SU1081570A1 - Устройство дл диагностировани обмоток электрических машин - Google Patents

Description

2. Устройс-тво по п.1, отличающеес  тем, что блок вычислений содержит первый и второГ .управл емые ключи, п блоков допуснового контрол  и логический блок, причем первые входы первого и второго управл емых ключей соединены с третьим входом блока вычислений, вторые входы указанных ключей соединены соответственно с первым и

вторым входами блока вычислений, выход первого управл емого ключа соединен с первыми входами п блоков допускового контрол , выход второго управл емого ключа соединен с вторыми входами п блоков допускового конт рол , выходы которых соединены с соответствующими входами логического блока, выход которого соединен с выходом блока вычислений.

1

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике, а именно к неразрушающим методам контрол  обмотки электрических машин в процессе их изготовлени  и эксплуатации.

Известно устройство дл  контрол  обмоток электрических машин, содержащее конденсатор, образующий резонансный контур с диагностируемой обмоткой С1 .

Недостатком данного устройства  вл етс  его мала  чувствительность к степени износа изол ции обмоток, T.ei некоторого промежуточного состо ни  износа обмоток.

Известно та4сже устройство дл  проверки изол ции проводов с помощью импульсов высокого напр жени , содержащего конденсатор, повышающий трансформатор , дискриминирующую схему и электрод С23 .

Недостатками данного устройства  вл ютс : невозможность проверки степени износа изол ции электрических машин, наход щихс  в эксплуатации; необходимость использовани  импульсов испытательного напр жени  повышенной амплитуды из-за малых участков контролируемого провода (кабел  Повышение амплитуды испытательного напр хееии  может при повреждении изол ции привести к коронным разр дам , что разрушает изол цию; ограниченные функциональные возможности устройства из-за невозможности диагностировани  дефектов обмотки, вызвавших изменением индуктивности (например , при деформации витков J; низка  чувствительность к определению дефектов типа старение изол ции (изменение тангенса угла потерь изол ции и т.п. ) из-за того, что в искусственно созданном колебательном контуре дол  емкостной составл ющей участка электрод-провод по сравнению с емкостной и индуктивной составл ющими эталонной вторичной обмоткам трансформатора мала.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство дл  диагностировани  обмоток электрических машин, содержащее генератор зондируклцих сигналов, подключенный к одной из обмоток электрической машины , котора  индуктивно св зана с диагностируемой обмоткой. Указанна  обмотка через последовательно соединенные формирователь, усилитель и детектор подключена к первому входу блока сравнени , к второму входу которого подключен выход генератора зондирующих сигналов. К выходу блока сравнени  подключен блок индикации 3

Данное устройство позвол ет определ ть обрыв и наличие короткозамкнутых витков в обмотке, пробой изол ции на корпусе электрической маши ны, соответствие выводов обмотки клеммным зажимам.

Недостатком устройства  вл етс  то, что оно не позвол ет определ ть степень износа обмоток.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей за счет определени  степени износа обмоток.

