его цепей управления.In this case, the most effective method is the early detection of control failures by continuous monitoring of the device health. Continuous health monitoring is of particular importance for preventing the accumulation of so-called control failures and identifying pre-failure conditions, which also represent a gradual deterioration of electrical connections [3], not excluding breach of insulation and failure of protection and switching elements of the monitored device, as well as its control circuits.

Как известно, наиболее эффективным методом контроля исправности электрической цепи является измерение ее электрических параметров, а наиболее эффективным методом контроля исправности индуктивного элемента (в том числе электрической обмотки) - его электромагнитных параметров, при подключении к ним источника напряжения или тока.As you know, the most effective method for monitoring the health of an electrical circuit is measuring its electrical parameters, and the most effective method for monitoring the health of an inductive element (including an electrical winding) is its electromagnetic parameters, when a voltage or current source is connected to them.

Для контроля электрических параметров цепи может, например, проводиться измерение ее сопротивления, распределенных емкости и/или индуктивности электрической цепи. Контроль электромагнитных параметров индуктивного элемента может, например, проводиться как измерением его индуктивности (в том числе через дифференциал тока или напряжения такого элемента), так и измерением величины напряженности электромагнитного поля, либо величины индукции магнитного поля, создаваемого таким элементом. При этом род напряжения или тока подключаемого источника определяется особенностями как конкретной цепи, так и индуктивного элемента, не исключая элементов его зашиты, при их наличии.To control the electrical parameters of the circuit, for example, measurements of its resistance, distributed capacitance and / or inductance of the electrical circuit can be carried out. The control of the electromagnetic parameters of an inductive element can, for example, be carried out both by measuring its inductance (including through the differential of the current or voltage of such an element), and by measuring the magnitude of the electromagnetic field strength, or the magnitude of the magnetic field induction created by such an element. In this case, the type of voltage or current of the connected source is determined by the characteristics of both a specific circuit and an inductive element, not excluding its protection elements, if any.

Из предшествующего уровня техники известен способ постоянного контроля целостности цепей управления кранами трубопроводов и схема для его осуществления [5].From the prior art, there is a method of continuous monitoring of the integrity of control circuits of pipeline valves and a scheme for its implementation [5].

В известном способе контроль осуществляют измерением напряжения на концах нормально разомкнутого контакта реле управления электромагнитным клапаном, (т.е. непосредственно на выводах цепи управления электрической обмоткой электромагнитного клапана). При этом сигнал о целостности цепи формируют при сравнении этого напряжения со значением напряжения порога срабатывания контроллера, хранящимся в его памяти [5].In the known method, the control is carried out by measuring the voltage at the ends of the normally open contact of the solenoid valve control relay, (i.e. directly at the terminals of the control circuit of the electric winding of the solenoid valve). In this case, a signal about the integrity of the circuit is formed by comparing this voltage with the voltage value of the controller's threshold, stored in its memory [5].

Недостатком известного способа является отсутствие принципиальной возможности контроля неисправности электрической обмотки электромагнитного клапана, вызванной коротким замыканием части ее витков, что может привести к отказу управления, поскольку сопротивление электрической обмотки может иметь значительный технологический разброс и сильную температурную зависимость. В этом случае, измерением напряжения на концах нормально разомкнутого контакта реле управления электромагнитным клапаном не удастся проконтролировать наличие короткого замыкания части витков электрической обмотки в процессе эксплуатации.The disadvantage of this method is the lack of a fundamental possibility of monitoring a malfunction of the electrical winding of the solenoid valve caused by a short circuit of part of its turns, which can lead to control failure, since the resistance of the electrical winding can have a significant technological spread and strong temperature dependence. In this case, by measuring the voltage at the ends of the normally open contact of the solenoid valve control relay, it will not be possible to check the presence of a short circuit in part of the turns of the electrical winding during operation.

Способы и устройства управления и контроля, основанные на измерении величины индукции излучаемого магнитного поля, также известны из уровня техники.Methods and devices for control and monitoring based on measuring the magnitude of the induction of a radiated magnetic field are also known from the prior art.

Так, из уровня техники известны способ и устройство управления положением ротора в магнитных подшипниках [4].So, from the prior art there is a method and device for controlling the position of the rotor in magnetic bearings [4].

Известный способ управления положением ротора в магнитных подшипниках заключается в получении сигнала с датчика, электрически соединенного с пропорционально-интегрально-дифференциальным регулятором и силовым преобразователем, при этом управление положением ротора осуществляют по напряженности внешнего магнитного поля магнитных подшипников на постоянных магнитах, использующихся в качестве основных опорных подшипников, информация об изменении которой поступает в пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор и силовой преобразователь, которые регулируют напряжение на двух электромагнитах, посредством которых управляют неустойчивостью ротора [4]. Также в известном устройстве датчики положения ротора выполнены в виде датчиков внешнего магнитного поля, установленных на внешней поверхности корпуса.A known method for controlling the position of the rotor in magnetic bearings is to receive a signal from a sensor electrically connected to a proportional-integral-differential controller and a power converter, while the position of the rotor is controlled according to the strength of the external magnetic field of permanent magnet magnetic bearings used as the main reference bearings, information about the change of which is sent to the proportional-integral-differential regulator and the power converter, which regulate the voltage on two electromagnets, by means of which they control the instability of the rotor [4]. Also in the known device, the rotor position sensors are made in the form of external magnetic field sensors installed on the outer surface of the housing.

Известный способ позволяет реализовать устройство управления положением ротора, посредством измерения напряженности внешнего магнитного поля магнитных подшипников на постоянных магнитах датчиками положения ротора, выполненных в виде датчиков внешнего магнитного поля, установленных на внешней поверхности корпуса, т.е. методом измерения величины индукции магнитного поля, излучаемого постоянными магнитами магнитных подшипников.The known method makes it possible to implement a device for controlling the position of the rotor by measuring the strength of the external magnetic field of permanent magnet magnetic bearings with rotor position sensors made in the form of external magnetic field sensors mounted on the outer surface of the housing, i.e. the method of measuring the magnitude of the induction of the magnetic field emitted by permanent magnets of magnetic bearings.

Недостатком известного способа, в частности, является отсутствие принципиальной возможности контроля короткого замыкания части витков электрических обмоток электромагнитов, посредством которых управляют неустойчивостью ротора.The disadvantage of the known method, in particular, is the lack of a fundamental possibility of monitoring the short circuit of a part of the turns of the electric windings of electromagnets, by means of which the instability of the rotor is controlled.

Из предшествующего уровня техники также известен способ контроля состояния короткозамкнутой обмотки ротора по внешнему электромагнитному полю машины [1]. В известном способе контроль производят в режиме короткого замыкания машины при неподвижном (застопоренном) роторе и пониженном напряжении питания.From the prior art, there is also known a method for monitoring the state of the short-circuited rotor winding by the external electromagnetic field of the machine [1]. In the known method, the control is carried out in the mode of short circuit of the machine with a stationary (locked) rotor and a reduced supply voltage.

На корпусе машины устанавливают контрольно-измерительную магнитную систему с многополюсными намагничивающими и двухполюсными измерительными обмотками, измеряющую магнитный диполь внешнего электромагнитного поля асинхронного двигателя, который является диагностическим параметром обрыва стержня. У симметричной обмотки ротора магнитный диполь практически равен нулю, а при возникновении обрыва его величина становится значительной, что является диагностическим признаком повреждения короткозамкнутой обмотки ротора электродвигателя - так называемой «беличьей клетки» [1].A control and measuring magnetic system with multi-pole magnetizing and two-pole measuring windings is installed on the machine body, which measures the magnetic dipole of the external electromagnetic field of the induction motor, which is a diagnostic parameter of a rod break. In a symmetrical rotor winding, the magnetic dipole is practically zero, and when a break occurs, its value becomes significant, which is a diagnostic sign of damage to the short-circuited winding of the electric motor rotor - the so-called "squirrel cage" [1].

