SU1075088A1 - Устройство дл измерени температуры обмоток электрических машин - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН, содержащее мост, образованный контролируемой обмоткой, соединенной с первой вершиной диагонали питани , двум  нерегулируемыми резисторами и одной из бифил рных медных обмоток регулируемого резистора, размещенных на общем нагревателе, подключенном к выходу сигнализатора разбаланса, один вход которого соединен с первой вершиной измерительной диагонали моста, а также замкнутую цепь, образованную второй из бифил рных медных обмоток регулируемого резистора , блоком индикации и вольтметром, отличающеес  тем, что, с целью повышени  помехозащищенности, введены конвертор, конденсатор, резистор и треть  обмотка регулируемого резистора, один вывод которой подсоединен к выходу конвертора, а другой к первому входу конвертора, второму входу сигнализатора разбаланса и первому выводу резистора, второй вывод которого соединен с второй вершиной измерительной диагонали моста, второй вход конвертора В соединен с одним выводом конденсатора, а другой вывод конденсатора и третий вход конвертора соединены с второй вершиной диагонали питани  моста. /; ел о 00 00 Фиг.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  в процессе эксплуатации температуры неподвижных обмоток и косвенного определени  температуры подвижных обмоток электрических машин, питаемых посто нным или пульсирующим напр жением, например коллекторных или вентильных т говых двигателей электровозов переменного и посто нного тока.

Известно устройство дл  измерени  температуры обмоток электрических машин в процессе эксплуатации, содержаш,ее регулируемый резистор с подключенным к выходу нуль-органа нагревателем и двум  медными бифил рными обмотками, одна- из которых образует с контролируемой обмоткой и двум  нерегулируемыми резисторами мост, в диагональ равновеси  которого включен вход нуль-органа. Друга  обмотка регулируемого резистора образует замкнутый контур с нерегулируемым резистором, зашунтированным конденсатором, и с первичной обмоткой трансформатора, к средней точке которой и к точке соединени  нерегулируемого резистора, зашунтированного конденсатором , с обмоткой регулируемого резистора подключены выводы генератора стабильного переменного напр жени . К выводам вторичной обмотки трансформатора подключен вольтметр переменного напр жени , показывающий температуру контролируемой обмотки 1.

Недостатком устройства  вл етс  невозможность измерени  температуры обмотки электри.ческой машины при длительном монотонном изменении проход щего по ней тока.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство дл  измерени  температуры,обмоток электрических машин, содержащее мост, образованный контролируемой обмоткой, двум  нерегулируемыми .резисторами и одной из двух бифил рных медных обмоток регулируемого резистора, размешенных на общем нагревателе, подключенном к выходу сигнализатора разбаланса, содержащего генератор импульсов, управл емый им интегратор и нуль-орган. Вход сигнализатора разбаланса через трансформатор подключен к диагонали равновеси  моста. Индикаторный узел устройства представл ет замкнутый контур, образованный второй обмоткой регулируемого резистора и нерегулируемым резистором, зашунтированным конденсатором , и с первичной обмоткой трансформатора , к средней точке котор.ой и к точке соединени  нерегулируемого резистора и второй обмотки регулируемого резистора подключены выводы генератора стабильного переменного напр жени , а к выводам вторичной обмотки трансформатора подключен

вольтметр переменного напр жени , проградуированный в градусах температуры контролируемой обмотки 2.

Это устройство практически не чувствительно лишь к помехам, про вл ющимс  в виде пульсации напр жени  питани  контролируемой обмотки и нестабильности тока, идущего по обмотке, если периоды изменени  его соизмеримы с периодом следовани  импульсов на выходе генератора, управл ющего интегратором, т.е. значительно меньше посто нной времени регулируемого резистора (с учетом тепловой инерционности нагревател ).

Однако оно имеет низкую защищенность против помехи, возникающей в результате длительного монотонного измерени  тока в контролируемой обмотке.

