SU1575259A1 - Устройство дл измерени превышени температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано как измерительный орган дл  защиты электрических машин от повреждений обмоток вследствие превышени  температуры обмотки электрической машины в рабочем состо нии. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и быстродействи . Цель достигаетс  тем, что источник посто нного тока 7 через стабилизатор напр жени  8 подсоединен к нулевой точке обмоток электрической машины, соединенных в звезду, и нулевой точке трехфазного дроссел . В контролируемую фазу последовательно с фазной обмоткой дроссел  введены образцовый резистор 9, три операционных усилител  10, 11, 12 с блоками защиты 13, 14, 15 входов усилителей от переменной составл ющей сети. Устранение разбалансировки схемы, вызываемое неравномерным нагревом обмоток электрической машины, за счет автоматического измерени  переменных резисторов, устранение изменени  посто нного тока в контролируемой обмотке и включение измерительного прибора последовательно с обмоткой машины позвол ют повысить точность и быстродействие измерений по сравнению с прототипом. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано как измерительный орган дл  защиты электрического аппарата от повреждени  обмоток вследствие превышени  температуры, а также дл  контрол  превышени  температуры обмотки электрического аппарата в рабочем состо нии .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и быстродействи  за счет исключени  изменени  измерительного посто нного тока в контролируе- мой фазной обмотке и автоматизации настройки моста при возникновении асимметрии по сопротивлени м посто нному току фазных обмоток при их неравномерном нагреве в процессе рабо- ты электрической машины, за счет устранени  вли ни  коммутации переменного напр жени  путем включени  измерительного прибора в цепь, изолированную от переменной составл ющей, и защиты электрической машины от перенапр жений .

На фиг.1 представлена схема предложенного устройства; на фиг.2 - эквивалентна  схема по посто нному току.

Устройство (фиг,1) состоит из электрической машины 1 подсоединенной к линейным вьюодам А, В, С сети 2, трехфазного дроссел  3, в двух плечах которого наход тс  переменные резисторы 4, 5, подсоединенные к линейным выводам, измерительного прибора 6. Источник 7 посто нного тока через стабилизатор 8 напр жени  подсоединен к нулево й точке обмоток электрической машины, соединенных в звезду, и нулевой точке трехфазного дроссел , в контролируемукк фазу последовательно с фазной обмоткой дроссе

0

5

0 5 о

д§

, . 5

л  введен эталонный резистор 9, три операционных усилител  10-12 с блоками защиты 13-15 входов усилителей от переменной составл ющей сети, три регул тора 16-18 сопротивлений, св занных с переменными резисторами, блок 19 вычитани  напр жений, блок 20 защиты от перенапр жений, блок 21 выделени  переменной составл ющей.

Эквивалентна  схема по посто нному измерительному току мостовой схемы имеет вид, показанный на фиг,2.

Схема содержит переменные сопротивлени  22, 23 плеч трехфазного дроссел  посто нному току, которые складываютс  из сопротивлений обмоток дроссел  посто нному току и сопротивлений переменных резисторов; образцовое (эталонное) сопротивление 24; сопротивление 25 фазной обмотки дроссел , выполненной из термоста- бильного материала, в контролируемом плече; сопротивлени  26-28 фазных обмоток электрической машины посто нному току; сопротивлени  29-31 посто нному току фаз сети, соединенных в звезду, дл  нагл дности пересчитанные в треугольник.

Устройство работает следующим образом .

Схема представл ет трехпле- чевой (тройной) мост, В первое пле- чо вход т резисторы 22, 26, 27, во второе 27, 23, 28 и в третье - 23, 28, 22, 26. При этом в одной диагонали каждого плеча (моста) меж- в точками end подключен выход стабилизатора 8 напр жени  от источника 17 посто нного тока, а в другой диагонали между точками А-В, В-С, . С-А включены сопротивлени  посто нному току фаз сети 29, 30, 31.