Известный способ применим только к технологическому контролю состояния короткозамкнутой обмотки ротора электродвигателя, так как его производят в режиме короткого замыкания машины при неподвижном (застопоренном) роторе и пониженном напряжении питания.The known method is applicable only to the technological control of the state of the short-circuited winding of the rotor of the electric motor, since it is produced in the mode of short-circuit of the machine with a stationary (locked) rotor and a reduced supply voltage.

Также короткозамкнутая обмотка ротора контролируемого известным способом электродвигателя не должна быть электрически связанной с какими-либо другими элементами, поскольку любая ее электрическая асимметрия приведет к изменению величины магнитного диполя, что может быть идентифицировано как неисправность.Also, the short-circuited rotor winding of an electric motor controlled by a known method should not be electrically connected to any other elements, since any of its electrical asymmetries will lead to a change in the magnitude of the magnetic dipole, which can be identified as a malfunction.

Также из предшествующего уровня техники известен электромагнитный фрикционный тормоз [8], имеющий повышенную надежность путем контроля за его срабатыванием, содержащий также обмотку, постоянный магнит, магнитопровод и замыкающий магнитоуправляемый элемент, например, геркон, установленный с возможностью срабатывания от полей рассеяния постоянного магнита.Also from the prior art, an electromagnetic friction brake [8] is known, which has increased reliability by monitoring its operation, which also contains a winding, a permanent magnet, a magnetic circuit and a magnetically controlled closing element, for example, a reed switch installed with the possibility of operation from stray fields of a permanent magnet.

Недостатками известного электромагнитного фрикционного тормоза являются: отсутствие возможности контроля исправности его электрической обмотки до момента возникновения необходимости непосредственно управления таким электромагнитным фрикционным тормозом, а также отсутствие принципиальной возможности контроля короткого замыкания части витков такой обмотки, что может привести к отказам управления, не исключая возможности их накопления [3].The disadvantages of the known electromagnetic friction brake are: the inability to control the health of its electrical winding until the need arises to directly control such an electromagnetic friction brake, as well as the lack of a fundamental possibility of monitoring a short circuit of a part of the turns of such a winding, which can lead to control failures, not excluding the possibility of their accumulation [3].

Также недостатком известного изобретения является необходимость наличия постоянного магнита в конструкции такого электромагнитного фрикционного тормоза, от полей рассеяния которого возможно срабатывание геркона, что не позволяет повысить надежность контроля за срабатыванием электромагнитных механизмов аналогичного назначения, не содержащих постоянных магнитов.Also, the disadvantage of the known invention is the need for a permanent magnet in the design of such an electromagnetic friction brake, from the stray fields of which the reed switch can be triggered, which does not improve the reliability of monitoring the triggering of electromagnetic mechanisms of a similar purpose that do not contain permanent magnets.

Из предшествующего уровня техники также известен клапан с повышением его функциональности за счет возможности дистанционного контроля целостности цепей управления электромагнитным механизмом клапана [2].A valve with an increase in its functionality is also known from the prior art due to the possibility of remote control of the integrity of the control circuits of the electromagnetic valve mechanism [2].

Поставленная задача решена за счет того, что в клапане, включающем корпус, в котором образованы входной и выходной каналы и расположен подпружиненный запорный орган, согласно указанному изобретению, введен по меньшей мере один контрольный датчик, расположенный на внешней поверхности корпуса указанного клапана, в непосредственной близости от какого-либо полюса (полюсов) электромагнита управления клапаном.The problem is solved due to the fact that in the valve, including the body, in which the inlet and outlet channels are formed and the spring-loaded shut-off element is located, according to the specified invention, at least one control sensor is introduced, located on the outer surface of the said valve body, in the immediate vicinity from any pole (s) of the valve control solenoid.

Недостатком известного изобретения является отсутствие принципиальной возможности контроля короткого замыкания части витков электрической обмотки клапана до момента возникновения необходимости непосредственно управления последним, что может привести к отказу управления клапаном [3].The disadvantage of the known invention is the lack of a fundamental possibility of monitoring the short circuit of a part of the turns of the electric winding of the valve until the need arises to directly control the latter, which can lead to failure of the valve control [3].

На современном уровне развития техники контроль параметров магнитных полей, не исключая полей рассеяния электромагнитных механизмов, осуществляют датчиками индукции магнитного поля, реализованными на физических эффектах Холла (ЭХ), AMP (анизотропного магнитосопротивления), ГМР (гигантского магнитосопротивления) и ряда других. Такие датчики позволяют в настоящее время проводить бесконтактные измерения тока, скорости и положения подвижных объектов, реализовать бесконтактные переключатели и магнитные компасы, контролировать ток батарейных систем в различных применениях - от автомобильных и потребительских до систем летательных аппаратов [6].At the current level of technology development, the control of the parameters of magnetic fields, not excluding the stray fields of electromagnetic mechanisms, is carried out by sensors of magnetic induction, implemented on the physical effects of Hall (EC), AMP (anisotropic magnetoresistance), GMR (giant magnetoresistance) and a number of others. Such sensors currently make it possible to carry out non-contact measurements of the current, speed and position of moving objects, implement contactless switches and magnetic compasses, control the current of battery systems in various applications - from automotive and consumer to aircraft systems [6].

Задачи, решаемые посредством современных датчиков Холла, систематизированы и приведены, например, в публикации [7].The problems solved by modern Hall sensors are systematized and given, for example, in publication [7].

Также из уровня техники известны способы и устройства контроля исправности электромагнитных механизмов, основанные на измерении величины поглощенной такими механизмами электрической энергии.Also known from the prior art are methods and devices for monitoring the health of electromagnetic mechanisms based on measuring the amount of electrical energy absorbed by such mechanisms.

Так, из предшествующего уровня техники известны способ и устройство для выполнения диагностики приводного механизма и приводной механизм, содержащий одно такое устройство [9].So, from the prior art, a method and a device for performing diagnostics of a drive mechanism and a drive mechanism containing one such device are known [9].

Заявленные способ и устройство содержат также этапы отслеживания на уровне устройства диагностики электрической характеристики электрического сигнала, в частности электрического сигнала, питающего приводной механизм, также средство для определения силы тока, протекающего в линии энергоснабжения приводного механизма, или средство для определения напряжения на выводах резистивного элемента, через который протекает ток в линии энергоснабжения приводного механизма, также средство для анализа силы тока, протекающего в катушке приводного механизма, также средства аппаратного обеспечения и/или программного обеспечения, содержащие средство для определения напряжения питания катушки приводного механизма и средство для анализа напряжения энергоснабжения катушки приводного механизма [9].The claimed method and device also comprise the steps of monitoring at the level of the diagnostic device the electrical characteristics of the electrical signal, in particular the electrical signal supplying the drive mechanism, also means for determining the current flowing in the power supply line of the drive mechanism, or means for determining the voltage at the terminals of the resistive element, through which the current flows in the power supply line of the drive mechanism, also means for analyzing the strength of the current flowing in the coil of the drive mechanism, also hardware and / or software means containing means for determining the supply voltage of the drive mechanism coil and means for analyzing the power supply voltage of the drive mechanism mechanism [9].