Целью изобретени   вл етс  повышение помехозащищенности устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  температуры обмоток электрических машин, содержащее мост, образованный контролируемой обмоткой , соединенной с первой вершиной диагонали питани , двум  нерегулируемыми резисторами и одной из бифил рнУх медных обмоток регулируемого резистора, р змещенных на общем нагревателе, подключенном к выходу сигнализатора разбаланса, один вход которого соединен с первой вер0 щиной измерительной диагонали моста, а также замкнутую цепь, образованную второй из бифил рных медных обмоток регулируемого резистора, блоком индикации и вольтметром, введены конвертор, конденсатор , резистор и треть  обмотка регулируе5 мого резистора, один вывод которой подсоединен к выходу конвертора, а другой - к первому входу конвертора, второму входу сигнализатора разбаланса и первому выводу резистора, второй вывод которого соер динен с второй вершиной измерительной диагонали моста, второй вход конвертора соединен с одним выводом конденсатора, а другой вывод конденсатора и третий вход конвертора соединены с второй вершиной диагонали питани  моста.

На фиг. 1 представлена схема устройства дл  измерени  температуры обмоток; на фиг. 2 - схема сигнализатора разбаланса моста; на фиг. 3 - схема конвертора; на фиг. 4 - схема блока индикации.

Устройство дл  измерени  температуры обмоток электрических машин содержит регулируемый резистор 1, состо щий из нагревател  2, на котором размещены бифил рные обмотки 3-5 из медной проволо5 ки. Обмотка 5, контролируема  обмотка 6 (представленна  как совокупность активной составл ющей 7 .и индуктивной составл ющей 8 ее сопротивлени ) и нерегулируемые резисторы 9 (шунт, включенный последовательно с контролируемой обмоткой 6 в цепь питани  ее) и 10 образуют мост 11 с клеммами 12 и 13, интегратор 14, управл емый через контакты 15 генератором 16, и нуль-орган 17 сигнализатора 18 разбаланса (фиг. 2) моста 11, причем клемма 12 соединена с контролируемой обмоткой 6 и резистором 9 непосредственно, а клемма 13 соединена с обмоткой 5 регулируемого резистора 1 и резистором 10 через резистор 19. Этот резистор 19 в сочетании с емкостным входным сопротивлением 20 конвертора 21 (фиг. 3), между входной клеммой 22 которого и вершиной соединени  нерегулируемых резисторов 9 и. 10 включен конденсатор 23, образует интегрирующую цепь. Конвертор 21 преобразует по абсолютной величине (без изменени  характера) полное (в данном случае емкостное) сопротивление нагрузочного конденсатора 23, включенного между входной клеммой 22 и общей шиной 24. Преобразованное сопротивление измер етс  между входной клеммой 25 и общей шиной 24 и  вл етс  входным сопротивлением 20 конвертора 21. Преобразование сопротивлени  обусловлено структурой конвертора 21, содержащего операционные усилители 26 и 27, охваченные обратными св з ми, осуществл емыми при помощи резисторов 28-30 и подключенной между клеммами 25 и 31 обмотки 4 переменного резистора 1. Допущение высокого коэффициента усилени  и малых входных токов, которое всегда обеспечиваетс  современными операционными усилител ми , позвол ет определить коэффициент преобразовани  конвертора 21. К ,(f) -  Кгв «28 где К - коэффициент преобразовани  конвертора , Хго-входное (емкостное) сопротивление конвертора; Х з-сопротивление (емкостное) нагрузки конвертора; Rij, RM. Кзо - сопротивлениерезисторов , 28, 29 и 30 соответственно; К - сопротивление.обмотки 4 регулируемого резистора 1. Отсюда эквивалентна  входна  емкость (20) конвертора равна Raa RM Cjo - С «4 R где Cjo-эквивалентна  входна  емкость конвертора; Сгз -емкость конденсатора 23. Сопротивление резистора 19 выбираетс  таким, чтобы при равенстве температур контролируемой обмотки 6 и медной обмотки 4 регулируемого резистора 1 выполн лось равенство посто нных времени контролируемой обмотки 6 и интегрирующей цепи. образованной резистором 19 и эквивалентной входной емкостью 20 конвертора 21 -L . 