RU44394U1

RU44394U1 - DEVICE FOR CONTROL OF ROTARY INSULATION OF STATOR WINDINGS OF LARGE ELECTRIC CARS

Info

Publication number: RU44394U1
Application number: RU2004131770/22U
Authority: RU
Inventors: Н.А. Канискин; С.М. Овчинкин; Ю.В. Сергеенко; С.Н. Чернышев; А.М. Кручинин
Original assignee: Научно-производственное объединение "ЭЛСИБ" Открытое акционерное общество
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2005-03-10

Abstract

Использование: контрольно-измерительная техника. Сущность полезной модели. Содержит генератор импульсов высокого напряжения 6, соединенный с индуктором 4, измеритель частоты 3 затухающих электромагнитных колебаний с датчиком 1. Индуктор 4 представляет собой несколько частично экранированных витков изолированного провода с излучателем электромагнитного поля 11 в виде продольного разреза, выполненного в экране и направленного в паз испытуемой катушки статорной обмотки. На выходе генератора импульсов 6 установлен высоковольтный разрядник 8. Технический результат - выявление скрытых дефектов витковой изоляции обмотки статора крупной электрической машины и определение запаса их электрической прочности.Usage: instrumentation. The essence of the utility model. It contains a high voltage pulse generator 6 connected to the inductor 4, a frequency meter 3 of damped electromagnetic oscillations with a sensor 1. The inductor 4 is a few partially shielded turns of an insulated wire with an electromagnetic field emitter 11 in the form of a longitudinal section made in the screen and directed into the groove of the test person stator winding coils. At the output of the pulse generator 6, a high-voltage arrester is installed 8. The technical result is the identification of hidden defects of the coil insulation of the stator winding of a large electric machine and determining the margin of their electric strength.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована в устройствах для индикации слабых мест витковой изоляции обмоток статоров крупных электрических машин (КЭМ).The proposed utility model relates to a control and measuring technique and can be used in devices for indicating weaknesses of coil insulation of the stator windings of large electrical machines (KEM).

Известно устройство контроля витковой изоляции обмотки статора электрической машины переменного тока (Авт. свид. №1697021, G 01 R 31/06, 1991 г.), в котором электрическая машина подключается к сети без нагрузки с поочередным отключением каждой фазы. Для каждой катушки отключенной фазы определяются точки минимума аксиальной составляющей поля с помощью датчика, помещаемого в конце вылета лобовой части. Найденные таким образом точки будут являться точками диагностирования, а измеренные значения - эталонными. Процесс контроля заключается в поочередном отключении одной из фаз, измерении индукции в точках диагностирования и сравнении с эталонным значением. Пределы, в которых может колебаться эталонное значение для каждой катушки, можно установить, проведя измерения для большой партии исправных однотипных машин.A device for monitoring the coil insulation of the stator winding of an electric alternating current machine (Auth. Certificate No. 1697021, G 01 R 31/06, 1991), in which the electric machine is connected to the network without load, with each phase switched off in turn. For each coil of the disconnected phase, the minimum points of the axial component of the field are determined using a sensor placed at the end of the departure of the frontal part. The points found in this way will be the diagnostic points, and the measured values will be the reference ones. The control process consists in turning off one of the phases one by one, measuring the induction at the points of diagnosis and comparing it with the reference value. The limits in which the reference value for each coil can fluctuate can be established by taking measurements for a large batch of serviceable machines of the same type.

Недостатками указанного устройства являются: невозможность концентрации электромагнитного поля в отдельном пазу и невозможность наведения достаточно высоких испытательных витковых напряжений, что не позволяет использовать устройство для испытания изоляции обмоток статоров КЭМ в ходе производства на различных стадиях изготовления.The disadvantages of this device are: the inability to concentrate the electromagnetic field in a separate groove and the inability to induce sufficiently high test coil voltages, which does not allow the device to be used to test the insulation of the windings of the KEM stators during production at various stages of manufacture.

Известно устройство контроля качества витковой изоляции обмотки КЭМ (Авт. свид. №1780415, G 01 R 31/06, 1995 г.), в котором имеются источник питания, источник импульсного напряжения, разъемный ферритовый сердечник, содержащий обмотки, к одной из которых подключен конденсатор, A device for monitoring the quality of the coil insulation of the KEM winding (Auth. Certificate. No. 1780415, G 01 R 31/06, 1995), in which there is a power source, a pulse voltage source, a detachable ferrite core containing windings, one of which is connected capacitor,

образующий с испытуемой катушкой колебательный контур, устройство для измерения частоты затухающих колебаний, устройство для измерения скорости затухания колебательного процесса. При появлении дефектов, ослабляющих витковую изоляцию в виде увлажнения, загрязнения или попадания инородных полупроводящих частиц, скорость затухания колебательного процесса в контуре увеличивается без изменения частоты собственных колебаний. При появлении сквозных пробоев или металлических замыканий происходит резкое увеличение частоты собственных колебаний контура до 30%.forming an oscillatory circuit with a test coil, a device for measuring the frequency of damped oscillations, a device for measuring the decay rate of an oscillatory process. When defects appear that weaken the coil insulation in the form of moisture, contamination, or the ingress of foreign semiconducting particles, the attenuation rate of the oscillatory process in the circuit increases without changing the frequency of natural vibrations. With the appearance of through breakdowns or metal faults, a sharp increase in the frequency of natural oscillations of the circuit occurs up to 30%.