В известном способе и устройстве выполнение диагностики приводного механизма основано на факте поглощения электрического тока, имеющего калиброванную силу, в ходе тестовой процедуры, когда ток, питающий электрическую обмотку, на короткое время переключается одним из ключей. При этом ток, поглощенный электрической обмоткой, переключается другим ключом и измеряется в течение заданного промежутка времени. Коммутация токов осуществляется ключами, выполненными, например, на транзисторах. В случае, если сила электрического тока, поглощенного приводным механизмом, отличается от этого калиброванного значения, делается вывод о том что приводной механизм представляет неисправность, в частности, на уровне его катушек (электрических обмоток) [9].In the known method and device, the diagnostics of the drive mechanism is based on the fact that an electric current having a calibrated strength is absorbed during the test procedure, when the current supplying the electric winding is briefly switched by one of the keys. In this case, the current absorbed by the electric winding is switched by another switch and measured over a specified period of time. The switching of currents is carried out by switches, made, for example, on transistors. If the strength of the electric current absorbed by the drive mechanism differs from this calibrated value, it is concluded that the drive mechanism is a malfunction, in particular, at the level of its coils (electrical windings) [9].

Недостатками известного способа и устройства являются: сложность реализации, обусловленная необходимостью применения ключей коммутации тока катушек (электрических обмоток), особенно в случае выполнения диагностики электрических обмоток высокого напряжения; необходимость встраивания устройства непосредственно в приводной механизм для исключения ошибок измерения поглощенного в ходе тестовой процедуры электрического тока, имеющего калиброванную силу, в частности, из-за влияния параметров линий связи электрической обмотки с ключами коммутации тока, а так же необходимость применения специализированных средств аппаратного обеспечения и/или программного обеспечения.The disadvantages of the known method and device are: the complexity of the implementation due to the need to use the keys for switching the current of the coils (electrical windings), especially in the case of diagnostics of high voltage electrical windings; the need to integrate the device directly into the drive mechanism to eliminate measurement errors of the electric current absorbed during the test procedure, having a calibrated strength, in particular, due to the influence of the parameters of the communication lines of the electric winding with the current switching keys, as well as the need to use specialized hardware and / or software.

Указанные недостатки известного способа и устройства препятствуют его применению для выполнения диагностики как широкого ассортимента приводных механизмов различных производителей, так и аналогичных приводных и других электромагнитных механизмов и устройств, имеющих электрические обмотки, непосредственно встроить в которые указанное устройство не представляется возможным.The indicated disadvantages of the known method and device impede its use for performing diagnostics of both a wide range of drive mechanisms from different manufacturers, and similar drive and other electromagnetic mechanisms and devices with electrical windings, which cannot be directly integrated into the specified device.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ контроля состояния короткозамкнутой обмотки ротора по внешнему электромагнитному полю машины, описанный в [1].The closest in technical essence to the proposed method is a method for monitoring the state of the short-circuited rotor winding by the external electromagnetic field of the machine, described in [1].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство управления положением ротора в магнитных подшипниках, описанное в [4].The closest in technical essence to the proposed device is a device for controlling the position of the rotor in magnetic bearings, described in [4].

Технической задачей изобретения является осуществление непрерывного автоматического контроля исправности электрических обмоток электромагнитных механизмов различных производителей, целостности цепей управления такими обмотками, обеспечение возможности одновременно с проведением контроля осуществлять управление работой указанных электромагнитных механизмов, а также предотвращение накопления отказов управления и повышение общей надежности управления.The technical objective of the invention is the implementation of continuous automatic monitoring of the health of electrical windings of electromagnetic mechanisms of various manufacturers, the integrity of the control circuits of such windings, providing the ability to simultaneously control the operation of these electromagnetic mechanisms, as well as preventing the accumulation of control failures and increasing the overall reliability of control.

Способ обеспечивает непрерывный автоматический контроль исправности электрической обмотки электромагнитного механизма, в том числе элементов защиты указанной обмотки, при их наличии, также не исключая возможности определения их неправильного подключения, целостности цепей управления такой электрической обмоткой, а так же позволяет одновременно с проведением контроля осуществлять управление работой такого электромагнитного механизма, например осуществлять резервирование в автоматическом режиме.The method provides continuous automatic monitoring of the health of the electrical winding of the electromagnetic mechanism, including the protection elements of the specified winding, if any, also not excluding the possibility of detecting their incorrect connection, the integrity of the control circuits of such an electrical winding, and also allows, simultaneously with monitoring, to control the operation such an electromagnetic mechanism, for example, to perform redundancy in an automatic mode.

Устройство осуществляет непрерывный контроль исправности электрической обмотки электромагнитного механизма, в том числе элементов защиты указанной обмотки, при их наличии, непрерывный контроль целостности цепей управления такой обмоткой и непрерывный самоконтроль режима тестирования в автоматическом режиме.The device continuously monitors the health of the electrical winding of the electromagnetic mechanism, including the protection elements of the said winding, if any, continuous monitoring of the integrity of the control circuits of such a winding and continuous self-monitoring of the testing mode in automatic mode.

Технический результат: повышение надежности управления электромагнитными механизмами, раннее обнаружение отказов управления и предотказных состояний, а также предотвращение возможного накопления отказов управления [3], контроль исправности и правильности подключения элементов защиты электрических обмоток, в том числе после проведения, например, регламентных, восстановительных и других работ, а также значительное упрощение диагностики технического состояния обмоток и целостности их цепей управления по сравнению со способами, известными из предшествующего уровня техники.EFFECT: increased reliability of control of electromagnetic mechanisms, early detection of control failures and pre-failure states, as well as prevention of possible accumulation of control failures [3], control of serviceability and correct connection of protection elements of electrical windings, including after carrying out, for example, routine, recovery and other works, as well as a significant simplification of diagnostics of the technical condition of the windings and the integrity of their control circuits in comparison with the methods known from the prior art.

Эта техническая задача решается способом непрерывного контроля исправности электрической обмотки электромагнитного механизма, в том числе имеющей элементы защиты, а также целостности цепей управления такой обмоткой, методом измерения величины индукции магнитного поля (не исключая поля рассеяния), создаваемого (излучаемого) указанной обмоткой в тестовом режиме, т.е. при протекании по такой обмотке, одновременно через ее цепи управления, стабилизированного тестового тока и сравнением измеренной величины индукции магнитного поля, излучаемого этой обмоткой, с установленной пороговой (соответствующей норме для такой обмотки).This technical problem is solved by the method of continuous monitoring of the health of the electrical winding of the electromagnetic mechanism, including those with protection elements, as well as the integrity of the control circuits of such a winding, by measuring the magnitude of the magnetic field induction (not excluding the stray field) created (emitted) by the specified winding in the test mode , i.e. when flowing through such a winding, simultaneously through its control circuit, a stabilized test current and comparing the measured value of the induction of the magnetic field emitted by this winding with the established threshold (corresponding to the norm for such a winding).

Из физики электромагнетизма известно, что величина индукции магнитного поля, излучаемого индуктивным элементом (в частности, электрической обмоткой) пропорциональна произведению тока, протекающего через эту обмотку, на количество ее витков, поэтому контролируя величину индукции магнитного поля (не исключая поля рассеяния), создаваемого такой электрической обмоткой, (при определенных условиях) можно однозначно определить ее техническое состояние: исправна либо неисправна.It is known from the physics of electromagnetism that the magnitude of the induction of the magnetic field emitted by an inductive element (in particular, an electric winding) is proportional to the product of the current flowing through this winding by the number of its turns, therefore, by controlling the magnitude of the magnetic field induction (not excluding the stray field) created by such electrical winding, (under certain conditions) it is possible to unambiguously determine its technical condition: serviceable or defective.