20K7 (t)+R9 KW R4(t) - индуктивность контролируемой обмотки 6; 7 () сопротивление контролируемой обмотки 6, завис щее от ее температуры t; Rg -сопротивление резистора 9, причем R9«R7(t); R,5 -сопротивление резистора 19; Я.({-)-сопротивление обмотки 4 регулируемого резистора 1, завис щее от температуры t. Сопротивлени  обмотки 5 и резистора 10 выбираютс  такими, чтобы при равенстве температур контролируемой обмотки 6 и обмотки 5 выполн лось условие баланса моста 11 на посто нном токе R, гдеН5(1) -сопротивление обмотки 5, завис щее от температуры; RO, - сопротивление резисторов 9 и 10 соответственно. К выходным клеммам 32 и 33 сигнализатора 18 разбаланса моста 11 подключен нагреватель 2 регулируемого резистора 1. Обмотка 3 регулируемого резистора 1 подключена к входным клеммам 34 и 35 блока 36 индикации (фиг. 4), образу  питаемую генератором 37 мостовую схему вместе с зашунтированным конденсатором 38, резистором 39 и обеими половинами первичной обмотки трансформатора 40, к выходным клеммам 41 и 42 вторичной обмотки которого подключен проградуированный в градусах Цельси  вольтметр 43. Устройство работает следуюшим образом . В исходном состо нии температуры контролируемой обмотки 6 и обмоток 3-5 регулируемого резистора 1 одинаковы (или почти одинаковы) и равны температуре окружающего воздуха. При этом обеспечиваютс  равенство посто нных времени (3) и баланс активных составл ющих (4) сопротивлений моста 11. Поскольку сигнализатор 18 разбаланса моста 11 тока по входам (клеммы 12 и 13) не потребл ет, левые ветви моста И (обмотка 6 и резистор 9), и правые ветви моста 11 (обмотка 5 резистора 1 и резистор 10) в сочетании с интегрирующей цепью, образованной резистором 19 и входной емкостью 20 конвертора 21, можно рассматривать как две интегрирующие цепи, работающие на холостом ходу. Вход этих цепей общий - точка соединени  контролируемой обмотки 6 и обмотки 5 регулируемого резистора 1, а выходы раздельные , они подключены к клеммам 12 и 13 соответственно. При соблюдении равенств (3) и (4) любое изменение напр жени  на общем входе этих интегрирующих цепей передаетс  на их выходы одинаково. Другими словами , обеспечиваетс  полный баланс моста И. Хот  обеспечить этот баланс идеально невозможно, введение дополнительной интегрирующей цени (резистор 19 и входна  емкость 20) оказываетс  достаточно эффективным , чтобы отказатьс  от трансформатора на входе сигнализатора 18 разбаланса моста 11, примененного в известном устройстве дл  борьбы с переменным напр жением в диагонали моста, сбалансированного лишь по активной составл ющей сопротивлени . При прохождении через обмотку 6 и резистор 9 рабочего тока происходит увеличение температуры (и активной составл ющей 7 сопротивлени ) обмотки 6, в результате чего между сопротивлени ми моста 11 устанавливаетс  соотношение д RS Р,о Напр жение, возникающее вследствие этого в диагонали равновеси  моста 11, поступает через клеммы 12 и 13 сигнализатора 18 разбаланса моста 11 на вход интегратора 14, который в течение интервала времени, задаваемого генератором 16, производит интегрирование входного сигнала . По окончании этого интервала времени генератор 16, замыка  контакты 15, сбрасывает выходное напр жение интегратора 14 на нуль и готовит его к следующему циклу интегрировани . В случае даже весьма незначительного посто нного напр жени , обусловленного нарущением баланса моста 11 за счет изменени  температуры обмотки 6 на 0,5-1°С, к концу интервала интегрировани  на выходе интегратора 14 устанавливаетс  достаточно высокое напр жение , которое может быть легко обнаружено нуль-органом 17, имеющим достаточную выходную мощность, чтобы питать нагреватель 2 регулируемого резистора 1. Нарущение баланса моста 1Г вследствие повыщени  температуры контролируемой обмотки б контролирует сигнализатор 18 разбаланса моста 11, который подает с выходных клемм 32 и 33 напр жение питани  на нагреватель 2 регулируемого резистора 1. После подачи питани  на нагреватель 2 температура и сопротивление медных обмоток 3-5 (между которыми имеетс  хороший тепловой контакт, а следовательно, равенство температур, и электрическа  изол ци ) регулируемого резистора 1 увеличиваютс  до тех пор, пока мост 11 вновь не вернетс  в состо ние баланса. По достижении баланса моста 11 сигнализатор 18 разбаланса отключает питание от нагревател  2 регулируемого резистора 1.