Эта цель достигаетс  тем, что в устройство дл  диагностировани  обмоток электрических машин, содержащее генератор зондирующих сигналов, выход которого соединен с зажимом дл  подключени  одного из выводов диагностируемой обмотки, блок индикации , формирователь, вход которого соединен с зажимом дл  подключени  одного из выводов диагностируемой обмотки, а выход через последовательно соединенные усилитель, первый пиковый детектор - с одним из входов блока сравнени , введены второй и третий пиковые детекторы, интегратор блок опорного напр жени , блок вычислений , а усилитель выполнен с регулируемым коэффициентом усилени , причем выход блока опорного напр жени  соединен с одним из входов блока сравнени , первый выход которого соединен соответственно с соот ветствующими входами генератора зон дирующих сигналов, усилител , перво го, второго и третьего пиковых детекторов и интегратора, выход которого через третий пиковый детектор соединен с первым входом блока вычислений , а вход - с выходе усилител  и с одним из входов второго пикового детектора, выход которого соединен с вторым входом блока вычислений , выход которого соединен с блоком индикации, а третий вход с вторым выходом блока сравнени . Кроме того, блок вычислений содержит первый и второй управл емые ключи, п блоков допускового контрол  и логический блок, причем первые входы первого и второго управл емых ключей соединены с третьим входом блока вычислений, вторые входы указанных ключей соединены соответстве но с первым и вторым входами блока вычислений, входы первого управл вмого ключа соединены с первыми входами ц блоков допускового контрол , выход второго управл емого ключа соединен с вторыми входами п блоков допускового контрол , выходы которых соединены с соответствующими входами логического блока, выход которого соединен с выходом блока вычислений. На фиг. 1 представлена структурна  схема устройсава на фиг. 2 структурна  схема блока вычислений устройства; на фиг. 3 - структурна  схема логического блока блока вычис лений; на фиг. 4 - структурна  схем блока допускового контрол ; на фиг. структурна  схема блока сравнени ; на фиг. 6 - три области значений параметров X и у, соответствующих определенным значени м пробивного напр жени  и соответственно определенной степени износа; на фиг. 7 две Области значений параметров 71 и у , соответствующих определенным значени м пробивного напр жени ; на фиг. 8 - две плоскости в координата X и j , причем одна из них аппрокс мирована соответствующей системой неравенств. Устройство содержит генератор зо дирующих сигналов 1, формирователь усилитель 3 с регулируемым коэффициентом усилени , первый 4, второй и третий б пиковые детекторы, блок сравнени , интегратор 8, блок 9 опо ного напр жени , блок 10 вычислений блок 11 индикации, диагностируемую обмотку 12. Выход генератора 1 зондирующих сигналов соединен с зажимом дл  под ключени  одного из выводов диагностируемой обмотки -12. Вход формировател  2 соединен с зажимом дл  подключени  другого вывода диагностируемой обмотки, а выход через последовательно соединенные усилитель 3 с регулируемым коэффициентом усилени , первый пиковый детектор 4 - с одним из входов блока 7 сравнени . Выход блока 9 опорного напр жени  соединен с одним из выходов блока 7 сравнени , первый выход которого соединен соответственно с соответствующими входами генератора 1 зондирующих сигналов, усилител  3 пиковых детекторов 4-6 и интегратора 8. Выход интегратора 8 через пиковый детектор 6 соединен с первым входом блока 10 вычислений, а эход соединен с выходом усилител  3 и с одним из входов второго пикового детектора 5, выход которого соединен с вторым входом блока 10 вычислений . Выход блока 10 соединен с блоком 11 индикации, а третий вход с вторым выходом блока 7 сравнени . Пиковые детекторы 4-6 предназначены дл  выделени  и запоминани  экстремальных значений поступающих на их входы сигналов. Пиковые детекторы 4 и 5 содержат фазоразличители, например диоды, которые позвол ют запоминать в пиковом детекторе 4 только экстремальные значени  положительных сигналов,, подаваемых на его вход, а в пиковом детекторе 5 экстремальные значени  отрицательных сигналов. Генератор 1 зондирующих сигналов предназначен дл  подачи специальных тестовых сигналов на вход диагностируемой обмотки электрической машины. В качестве тестовых сигналов могут быть использованы, например, пр моугольные импульсы напр жени  между одним из выводов обмотки электричес кой машины и ее корпусом. Формирователь 2 предназначен дл  выделени  периодической составл ющей затухающих колебаний разности потенциалов между одним из выводов диагностируемой обмотки и корпусом электрической машины. Блок 10 вычислений (фиг. 2) содержит первый 13 и второй 14 управл ющие ключи, п блоков 15 допускового контрол  и логический блок 16. При этом первые входы ключей 13 и 14 соединены с третьим