Для определения технического состояния электрической обмотки по ней и через ее цепи управления непрерывно, либо периодически должен протекать стабилизированный тестовый ток, (величиной, значительно меньше номинальной) - постоянный, импульсный, либо переменный. Выбор рода тестового тока определяется параметрами (например, индуктивностью) и/или рабочим режимом контролируемой электрической обмотки (не исключая наличия у такой обмотки защитных элементов) и ее цепей управления, в частности, величинами распределенного индуктивного и емкостного сопротивления этих цепей. Стабилизация тестового тока должна осуществляться по его амплитудному, либо действующему (для переменного, импульсного тока) значению.To determine the technical condition of the electrical winding, a stabilized test current must flow continuously or periodically through it and through its control circuits, (with a value much less than the nominal) - constant, pulsed, or alternating. The choice of the type of test current is determined by the parameters (for example, inductance) and / or the operating mode of the monitored electrical winding (not excluding the presence of protective elements in such a winding) and its control circuits, in particular, the values of the distributed inductive and capacitive resistance of these circuits. The stabilization of the test current should be carried out according to its amplitude or effective (for alternating, impulse current) value.

Результат сравнения измеренного значения величины индукции магнитного поля с пороговым, соответствующим норме для такой электрической обмотки, однозначно определяет ее техническое состояние - исправна либо неисправна, а так же целостность цепей управления указанной электрической обмоткой и исправность, либо правильность подключения защитных элементов такой электрической обмотки при их наличии.The result of comparing the measured value of the magnetic field induction value with the threshold value corresponding to the norm for such an electric winding unambiguously determines its technical condition - it is serviceable or faulty, as well as the integrity of the control circuits of the specified electric winding and serviceability, or the correct connection of the protective elements of such an electric winding when they are availability.

В случае непревышения порогового значения измеренной величиной индукции магнитного поля - контролируемое состояние идентифицируется как неисправное. Так как при этом тестовый ток протекает либо не по всем виткам такой электрической обмотки (поскольку исключаются короткозамкнутые витки), либо не протекает вообще, из-за обрыва обмотки, либо обрыва или короткого замыкания в ее цепях управления. Так же непревышение порогового значения измеренной величиной индукции магнитного поля возможно в случае недопустимого шунтирования исправной контролируемой обмотки какими-либо элементами, не исключая демпфирующих диодов и элементов ее защиты.If the threshold value is not exceeded by the measured value of the magnetic field induction, the monitored state is identified as faulty. Since in this case the test current either does not flow through all the turns of such an electrical winding (since short-circuited turns are excluded), or does not flow at all, due to a break in the winding, or an open or short circuit in its control circuits. Also, the non-exceeding of the threshold value by the measured value of the magnetic field induction is possible in the case of unacceptable shunting of the serviceable controlled winding by any elements, not excluding the damping diodes and its protection elements.

Наличие у исправной контролируемой обмотки элемента защиты (подключенного параллельно такой обмотке, например, конденсатора, резистора или варистора, разрядника, диода) отказ последнего, вследствие его электрического пробоя, короткого замыкания, увеличения тока утечки либо неправильной полярности подключенного диода, приведет к шунтированию этой обмотки. При этом по всем виткам указанной электрической обмотки будет протекать лишь часть тестового тока из-за эффекта ее шунтирования неисправным элементом зашиты. Поскольку это приведет к снижению величины индукции магнитного поля, которая (не исключая поля рассеяния) не достигнет порогового значения, создаваемого такой электрической обмоткой без эффекта шунтирования, техническое состояние такой обмотки будет идентифицировано как неисправное.The presence of a protective element in a serviceable controlled winding (connected in parallel to such a winding, for example, a capacitor, resistor or varistor, spark gap, diode), the failure of the latter, due to its electrical breakdown, short circuit, increased leakage current or incorrect polarity of the connected diode, will lead to shunting of this winding ... In this case, only a part of the test current will flow through all the turns of the specified electric winding due to the effect of its shunting by a faulty protection element. Since this will lead to a decrease in the magnitude of the magnetic field induction, which (not excluding the stray field) will not reach the threshold value created by such an electric winding without the shunting effect, the technical condition of such a winding will be identified as faulty.

В случае равенства, либо превышения порогового значения измеренной величиной индукции магнитного поля, техническое состояние обмотки идентифицируется как исправное: тестовый ток протекает по всем виткам такой электрической обмотки и, соответственно, по ее цепям управления. При этом величина индукции магнитного поля (не исключая поля рассеяния), создаваемого указанной обмоткой, не будет ниже пороговой, независимо от изменения сопротивлений как самой обмотки, так и ее цепей управления (вызванных, например, изменением температуры обмотки и/или длины цепей управления), поскольку тестовый ток стабилизирован, т.е. количество «ампер-витков» электрической обмотки в процессе работы не изменяется, т.к. не появляются короткозамкнутые.In case of equality or exceeding of the threshold value by the measured value of the magnetic field induction, the technical condition of the winding is identified as good: the test current flows through all the turns of such an electrical winding and, accordingly, through its control circuits. In this case, the magnitude of the magnetic field induction (not excluding the stray field) created by the specified winding will not be lower than the threshold, regardless of the change in the resistance of both the winding itself and its control circuits (caused, for example, by a change in the temperature of the winding and / or the length of the control circuits) , since the test current is stabilized, i.e. the number of "ampere-turns" of the electric winding does not change during operation, since short-circuited do not appear.

Существо изобретения поясняется чертежами Фиг. 1 и Фиг. 2, на которых представлены структурные схемы вариантов устройства.The essence of the invention is illustrated by drawings Fig. 1 and FIG. 2, which show block diagrams of device options.

На чертеже Фиг. 1 представлена структурная схема устройства, осуществляющего контроль исправности обмотки электромагнитного механизма и целостности цепей управления такой обмоткой постоянным, либо импульсным тестовым током.In the drawing, FIG. 1 shows a block diagram of a device that monitors the health of the winding of the electromagnetic mechanism and the integrity of the control circuits of such a winding with a constant or impulse test current.

На чертеже Фиг. 2 представлена структурная схема устройства, осуществляющего контроль исправности обмотки электромагнитного механизма и целостности цепей управления такой обмоткой переменным тестовым током, причем частота тестового тока всегда совпадает с частотой тока управления указанной обмоткой электромагнитного механизма, а разность фаз тестового тока и тока управления в процессе работы устройства всегда остается постоянной, что позволяет избежать коммутационных перенапряжений и экстратоков.In the drawing, FIG. 2 shows a block diagram of a device that monitors the health of the winding of the electromagnetic mechanism and the integrity of the control circuits of such a winding with an alternating test current, and the frequency of the test current always coincides with the frequency of the control current of the specified winding of the electromagnetic mechanism, and the phase difference between the test current and the control current during the operation of the device always remains constant, thus avoiding switching overvoltages and extra currents.

Каждый вариант устройства состоит из двух каналов - опорного, непрерывно осуществляющего автоматический самоконтроль режима тестирования и измерительного, непрерывно осуществляющего непосредственно контроль исправности обмотки электромагнитного механизма, а также целостности цепей управления такой обмоткой, не исключая элементов ее защиты.Each version of the device consists of two channels - the reference one, which continuously performs automatic self-control of the testing mode and the measuring one, which continuously monitors the health of the winding of the electromagnetic mechanism, as well as the integrity of the control circuits of such a winding, not excluding the elements of its protection.

Устройство, структурная схема которого представлена на чертеже Фиг. 1, функционирует следующим образом.The device, the block diagram of which is shown in the drawing FIG. 1 operates as follows.