Недостатком изложенного метода контроля витковой изоляции КЭМ является необходимость выделения испытуемой катушки электрически из состава обмотки статора для осуществления испытаний, что ограничивает применение устройства и не позволяет использовать его после соединения концов обмотки (запайки) в общую схему.The disadvantage of the described method for controlling the KEM coil insulation is the need to isolate the test coil electrically from the stator winding for testing, which limits the use of the device and does not allow it to be used after connecting the ends of the winding (sealing) to the general circuit.

Наиболее близким (прототипом) к предлагаемому является устройство (Авт. свид. №1377782, G 01 R 31/06, 1988 г.), в котором имеются источник импульсного напряжения, индукторы для наведения испытательных импульсов в обмотке статора, блок индикации с индукторами-приемниками. Индукторы изготавливаются в виде П-образного сердечника из электротехнической стали или феррита и создают направленный магнитный поток, охватывающий паз по стали статора в зоне наложения индуктора. Устройство позволяет осуществлять исследование изоляции статорных обмоток КЭМ без распайки и выделения исследуемой катушки из общей схемы.The closest (prototype) to the proposed device is (Auth. Certificate. No. 1377782, G 01 R 31/06, 1988), in which there is a pulse voltage source, inductors for inducing test pulses in the stator winding, an indication unit with inductors receivers. Inductors are made in the form of a U-shaped core made of electrical steel or ferrite and create a directional magnetic flux covering the groove along the stator steel in the overlay zone of the inductor. The device allows the study of the insulation of the stator windings of the KEM without soldering and isolating the studied coil from the general circuit.

Недостатком прототипа является то, что конструкция индуктора с применением стального или ферритового сердечников не позволяет создать испытательный электромагнитный импульс с достаточной крутизной переднего фронта. Получаемый при этом относительно пологий фронт импульса располагается на значительной части обмотки статора и не концентрируется на отдельных витках обмотки статора, что не позволяет обнаруживать скрытые дефекты витковой изоляции обмотки.The disadvantage of the prototype is that the design of the inductor using steel or ferrite cores does not allow you to create a test electromagnetic pulse with sufficient steepness of the leading edge. The relatively shallow front of the pulse obtained in this case is located on a significant part of the stator winding and does not concentrate on individual turns of the stator winding, which makes it impossible to detect hidden defects in the winding insulation of the winding.

Задачей предлагаемого устройства является устранение вышеуказанного недостатка.The objective of the proposed device is to eliminate the above drawback.

Технический результат достигается тем, что устройство для контроля витковой изоляции статорных обмоток крупных электрических машин содержит генератор импульсов высокого напряжения, соединенный с индуктором, измеритель частоты затухающих электромагнитных колебаний с датчиком, индуктор представляет собой несколько частично экранированных витков изолированного провода с излучателем электромагнитного поля в виде продольного разреза, выполненного в экране и направленного в паз испытуемой катушки статорной обмотки, а на выходе генератора импульсов высокого напряжения установлен высоковольтный коммутационный разрядник.The technical result is achieved by the fact that the device for monitoring the coil insulation of the stator windings of large electrical machines contains a high voltage pulse generator connected to the inductor, a frequency meter of damped electromagnetic waves with a sensor, the inductor consists of several partially shielded turns of an insulated wire with an electromagnetic field emitter in the form of a longitudinal section made in the screen and directed into the groove of the test coil of the stator winding, and at the output of the generator ora high voltage pulses is installed high-voltage switching spark gap.

Принцип работы предлагаемого устройства поясняется фиг.1 - фиг.4. На фиг.1 приведена общая схема подключения устройства к испытуемому статору. На фиг.2 показан поперечный разрез А-А изображенного на фиг.1 статора. На фиг.3 и фиг.4 даны осциллограммы колебательного процесса, возбуждаемого в исследуемой катушке статорной обмотки при отсутствии и наличии виткового замыкания соответственно.The principle of operation of the proposed device is illustrated in figure 1 - figure 4. Figure 1 shows the General diagram of the connection of the device to the tested stator. Figure 2 shows a cross section aa depicted in figure 1 of the stator. Figure 3 and figure 4 shows the oscillograms of the oscillatory process excited in the studied coil of the stator winding in the absence and presence of a short circuit, respectively.