входом блока 10 вычислений, а вторые входы указанных ключей соединены соответственно с первым и вторым входами блока 10 вычислений . Выход первого ключа 13 соединен с первыми входами п блоков 15 допускового контрол , выход второго ключа 14 соединен с вторыми входами п блоков 15 допускового контрол , выходы которых соединены с соответствующими входами логического блока 16. Выход блока 16 соединен с выходом блока 10 вычислений. При наличии в блоке 10 двух блоков 15 допускового контрол  блок 10 (фиг. 3) содержит первый 17, второй 18, третий 19 элементы И, а также первый 20 и второй 21 элементы НЕ. При этом выход первого блока допускового контрол  15 подключен к первому входу первого элемента 17 И и через первый элемент 20 НЕ - к первым входам элементов И 18 и 19. Выход второго блока 15 допусково го контрол  подключен к вторым входам элементов И 17 и 18 и через вто рой элемент НЕ 21 - к второму входу элемента И 19. Блок 15 допускового контрол  бло ка 10 вычислений содержит квадратор 22, элемент И 23 и четыре сумматора 24 на операционных усилител х ( фиг. 4 ) . Блок.7 сравнени  (фиг. 51 содержит операционный усилитель 25, рабо тающий в режиме вычитани  и нульорган 26. При этом к инверсному входу усилител  25 подключен выход блока 9 опорного напр жени , а к пр мому - выход пикового детектора Выход усилител  25 подключен к входу нуль-органа 26, выход которого совместно с выходом усилител  25  в л етс  выходами блока 7 сравнени . Устройство работает следующим образом. На обмотку 12 генератора 1 подаетс  зондирующий тест-сигнал. Если обмотка 12 оборвана, то на выходе формировател  2 выходной сигнал будет отсутствовать. Так как на обоих входах блока 7 сравнени  сигналы не будут равны, то на выходе блока 7 по витс  сигнал, который увеличит коэффициент усилени  усилител  3, смеща  рабочую точку, например, транзистора. Одновременно сигнгш с выхода блока 7 поступит на вход ген ратора 1, который вновь подает тестовый сигнал на обмотку 12 и т.д. В результате чего процесс будет пов тор тьх;  и блок 11 индикации зафиксирует обрыв в обмотке 12. Дл  определени  степени износа на обмотку 12 подают тестовый сигнал , например разность потенциалов между обмоткой 12 и корпусом мамины Формирователь 2 выдел ет периодичес кую составл ющую fit)возникающих при этом затухающих колебаний. Усилител 3 умножает U(tl на величину 1 . При этом выходной сигнал усилител  3 подаетс  на соответствующие входы детекторов 4,5 и интеграторов 8. При этом пиковый детектор 4 запо минает экстремальное значение А) первой полуволны затухгиощих колебанийkU{tl , пиковыйдетектор 5 запоминает экстремальные значени  А 2 второй полуволны затухающих колебаний kU(t) , интегратор 8 производит интегрирование сигнала kU(i/ в интервале времени О- Т , равном длительности первого периода затухающих колебаний сигнала 1rU{t|-j(t) 11 U(t)dt Пиковый детектор 6 запоминает экстре мальноезначение А- сигнала j(tl . Зна  величины А , h , можно определить величину декремента относительного затухани  Х . Дл  оценки величины X по известным А и Ag требуетс  блок делени . Дл  исключени  блока делени  выходной сигнал пикового детектора А сравниваетс  в блоке 7 сравнени  с величиной опорного напр жени  , подаваемого на второй вход блока 7 сравнени  с выхода блока 9 опорного налр жени . Напр жение Upi прин то за единицу. При этом сигнал и подаетс  на инверсный вход усилител  25 блока 7 сравнени , а сигнал А детектора 4 - на пр мой вход усилител  25. Выходной сигнал усилител  25 ot (А - Lon) подаетс  на вход нуль-органа 26 и на входы пиковых детекторов 4-6, интегратора 8, усилител  3 и на вход генератора 1 зондирующих сигналов. Если 1оС(п ГД п - порог срабатывани  нуль-органа 26, то сигнал с выхода усилител  25 стирает ранее запомненные величины в пиковых детекторах 4-6 и в интеграторе 8. Сигнал с выхода операционного усилител  25 подаетс  в усилитель 3 и регулирует в нем положение рабочей точки на характеристике. По данному сигналу усилитель 3 измен ет ве7|ичк ну tc . Затем генератор 1 зондирующих сигналов при поступлении на его вход сигнала с первого выхода блока 7 сравнени  вновь подает тестовый сигнал на вход контролируемой обмотки 12 электрической машины.Затем процесс диагности- ровани  повтор етс  аналогично описалному .Процесс заканчиваетс ,когда вели - чана ( станет не больше величины ёп При |d/i Е-п по витс  сигнал на выходе нуль-органа 26 блока 7 сравнени , который подаетс  на третий вход блока 10 вычислений, на первый и второй входы которого поступают сигна лыС выходов пиковых детекторов 5,6 ,рав ные соответственно значени м х и )( . При подаче сигнала с нуль-opfaHa 26 блока 7 сравнени  в блоке 10 вычислений открываютс  ключи 13 и 14. Тогда сигналы с выходов пиковых детекторов 5 и 6 через открытые ключи 13 и 14 подаютс  на входы соответствующих блоков 15 допускового контрол , которые работают следующим образом.