При включенном источнике управления обмоткой электромагнитного механизма 2 (Uупр.), разомкнутом ключе управления 3 и включенном источнике контрольного напряжения 12 (Uкон.), выходное постоянное напряжение последнего поступает на вход двухканального генератора стабилизированного тока (ГСТ) 4, формирующего два выходных тока (Ι1) и (I2) и реализованного, например, по типу «токового зеркала», в том числе и с возможностью гальванического разделения всех его цепей, за исключением того, что стабильный ток второго выхода (I2) такого ГСТ не должен зависеть от режима нагрузки его первого выхода (Ι1) (холостой ход или короткое замыкание).When the control source of the winding of the electromagnetic mechanism 2 (Ucont.) Is turned on, the control key 3 is open and the control voltage source 12 (Ucon.) Is turned on, the output constant voltage of the latter is fed to the input of a two-channel stabilized current generator (GST) 4, which forms two output currents (Ι 1 ) and (I 2 ) and implemented, for example, as a "current mirror", including with the possibility of galvanic separation of all its circuits, except that the stable current of the second output (I 2 ) of such a GST should not depend on load mode of its first output (Ι 1 ) (idle or short circuit).

Непрерывное осуществление автоматического самоконтроля режима тестирования обеспечивается тем, что ток второго выхода ГСТ (I2), протекая по входному сопротивлению открытого по постоянному току входу интегрирующего преобразователя 5, формирует на выходе последнего опорное напряжение, поступающее на неинвертирующий вход компаратора 10 и вход индикатора 6 «Контроль», что приводит к включению указанного индикатора и свидетельствует как об исправности опорного канала самого устройства, так и об осуществлении непосредственно режима тестирования.Continuous implementation of automatic self-control of the testing mode is ensured by the fact that the current of the second output of the GST (I 2 ), flowing through the input resistance of the open DC input of the integrating converter 5, forms at the output of the latter a reference voltage supplied to the non-inverting input of the comparator 10 and the input of the indicator 6 " Control ", which leads to the inclusion of the indicated indicator and indicates both the serviceability of the reference channel of the device itself, and the implementation of the testing mode itself.

Отсутствие тока второго выхода ГСТ (I2), как и неисправность интегрирующего преобразователя 5, либо индикатора 6 «Контроль» не вызовет включения последнего, что будет свидетельствовать о неисправности самого устройства, не исключая отсутствия непосредственно режима тестирования.The lack of current in the second output of the GST (I 2 ), as well as a malfunction of the integrating converter 5, or indicator 6 "Control" will not cause the latter to turn on, which will indicate a malfunction of the device itself, not excluding the absence of the testing mode itself.

Ток первого выхода ГСТ (Ι1), протекая через контролируемую обмотку электромагнитного механизма 1 по ее цепям управления, вызовет появление магнитного поля (не исключая поля рассеяния), например, у полюсов этой обмотки. Величина индукции этого поля однозначно преобразовывается в напряжение датчиком 7, в качестве которого может быть применен, например, датчик на эффекте Холла (ЭХ), анизотропного магнитосопротивления (AMP), либо гигантского магнитосопротивления (ГМР), выход которого соединен с открытым по постоянному току входом интегрирующего преобразователя 8. Выходное напряжение последнего поступает на вход гистерезисного порогового элемента (триггера Шмитта) 9, напряжение с выхода которого поступает на инвертирующий вход компаратора 10, выходной сигнал которого подается на вход индикатора 11 «Неисправность».The current of the first output of the GST (Ι 1 ), flowing through the controlled winding of the electromagnetic mechanism 1 along its control circuits, will cause the appearance of a magnetic field (not excluding the stray field), for example, at the poles of this winding. The magnitude of the induction of this field is unambiguously converted into a voltage by the sensor 7, which can be used, for example, a Hall effect (EC) sensor, anisotropic magnetoresistance (AMP), or giant magnetoresistance (GMR), the output of which is connected to an open DC input integrating converter 8. The output voltage of the latter is fed to the input of the hysteresis threshold element (Schmitt trigger) 9, the voltage from the output of which is fed to the inverting input of the comparator 10, the output signal of which is fed to the input of the indicator 11 "Fault".

В случае, если напряжение на инвертирующем входе компаратора 10 меньше напряжения на его неинвертирующем входе - контролируемое состояние идентифицируется как неисправное, поскольку при этом тестовый ток протекает либо не по всем виткам такой электрической обмотки (т.к. исключаются короткозамкнутые витки), либо не протекает вообще, из-за обрыва обмотки, либо обрыва или короткого замыкания в ее цепях управления.If the voltage at the inverting input of the comparator 10 is less than the voltage at its non-inverting input, the monitored state is identified as faulty, since the test current either does not flow through all the turns of such an electrical winding (since short-circuited turns are excluded), or does not flow in general, due to a break in the winding, or an open or short circuit in its control circuits.

В случае недопустимого шунтирования исправной контролируемой обмотки какими-либо элементами, например, демпфирующими диодами и другими элементами ее зашиты, напряжение на инвертирующем входе компаратора 10 также будет меньше напряжения на его неинвертирующем входе, поскольку по всем виткам такой электрической обмотки протекает только часть тестового тока.In the case of unacceptable shunting of a serviceable controlled winding by any elements, for example, damping diodes and other elements of its protection, the voltage at the inverting input of the comparator 10 will also be less than the voltage at its non-inverting input, since only part of the test current flows through all the turns of such an electrical winding.

В обоих случаях компаратор 10 сформирует на своем выходе высокий уровень напряжения, которым включится индикатор 11 «Неисправность», своим входом подключенный к выходу указанного компаратора. Так же при этом будет включен и индикатор 6 «Контроль», что будет свидетельствовать о проведении контроля обмотки и выявлении ее неисправности.In both cases, the comparator 10 will form a high voltage level at its output, which will turn on the indicator 11 "Fault", connected by its input to the output of the said comparator. In this case, the indicator 6 "Control" will also be turned on, which will indicate that the winding is monitored and its malfunction is detected.

В случае, если напряжение на инвертирующем входе компаратора 10 больше напряжения на его неинвертирующем входе, контролируемое состояние идентифицируется как исправное, поскольку при этом тестовый ток протекает по всем виткам такой электрической обмотки (эффект шунтирования отсутствует) и, соответственно, по ее цепям управления - величина выходного напряжения датчика 7 превысит значение, сформированное в рассмотренных ранее случаях. При этом на выходе компаратора 10 установится низкий уровень напряжения и индикатор 11 «Неисправность» не включится -включенным останется только индикатор 6 «Контроль», что будет свидетельствовать о проведении контроля обмотки и подтверждении ее исправности.In the event that the voltage at the inverting input of the comparator 10 is greater than the voltage at its non-inverting input, the monitored state is identified as serviceable, since in this case the test current flows through all the turns of such an electrical winding (there is no shunting effect) and, accordingly, through its control circuits - the value the output voltage of the sensor 7 will exceed the value formed in the previously considered cases. In this case, a low voltage level will be set at the output of the comparator 10 and the indicator 11 "Fault" will not turn on - only indicator 6 "Control" will remain on, which will indicate that the winding is being monitored and its serviceability is confirmed.

Такое построение устройства, состоящего из двух каналов - опорного и измерительного, сконфигурированных по заявленной структурной схеме, позволяет всегда достоверно идентифицировать исправное состояние контролируемой электрической обмотки электромагнитного механизма, независимо от изменения сопротивлений как самой обмотки, так и ее цепей управления (вызванных, например, изменением температуры обмотки и/или длины цепей управления), т.к. тестовый ток стабилизирован и число витков работоспособной электрической обмотки постоянно.Such a construction of a device consisting of two channels - reference and measuring, configured according to the declared structural diagram, allows you to always reliably identify the serviceable state of the monitored electrical winding of the electromagnetic mechanism, regardless of the change in the resistance of both the winding itself and its control circuits (caused, for example, by a change temperature of the winding and / or the length of the control circuits), because the test current is stabilized and the number of turns of a workable electrical winding is constant.