- Его обмотки 3-5 остывают на 0,5-1°С, что приводит к нарушению баланса моста 11, в результате чего происходит включение нагревател  2 и т. д. Поскольку отслеживание температуры контролируемой обмотки 6 сигнализатором 18 разбаланса осуществл етс  весьма точно, выполнение равенства (3) практически точно обеспечиваетс  во всем диапазоне контролируемых температур, При работе устройства непрерывно автоматически и с высокой точностью (не хуже 1°С) поддерживаетс  равенство между температурами обмотки 6 и всех трех обмоток 35 регулируемого резистора 1 и, благодар  вли нию через обмотку 4 на входную емкость 20 конвертора 21 в соответствии с равенством (3), обеспечиваетс  баланс моста 11 не только по активной, но и по реактивной составл ющим сопротивлени . Такой полный баланс исключает попадание на вход сигнализатора 18 разбаланса моста. И напр жени  помехи (посто нного, медленно мен ющегос  или пере.менного) при любом режиме работы контролируемой машины. Переменное напр жение, поступающее от генератора 37 в обмотку трансформатора 40, вызывает в магнитопроводе последнего два направленных встречно магнитных потока за счет токов, проход щих через обмотку 3 (сопротивление которой определ етс  температурой обмотки 6) и через резистор 39, защунтированный конденсатором 38. При равенстве активных сопротивлений обмотки 3 и резистора 39 и паразитной емкости обмотки 3 и конденсатора 38 магнитные потоки в сердечнике трансформатора 40 взаимно уравновешиваютс  и напр жение , поступающее на вольтметр 43, равно нулю. При изменении сопротивлени  обмотки 3 равновесие магнитных потоков нарушаетс  и на вольтметр 43 подаетс  напр жение , величина которого тем больше, чем больше разница между сопротивлет нием обмотки 3 и резистора 39. Сопротивление резистора 39 выбираетс  таким, чтобы нулевое напр жение на вторичной обмотке трансформатора 40 устанавилось при величине сопротивлени  обмотки 3 меньшей, чем наименьшее возможное ее сопротивление при работе устройства (например, при наименьшей допустимой температуре воздуха в помещении, где работает устройство ). Это исключает дл  трансформатора 40 переход через нуль, амплитуды напр жени  на вторичной обмотке во всем рабочем

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН, содержащее мост, образованный контролируемой обмоткой, соединенной с первой вершиной диагонали питания, двумя нерегулируемыми резисторами и одной из бифилярных медных обмо- ток регулируемого резистора, размещенных на общем нагревателе, подключенном к выходу сигнализатора разбаланса, один вход которого соединен с первой вершиной измерительной диагонали моста, а также замкнутую цепь, образованную второй из бифилярных медных обмоток регулируемого резистора, блоком индикации и вольтметром, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, введены конвертор, конденсатор, резистор и третья обмотка регулируемого резистора, один вывод которой подсоединен к выходу конвертора, а другой к первому входу конвертора, второму входу сигнализатора разбаланса и первому выводу резистора, второй вывод которого соединен с второй вершиной измерительной диагонали моста, второй вход конвертора соединен с одним выводом конденсатора, а другой вывод конденсатора и третий вход конвертора соединены с второй вершиной диагонали питания моста.

   SU „„ 1075088