5,

Из системы уравнений баланса. схемы видим, что балансировка схемы возможна при обеспечении равенства отношений сопротивлений зетзей схемы R 24 „ Г, 23

При изменении двух сопротивлений, например сопротивлений R 22, R 23, балансировку схемы можно осуществить либо ручным способом, либо автомати-

О2КИ.

Ручным способом балансировка производитс  следующим образом.

При отключенной сети источника посто нного тока и трехфазной обмотки электрической машины с помощью одного из приборов (двойного или оди I парного моста и омметра) измер ют сопротивление посто нному току контролируемой фазной обмотки, например R 27, далее определ ют отношение суммы сопротивлений известного.образцового сопротивлени  R 24 и сопротивлени  R 25 к сопротивлению R 27. Путем измерений R 26, R 28 и регулировки R-22, R 23 добиваютс  равенства отношений

.R 22 R 23 R 24 + R 25

При подключении обмотки электрической машины к линейным выводам А, В, С мост будет сбалансирован.

Балансировка моста может быть выполнена и методом последовательных приближений. При отключенной сети , . подсоединив к точкам А-В индикаторный прибор, резистором R 22 добиваютс  нулевого показани  индикатора , затем, подключив прибор к точкам В--С, добиваютс , баланса резистором R 23, и так далее до тех пор, пока потенциалы точек А, В, С не станут одинаковыми.

Автоматическа  балансировка схемы

При отключенной сети подают питание на операционные усилители и регул торы сопротивлений 16, 17. Если мост несбалансирован, то потенциалы точек А, В, С неодинаковые, на входы усилителей действуют сигналы рассогласовани , которые после усилени  подаютс  на регул торы сопротивлений, которые измен ют сопротивлени  R 22, R 23 в сторону уменьшени  сигнала рассогласовани  до нул .

Таким образом, мост сбалансирован Качество балансировки может быть проверено с помощью высокочувстви

75259б

тельного индикаторного прибора как при ручной.балансировке моста,

Из изложенного следует, что в диагонал х А-В, В-С, С-А тока не будет, а следовательно, не будет ут,ечки посто нного измерительного тока в сеть, В контролируемой фазе, в рассматриваемом случае в фазе В, ток будет Ю равен

т . UCT -

R 24 + R 25 + R 27

где UCT - стабилизированное регулируемое напр жение; 15 R 24 - образцовое сопротивление,

R 24 const;

R 25 - термостабнльное сопротивление фазной обмотки дроссел  .

20 При неизменном токе в контролируемой обмотке посто нное напр жение на фазной обмотке пропорционально сопротивлению посто нному току фазной обмотки, Ток в ветви определ ема как

25 т - 1 R 24

должен быть стабильным по величине (I const) и равн тьс  заданной норме (I IHOnMq), при этом напр жение 30 на сопротивлении R 2-i будет равно норме :

UH Јиор- R 24.

Напр жение с R 24 подаетс  па неинвертирующий вход операционного усилител  15, на инвертирующий вход которого подаетс  стабилизированное напр жение со стабилизатора фиксировпи- ного напр жени .

Напр жение на входе усилител  ,- пропорционально разности напр жений на входе. В случае I I корма разность напр жений на выходе операционного усилител  равна нулю, регул тор сопротивлени  не работает.

45 При работающей машине обмотки нагреваютс , сопротивление посто нному току контролируемой фазной обмотки имеет приращение, что приводит к изменению тока в ветви и соответствен-

50 но к отклонению напр жени  на сопротивлении R 3 от нормы. На выходе усилител  8 формируетс  разностный сигнал рассогласовани , который отрабатываетс  регул тором сопротивлений,

ее при этом измен етс  положение движка потенциометра стабилизатора регулируемого напр жени , что вызывает изменение напр жени  на выходе рогу- 1лируемого стабилизатора, которое при-

35

водит к изменению тока в контролируемой ветви, пока ток не станет равен норме, а разностный сигнал на выходе усилител  12 равным нулю,