В случае контроля электрической обмотки импульсным тестовым током, источник контрольного напряжения 12 (Uкон.) должен функционировать в импульсном режиме с установленными параметрами (частота, скважность), а токи ГСТ 4 на его выходах (Ι1) и (I2) должны быть синфазны. При этом входы интегрирующих преобразователей 5 и 8 могут быть выполнены закрытыми по постоянному току, а в качестве датчика 7 можно применять как датчики на эффекте Холла (ЭХ), анизотропного магнитосопротивления (AMP) либо гигантского магнитосопротивления (ГМР), так и датчики индукционного типа.In the case of monitoring the electrical winding with a pulsed test current, the control voltage source 12 (Ucon.) Must operate in a pulsed mode with the set parameters (frequency, duty cycle), and the GST 4 currents at its outputs (Ι 1 ) and (I 2 ) must be in phase ... In this case, the inputs of the integrating converters 5 and 8 can be closed for direct current, and as a sensor 7, you can use both Hall effect (EC), anisotropic magnetoresistance (AMP) or giant magnetoresistance (GMR) sensors, and induction-type sensors.

В случае контроля электрической обмотки переменным тестовым током, устройство должно быть реализовано по схеме, представленной на чертеже Фиг. 2.In the case of control of the electric winding with an alternating test current, the device should be implemented according to the diagram shown in the drawing Fig. 2.

Устройство функционирует аналогично представленному на чертеже Фиг. 1 для случая контроля электрической обмотки импульсным тестовым током, за исключением того, что источник контрольного напряжения 12 (Uкон.) отсутствует (см. чертеж Фиг. 1), а токи первого и второго выходов (Ι1) и (I2) генератора стабилизированного тока ГСТ 4 формируются непосредственно из выходного напряжения источника управления обмоткой электромагнитного механизма 2 (Uупр.) - при этом частота тестового тока всегда совпадает с частотой тока управления указанной обмоткой электромагнитного механизма, а разность фаз тестового тока и тока управления в процессе работы устройства всегда остается постоянной, что позволяет избежать коммутационных перенапряжений и экстратоков при управлении обмоткой 1 посредством ключа 3.The device operates similarly to that shown in FIG. 1 for the case of control of the electric winding with a pulse test current, except that the source of the control voltage 12 (Ufinal) is absent (see drawing Fig. 1), and the currents of the first and second outputs (Ι 1 ) and (I 2 ) of the stabilized generator current GST 4 are formed directly from the output voltage of the control source of the winding of the electromagnetic mechanism 2 (Ucont.) - in this case, the frequency of the test current always coincides with the frequency of the control current of the specified winding of the electromagnetic mechanism, and the phase difference between the test current and the control current during the operation of the device always remains constant , which allows you to avoid switching overvoltages and extracurrents when controlling winding 1 by means of key 3.

Список использованной литературыList of used literature

1 Диагностирование обрыва стержня клетки ротора асинхронного электродвигателя. /С.А. Волохов, П.Н. Добродеев, А.В. Кильдышев// Журнал «Электротехника», 1998 г., Выпуск №2, с. 13-15.1 Diagnosing a broken rod of the rotor cage of an asynchronous electric motor. /S.A. Volokhov, P.N. Dobrodeev, A.V. Kildyshev // Electrical Engineering Magazine, 1998, Issue No. 2, p. 13-15.

2 Клапан. Селютин А.В. Заявка RU 2016143426 от 03.11.2016.2 Valve. Selyutin A.V. Application RU 2016143426 dated 03.11.2016.

3 Переборов А.С. Телеуправление стрелками и сигналами: учебник для вузов ж.-д. транспорта. /А.С. Переборов, А.М. Брылеев, В.Ю. Ефимов, И.М. Кокурин, Л.Ф. Кондратенко; под ред. А.С. Переборова/, 3-е изд., перераб. и доп. Москва, Транспорт, 1981 г., 300 с.3 Pereborov A.S. Telecontrol of arrows and signals: a textbook for higher educational institutions of the railway. transport. / A.S. Pereborov, A.M. Bryleev, V.Yu. Efimov, I. M. Kokurin, L.F. Kondratenko; ed. A.S. Pereborova /, 3rd ed., Revised. and add. Moscow, Transport, 1981, 300 p.

4 Способ и устройство управления положением ротора в магнитных подшипниках. Исмагилов Ф.Р., Хайруллин И.Х., Пашали Д.Ю., Вавилов В.Е., Охотников М.В., Бойкова О.А. Заявка RU 2012142438/07 от 04.10.2012.4 Method and device for controlling the position of the rotor in magnetic bearings. Ismagilov F.R., Khairullin I.Kh., Pashali D.Yu., Vavilov V.E., Okhotnikov M.V., Boykova O.A. Application RU 2012142438/07 dated 04.10.2012.

5 Способ постоянного контроля целостности цепей управления кранами трубопроводов и схема для его осуществления. Дрошнев В.А., Зиновьев В.В, Рогожин С.В. Заявка RU 2013122524/06 от 15.05.2013.5 Method of continuous monitoring of the integrity of control circuits of pipeline valves and a diagram for its implementation. Droshnev V.A., Zinoviev V.V., Rogozhin S.V. Application RU 2013122524/06 from 15.05.2013.

6 Сысоева С.Датчики магнитного поля. Новые применения и технологии измерения движения и тока. Журнал «Компоненты и технологии», 2011 г., №3. Информационный ресурс Internet: www.kit-e.ru.6 Sysoeva S. Magnetic field sensors. New applications and technologies for measuring motion and current. Journal "Components and Technologies", 2011, No. 3. Information resource Internet: www.kit-e.ru.

7 Сысоева С.Новые интегральные датчики Холла специального назначения. Журнал «Компоненты и технологии», 2004 г., №9. Информационный ресурс Internet: www.kit-e.ru.7 Sysoeva S. New integral Hall sensors for special purposes. Journal "Components and Technologies", 2004, No. 9. Information resource Internet: www.kit-e.ru.

8 Электромагнитный фрикционный тормоз. Заявка SU 1684823 Α1; Н01 Н47/00, H02K 7/102 от 15.10.1991, Бюл. №38.8 Electromagnetic friction brake. Application SU 1684823 Α1; H01 H47 / 00, H02K 7/102 from 15.10.1991, Bul. No. 38.

9 Способ и устройство для выполнения диагностики приводного механизма, и приводной механизм, содержащий одно такое устройство. Заявка 2012110819/28 от 21.03.2012, ШЕЛЛУ Мустафа (FR), ШНЕЙДЕР ЭЛЕКТРИК ЭНДЮСТРИ САС (FR).9 A method and device for performing diagnostics of a drive mechanism, and a drive mechanism comprising one such device. Application 2012110819/28 dated 03.21.2012, SHELLU Mustafa (FR), SCHNEIDER ELECTRIC ENDYUSTRY SAS (FR).