Предположим, что величина износа контролируемых обмоток разбита на две степени, соответствуницие двум значени м пробивногр напр жени  np-i, %2 ( Этим двум значени м пробивного Напр жени  fnpi и„р2 на плоскости параметров Х,т соотиетствуют две области значений G и G ( (фиг. 7К При этом под областью 6 понимаетс  множество значений величин X.,f , при которых величина пробивного напр жени  не менее заданной Unp . Эти области С можно определ ть, например, методом статистических испытаний следующим образом. В камеру испытаний погружают N контролируемых обмоток и Р скруток. Затем обмотки и скрутки подвергают определенным воздействи м температуре, влажности, вибрации и т.д.). При определенном уровне воздействи  у обмоток измер ют значени  . и у , а дл  части скруто определ ют , пробива  их. Пробитые скрутки исключают из дальнейшего исследовани . На плоскости параметров TiiTf нанос т точки, соответствукнцие измеренным значени м X,y,Uf|p Затем оставшиес  скрутки и обмотки подвергают новому воздействию, и цикл определени  новых значений г,jiUnp повтор ют. После окончани  процесса испытаний плоскость параметров %, f , которым соответствует

определенное значение пробивного напр жени  и соответственно определенна  степень износа обмоток. Если имеетс  две области, то блок 10 вычислений содержит один

блок 15 допускового контрол , контролирующего нахождение парамв | в i у в области Сгнили Q ( Ь и не содержит логического блока 16. Так как область ( может иметь сложную геометрическую форму, то ее границу аппроксимируют. Предположим, что область 6 можно аппроксимировать следующей системой невавенств

.

(1| (

X y-ЗiO

Дл  определени  соответстви  выводов обмоток клеммным зажимг1М сигналь с генератора 1 поочередно подают между каждой из фазных обмоток электрической машины, например трехфазного двигател , и корпусом. Если выходные сигнёшы со всех обмоток примерно одинаковы, то это говорит о соответствии выводов обмоток клеммным зажимам.Если сигналы отличгиотс  друг от друга, тов кайой-лйбЬ рбмотке имеет место дефект, в частности несоответствие подключени  выводов обмотки клеммным зажимам

Данное устройство позвол ет нар ду с такими дефектами, как обрыв и т.д., определ ть степень изнсхза зoл ции обмоток электрических маД1ИН , что позвол ет уменьшить и затраты на рёмЭнт, об.6сн5ва ть сроки проведени  профилактических работ, повысить эксплуатационную надежность :Электрических машин.

Фиг.4

j( .

Gry((lnp3)

U

фиг.З

Фи&б

tC&f

MW

a

,)

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МИНИН, содержащее генератор зондирующих импульсов, выход которого соединен с зажимом для подключения одного из выводов диагностируемой обмотки, блок индикации, формирователь, вход которого соединен с одним зажимом для подключения одного из выводов диагностируемой обмотки, а выход через последовательно соединенные усилитель, первый пиковый детектор с одним из входов блока управления, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения степени износа обмоток, в устройство введены второй и третий пиковые детекторы, интегратор, блок опорного напряжения, блок вычислений, а усилитель выполнен с регулируемым коэффициентом усиления, причем выход блока опорного напряжения соединен с одним из входов блока сравнения, первый выход которого соединен соответственно с соответствующими входами генератора зондирующих сигналов, усилителя, первого, второго и третьего пиковых детекторов и интегратора, выход которого через третий пиковый детектор соединен с первым входом блока вычислений, а вход - с выходом усилителя и с одним из входов второго пикового детектора, выход которого соединен с вторым входом блока вычислений, выход которого соединен с блоком индикации, а третий вход с вторым выходом блока сравнения.

’· DO

2. Устройство по η.1, отличающееся тем, что блок вычислений содержит первый и второй управляемые ключи, η блоков допускового контроля и логический блок, причем первые входы первого и второго управляемых ключей соединены с третьим входом блока вычислений, вторые входы указанных ключей соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычислений, выход первого управляемого ключа соединен с первыми входами η блоков допускового контроля, выход второго управляемого ключа соединен с вторыми входами η блоков допускового КОНТ роля, выходы которых соединены с соответствующими входами логического блока, выход которого соединен с выходом блока вычислений.