Устройство состоит из датчика измерителя частоты 1, установленного на исследуемой катушке обмотки статора 2, измерителя частоты 3, индуктора 4, заведенного в расточку статора 5, генератора импульсов высокого напряжения 6, состоящего из зарядного устройства 7, высоковольтного разрядника 8, накопительного конденсатора 9, диода 10, излучателя 11.The device consists of a frequency meter sensor 1 mounted on the studied coil of the stator winding 2, frequency meter 3, inductor 4, bored into the stator 5, a high voltage pulse generator 6, consisting of a charger 7, a high voltage arrester 8, a storage capacitor 9, a diode 10, emitter 11.

Силовые линии магнитного поля, связывающие индуктор 4 с испытуемой катушкой 2, изображены на фиг.2.The magnetic field lines connecting the inductor 4 to the test coil 2 are shown in FIG.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Индуктор 4, изготовленный из алюминиевого изолированного провода в форме прямоугольной рамки, экранированной изолированными полосками медной или алюминиевой фольги, заведен в статор 5 с уложенной обмоткой 2 и направлен излучателем в паз, в котором расположена одна из сторон исследуемой катушки статорной обмотки 2. Выводы индуктора 4 подключены к генератору The proposed device operates as follows. The inductor 4, made of an insulated aluminum wire in the shape of a rectangular frame, shielded by insulated strips of copper or aluminum foil, is inserted into the stator 5 with the winding 2 laid and directed by the emitter into the groove in which one of the sides of the studied stator winding coil 2 is located. Inductor leads 4 connected to the generator

импульсов 6. Включением зарядного устройства 7 заряжается конденсатор 9 через диод 10 до напряжения срабатывания высоковольтного разрядника 8. После срабатывания разрядника 8 конденсатор 9 разряжается на индуктивность индуктора и далее, в течение 0,1-0,2 мкС между индуктором 4 и конденсатором 9 происходит затухающий колебательный процесс. Индуктор 4 связан с окружающим пространством через излучатель 11 и, если в зону излучения попадают проводники исследуемой катушки 2 статора 5, то в них наводится импульс напряжения, создающий витковое напряжение между отдельными витками катушки.pulses 6. By switching on the charger 7, the capacitor 9 is charged through the diode 10 to the operating voltage of the high voltage spark gap 8. After the spark gap 8 is activated, the capacitor 9 is discharged to the inductance of the inductor and then, between 0.1 and 0.2 μS, between the inductor 4 and the capacitor 9 damped oscillatory process. The inductor 4 is connected to the surrounding space through the emitter 11 and, if the conductors of the studied coil 2 of the stator 5 fall into the radiation zone, then a voltage pulse is induced in them, creating a coil voltage between the individual turns of the coil.

В случае бездефектной витковой изоляции катушки статора 2 процесс колебаний в индукторе 4 сопровождается колебаниями в исследуемой катушке и имеет затухающую симметричную форму, приведенную на фиг.3.In the case of defect-free coil insulation of the stator coil 2, the oscillation process in the inductor 4 is accompanied by oscillations in the studied coil and has a damped symmetrical shape, shown in figure 3.

В случае пробоя витковой изоляции катушки возникает замкнутый контур, воздействующий на индуктор 4 и искажающий картину затухающих колебаний. В колебательном контуре, конденсатор 9 - индуктор 4, появляется низкочастотная составляющая, а в обмотке статора образуется соответствующая волна напряжения (фиг.4), которая улавливается датчиком 1 измерителя частоты 3.In the event of a breakdown of the coil insulation of the coil, a closed loop occurs, acting on the inductor 4 and distorting the pattern of damped oscillations. In the oscillatory circuit, the capacitor 9 is the inductor 4, a low-frequency component appears, and the corresponding voltage wave is generated in the stator winding (Fig. 4), which is detected by the sensor 1 of the frequency meter 3.

Поставленная задача - получение испытательных импульсов напряжения с крутым передним фронтом на испытуемых витках статорной обмотки КЭМ и создание тем самым высоких значений испытательного виткового напряжения решена в предлагаемом устройстве благодаря использованию высокочастотного воздушного индуктора (без сердечника) в сочетании с коммутационным высоковольтным, высокостабильным разрядником и накопительно-разрядным конденсатором с малой внутренней индуктивностью.The task is to obtain test voltage pulses with a steep leading edge on the tested turns of the KEM stator winding and thereby create high values of the test coil voltage in the proposed device due to the use of a high-frequency air inductor (without a core) in combination with a switching high-voltage, highly stable spark gap and storage discharge capacitor with low internal inductance.

Применение данного устройства позволяет выявлять скрытые дефекты витковой изоляции статорных обмоток КЭМ и определять запас их электрической прочности.The use of this device allows you to identify hidden defects of the coil insulation of the stator windings of the KEM and to determine the margin of their electric strength.

Claims

A device for monitoring the coil insulation of stator windings of large electrical machines, containing a high voltage pulse generator connected to an inductor, a frequency meter of damped electromagnetic waves with a sensor, characterized in that the inductor represents several partially shielded turns of an insulated wire with an electromagnetic field emitter in the form of a longitudinal section, made in the screen and directed into the groove of the test coil of the stator winding, and at the output of the pulse generator high voltage installed high voltage switching arrester.