Claims (4)

1. Способ непрерывного контроля исправности электрической обмотки электромагнитного механизма, целостности цепей управления такой обмоткой заключается в формировании двух стабилизированных постоянных или импульсных или переменных токов: тестового и опорного, первый из которых - тестовый - непрерывно протекает по указанной обмотке, одновременно через ее цепи управления, вызывая возникновение магнитного поля, величину индукции которого непрерывно измеряют датчиком, однозначно преобразующим измеряемую величину индукции в напряжение, которое подают на вход первого интегрирующего преобразователя, напряжение с выхода которого сравнивается гистерезисным элементом с порогом своего включения, соответствующим норме для такой обмотки, формирующим на своем выходе сигнал высокого уровня в случае исправной электрической обмотки и подтверждение целостности ее цепей управления либо низкого - в случае, если электрическая обмотка неисправна и/или если нарушена целостность цепей управления такой обмоткой, подают указанный сигнал на инвертирующий вход компаратора, напряжение с выхода которого подают на индикатор «Неисправность», включающийся, если напряжение на инвертирующем входе компаратора не превысит напряжения на его неинвертирующем входе, на который подают напряжение с выхода второго интегрирующего преобразователя, подают указанное напряжение также на индикатор «Контроль», включающийся в случае наличия второго тока - опорного, протекающего через второй интегрирующий преобразователь, при этом тестовый ток непрерывно протекает по контролируемой электрической обмотке, находящейся во включенном или отключенном состоянии.1. A method of continuous monitoring of the health of the electrical winding of the electromagnetic mechanism, the integrity of the control circuits of such a winding consists in the formation of two stabilized constant or pulsed or alternating currents: test and reference, the first of which - test - continuously flows through the specified winding, simultaneously through its control circuits, causing the appearance of a magnetic field, the induction value of which is continuously measured by a sensor that uniquely converts the measured induction value into a voltage that is fed to the input of the first integrating transducer, the voltage from the output of which is compared by a hysteresis element with its turn-on threshold corresponding to the norm for such a winding, which forms at its output high level signal in the case of a serviceable electrical winding and confirmation of the integrity of its control circuits or low - in the event that the electrical winding is faulty and / or if the integrity of the control circuits of such a winding is broken , the specified signal is fed to the inverting input of the comparator, the voltage from the output of which is fed to the "Fault" indicator, which turns on if the voltage at the inverting input of the comparator does not exceed the voltage at its non-inverting input, to which the voltage from the output of the second integrating converter is applied, the specified voltage is also to the "Control" indicator, which turns on in the event of the presence of a second current - the reference one, flowing through the second integrating converter, while the test current continuously flows through the monitored electrical winding, which is on or off. 2. Устройство для реализации способа непрерывного контроля исправности электрической обмотки электромагнитного механизма, целостности цепей управления такой обмоткой при помощи переменного тока содержит электрическую обмотку с цепями управления, соединенную первым выводом посредством первой цепи управления с выходом ключа управления режимом работы электрической обмотки, соединенную вторым выводом посредством второй цепи управления с общим проводом устройства, на входе соединенного с первым выводом источника управления электрической обмоткой, питающего ее переменным током, соединенного вторым выводом с входом ключа управления режимом работы электрической обмотки, двухканальный генератор стабилизированного тока, соединенный на входе со вторым выводом источника управления электрической обмоткой, первым выходом соединенный с первой цепью управления указанной электрической обмотки, также первым выходом соединенный с выходом ключа управления режимом работы электрической обмотки, вторым выходом соединенный с входом второго интегрирующего преобразователя, на выходе соединенного с неинвертирующим входом компаратора, также соединенным с индикатором «Контроль», и соединенного на выходе с индикатором «Неисправность», по инвертирующему входу соединенного с выходом гистерезисного порогового элемента, на входе соединенного с выходом первого интегрирующего преобразователя, по входу соединенного с выходом датчика индукции магнитного поля, однозначно преобразующего измеряемую величину индукции в напряжение, при этом первый и второй интегрирующие преобразователи выполнены с входами, закрытыми по постоянному току.2. A device for implementing a method for continuous monitoring of the health of an electric winding of an electromagnetic mechanism, the integrity of control circuits of such a winding using alternating current contains an electric winding with control circuits connected by the first terminal through the first control circuit to the output of the key for controlling the operating mode of the electrical winding, connected by the second terminal through the second control circuit with a common wire of the device, at the input connected to the first terminal of the electric winding control source supplying it with alternating current, connected by the second terminal to the input of the key for controlling the operating mode of the electric winding, a two-channel stabilized current generator connected at the input to the second terminal of the electrical control source winding, the first output is connected to the first control circuit of the specified electric winding, also the first output is connected to the output of the key for controlling the operating mode of the electrical winding, the second output ohm connected to the input of the second integrating converter, at the output connected to the non-inverting input of the comparator, also connected to the "Control" indicator, and connected at the output to the "Fault" indicator, via the inverting input connected to the output of the hysteresis threshold element, at the input connected to the output of the first integrating transducer, at the input connected to the output of the magnetic field induction sensor, uniquely converting the measured value of induction into voltage, while the first and second integrating converters are made with inputs closed by direct current. 3. Устройство для реализации способа непрерывного контроля исправности электрической обмотки электромагнитного механизма, целостности цепей управления такой обмоткой при помощи постоянного тока содержит электрическую обмотку с цепями управления, соединенную первым выводом посредством первой цепи управления с выходом ключа управления режимом работы электрической обмотки, соединенную вторым выводом посредством второй цепи управления с общим проводом устройства, на входе соединенного с первым выводом источника управления электрической обмоткой, питающего ее постоянным током, соединенного вторым выводом с входом ключа управления режимом работы электрической обмотки, двухканальный генератор стабилизированного тока, соединенный на входе с первым выводом источника питания устройства постоянным током, вторым выводом соединенного с общим проводом устройства, кроме того, двухканальный генератор стабилизированного тока первым выходом соединен с первой цепью управления указанной электрической обмотки, также первым выходом соединен с выходом ключа управления режимом работы электрической обмотки, вторым выходом соединен с входом второго интегрирующего преобразователя, на выходе соединенного с неинвертирующим входом компаратора, также соединенным с индикатором «Контроль», и соединенного на выходе с индикатором «Неисправность», по инвертирующему входу соединенного с выходом гистерезисного порогового элемента, на входе соединенного с выходом первого интегрирующего преобразователя, по входу соединенного с выходом датчика индукции магнитного поля, однозначно преобразующего измеряемую величину индукции в напряжение, при этом первый и второй интегрирующие преобразователи выполнены с входами, открытыми по постоянному току.3. A device for implementing a method for continuous monitoring of the health of an electric winding of an electromagnetic mechanism, the integrity of control circuits of such a winding using direct current contains an electric winding with control circuits connected by the first terminal through the first control circuit with the output of the key for controlling the operating mode of the electrical winding, connected by the second terminal by the second control circuit with a common wire of the device, at the input connected to the first terminal of the electric winding control source, supplying it with direct current, connected by the second terminal to the input of the key for controlling the operating mode of the electric winding, a two-channel stabilized current generator connected at the input to the first terminal of the device power supply direct current, the second terminal of the device connected to the common wire, in addition, the two-channel stabilized current generator is connected by the first output to the first control circuit of the specified electrical circuit the first output is also connected to the output of the key for controlling the operating mode of the electrical winding, the second output is connected to the input of the second integrating converter, at the output connected to the non-inverting input of the comparator, also connected to the "Control" indicator, and connected at the output to the "Fault" indicator, at the inverting input of the hysteresis threshold element connected to the output, at the input connected to the output of the first integrating converter, at the input connected to the output of the magnetic field induction sensor, which uniquely converts the measured value of induction into voltage, while the first and second integrating converters are made with inputs open on direct current. 4. Устройство для реализации способа непрерывного контроля исправности электрической обмотки электромагнитного механизма, целостности цепей управления такой обмоткой при помощи импульсного тока содержит электрическую обмотку с цепями управления, соединенную первым выводом посредством первой цепи управления с выходом ключа управления режимом работы электрической обмотки, соединенную вторым выводом посредством второй цепи управления с общим проводом устройства, на входе соединенного с первым выводом источника управления электрической обмоткой, питающего ее импульсным током, соединенного вторым выводом с входом ключа управления режимом работы электрической обмотки, двухканальный генератор стабилизированного тока, соединенный на входе с первым выводом источника питания устройства импульсным током, который вторым выводом соединен с общим проводом устройства, кроме того, двухканальный генератор стабилизированного тока первым выходом соединен с первой цепью управления указанной электрической обмотки, также первым выходом соединен с выходом ключа управления режимом работы электрической обмотки, вторым выходом соединен с входом второго интегрирующего преобразователя, на выходе соединенного с неинвертирующим входом компаратора, также соединенным с индикатором «Контроль», и соединенного на выходе с индикатором «Неисправность», по инвертирующему входу соединенного с выходом гистерезисного порогового элемента, на входе соединенного с выходом первого интегрирующего преобразователя, по входу соединенного с выходом датчика индукции магнитного поля, однозначно преобразующего измеряемую величину индукции в напряжение, при этом первый и второй интегрирующие преобразователи выполнены с входами, закрытыми по постоянному току.4. A device for implementing the method of continuous monitoring of the health of the electrical winding of the electromagnetic mechanism, the integrity of the control circuits of such a winding using a pulsed current contains an electrical winding with control circuits connected by the first output through the first control circuit with the output of the key for controlling the operating mode of the electrical winding, connected by the second output through the second control circuit with a common wire of the device, at the input connected to the first terminal of the electric winding control source, feeding it with a pulse current, connected by the second terminal to the input of the key for controlling the operating mode of the electrical winding, a two-channel stabilized current generator connected at the input to the first terminal of the device power supply pulse current, which is connected by the second terminal to the common wire of the device; in addition, the two-channel stabilized current generator is connected by the first output to the first control circuit of the specified electrical winding, also the first output is connected to the output of the control key of the operating mode of the electrical winding, the second output is connected to the input of the second integrating converter, at the output connected to the non-inverting input of the comparator, also connected to the "Control" indicator, and connected at the output to the "Fault" indicator, at the inverting input connected to the output of the hysteresis threshold element, at the input connected to the output of the first integrating converter, at the input connected to the output of the magnetic field induction sensor, which uniquely converts the measured value of induction into voltage, while the first and second integrating converters are made with inputs closed by direct current.
RU2020137925A 2020-11-19 2020-11-19 Method for continuous monitoring of the serviceability of the winding of an electromagnetic mechanism, the integrity of the control circuits of such a winding and a device for its implementation (options) RU2759588C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137925A RU2759588C1 (en) 2020-11-19 2020-11-19 Method for continuous monitoring of the serviceability of the winding of an electromagnetic mechanism, the integrity of the control circuits of such a winding and a device for its implementation (options)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137925A RU2759588C1 (en) 2020-11-19 2020-11-19 Method for continuous monitoring of the serviceability of the winding of an electromagnetic mechanism, the integrity of the control circuits of such a winding and a device for its implementation (options)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2759588C1 true RU2759588C1 (en) 2021-11-15

Family

ID=78607303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020137925A RU2759588C1 (en) 2020-11-19 2020-11-19 Method for continuous monitoring of the serviceability of the winding of an electromagnetic mechanism, the integrity of the control circuits of such a winding and a device for its implementation (options)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2759588C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1302216A1 (en) * 1982-08-04 1987-04-07 Челябинский Завод Электромашин Method of detecting flaws in armature winding of commutator electric machine
SU1511717A1 (en) * 1986-12-23 1989-09-30 Московский Электромеханический Завод Им.Владимира Ильича Method of testing the turn of insulation of windings of electric articles for presence of short-circuited turns
RU2303789C1 (en) * 2006-02-14 2007-07-27 Пензенский государственный университет (ПГУ) Device for detection of interturn locking in the windings of the stators of electrical engines
US7834573B2 (en) * 2007-07-31 2010-11-16 Caterpillar Inc Winding fault detection system
CN101927700A (en) * 2009-06-18 2010-12-29 通用汽车环球科技运作公司 Be used for diagnosing the method and system of the stator coil of electrical motor
RU2617731C2 (en) * 2014-12-15 2017-04-26 Государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российская таможенная академия" Contactless control device of alternating current electrical units

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1302216A1 (en) * 1982-08-04 1987-04-07 Челябинский Завод Электромашин Method of detecting flaws in armature winding of commutator electric machine
SU1511717A1 (en) * 1986-12-23 1989-09-30 Московский Электромеханический Завод Им.Владимира Ильича Method of testing the turn of insulation of windings of electric articles for presence of short-circuited turns
RU2303789C1 (en) * 2006-02-14 2007-07-27 Пензенский государственный университет (ПГУ) Device for detection of interturn locking in the windings of the stators of electrical engines
US7834573B2 (en) * 2007-07-31 2010-11-16 Caterpillar Inc Winding fault detection system
CN101927700A (en) * 2009-06-18 2010-12-29 通用汽车环球科技运作公司 Be used for diagnosing the method and system of the stator coil of electrical motor
RU2617731C2 (en) * 2014-12-15 2017-04-26 Государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российская таможенная академия" Contactless control device of alternating current electrical units

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2826053B1 (en) Relay including processor providing control and/or monitoring
US6313636B1 (en) Method for determining switchgear-specific data at contacts in switchgear and/or operation-specific data in a network connected to the switchgear and apparatus for carrying out the method
US9931957B2 (en) Battery system with a battery, which is designed to supply a high-voltage network with electric energy, and a measuring device for measuring at least one insulation resistance of the battery
RU2618793C1 (en) Method and device for measuring line resistance of control lines in alarm and management systems
EP2551684B1 (en) Method and device for testing solenoid valves
CN107430153B (en) Current detection device
US9343218B2 (en) Electromagnetic actuators and monitoring thereof
WO2015053206A1 (en) Electronic control device
JP4248410B2 (en) Circuit apparatus and method for inspecting a current circuit
JP2022133241A (en) Contactor, integrated circuit, and method of interrupting current flow
CN103384446A (en) Apparatus and method for arc fault detection
US5204633A (en) Electromagnetic contactor with closure fault indicator
Barukin et al. Majority voting schemes of differential protections without current transformers with functional diagnostics for converting units and electric motors
JP6933786B1 (en) Contact state detection method for watt-hour meter switch and switch drive circuit for watt-hour meter
US20140002946A1 (en) Electromagnetic opening/closing device
US20140354269A1 (en) Method and apparatus for determining the condition of a control element
RU2759588C1 (en) Method for continuous monitoring of the serviceability of the winding of an electromagnetic mechanism, the integrity of the control circuits of such a winding and a device for its implementation (options)
EP2177921A1 (en) Signal status diagnosing device for external control means to be activated when fed with driving electric power by on/off signal transmitted through insulating means
JP2010091366A (en) Magnetic balance current sensor
JP2007185027A (en) Rotary electric machine having field winding
RU2631012C1 (en) Method of control of fixed electromagnetic flowmeter and electromagnetic flowmeter with self-control function
JP2019503035A (en) Power contactor and method for functional test of power contactor
WO2019086346A1 (en) Current sensor and method for detecting an electrical current flow based on mems acceleration sensors
US9690643B2 (en) Engine-control computer and method for detecting failures of such a computer
RU2821432C1 (en) Device for detecting turn-to-turn short circuit in electrical machine windings