Изменение напр жени  UCf на диагонали моста не вызывает разбаланса схемы. Следовательно, схема сбалансирована , нет утечки измерительного тока в сеть, ток в ветви посто нен по величине и равен норме, Следовательно , устранено вли ние распределени  тока по ветв м на точность измерений ,

При асимметрии сопротивлений посто нному току фазных обмоток из-за неравномерного их нагрева или других причин сопротивлени  фазных обмоток измен ютс  на разные величины, что приводит к разбалансу схемы и утечке измерительного тока в сеть, В этом случае возникает разность потенциалов между точками А-В, В-С, котора  воспринимаетс  операционными усилител ми как сигнал рассогласовани , который после усилени  будет отработан регул торами сопротивлений, за счет изменени  R 1, R 2 с помощью регул торов сопротивлений баланс моста восстанавливаетс . При этом ток в контролируемой фазной обмотке поддерживаетс  посто нным и равным норме.

Напр жение на фазной обмотке Urn можно определить как

Ucp UCT- I

норма

(R 24 + R 25).

Напр жение на термостабильном сопротивлении посто нному току фазной обмотки дроссел  R 25 и на эталонном сопротивлении R 24 при 1 1 нор равно константе, обеспечивают его равенство напр жению на выходе стабилизатора фиксированного напр жени . На блок вычитани  напр жений, выполненный , например как операционный усилитель с дифференциальным входом, на неинвертирующий вход подают напр жение с выхода стабилизатора регулируемого напр жени  UCT, а на инвертирующий вход - напр жение с выхода стабилизатора фиксированного напр жени  . При коэффициентах усилител  снимают напр жение, равное напр жению на контролируемой фазной обмотке, ,при этом стабилизатор  вл етс  хорошим фильтром дл  переменной составл ющей . При необходимости коэффи- . циент передачи операционного усилите-, л  по инвертирующему и неинвертирую0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

щему входам легко можно сделать боль- tae единицы, что важно при измерении малых значений напр жений на фазной обмотке и приводит к повышению точ- , ности.

Если установить фиксированное напр жение на входе блока вычитани  равным сумме напр жений на сопротивлении посто нному току фазной обмотке дроссел , на эталонном сопротивлении и на сопротивлении фазной обмотки в холодном состо нии, то напр жение на выходе блока вычитани  пропорционально приращению сопротивлени  посто нному току фазной обмотки электрической машины. Следовательно, повышаютс  удобства эксплуатации, При пуске электрической машины могут возникать перенапр жени  в сети, которые могут повредить высокочувствительную аппаратуру, так как непосредственно действуют на входы операционных усилителей. Блок защиты от перенапр жений ограничивает напр жение на линейных выводах А., В, С, предохран ет входы усилителей от бросков напр жени , что повышает надежность работы схемы. Блок выделени  переменной составл ющей, в качестве которого могут быть использованы конденсаторы, пропускающие высокочастотные сигналы перенапр жени  на вход блока защиты от перенапр жений , исключает возможность утечки измерительного тока через блок защиты ,

Таким образом, предлагаемое уст-i ройство позвол ет повысить точность и быстродействие измерени  превышени  температ ры обмоток электрических машин, расширить диапазон по мощности испытуемых машин, т.е. в целом расширить пределы измерени  при заводских испытани х электрических машин без отключени  их от сети, повысить удобства эксплуатации и надежность работы устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  превышени  температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой , содержащее два переменных резистора, первые концы которых соединены с соответствующими выводами трехфазного дроссел , а вторые концы соединены с клеммами дл  Подключени 

   соответствующих фаз питающей сети, источник посто нного тока, измерительный прибор, два регул тора переменного резистора с реверсивными испол- нительными механизмами механически св занными с ползунками переменных резисторов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи , дополнительно вве- ден третий регул тор переменного резистора , стабилизатор с фиксированным и регулируемым выходами, регулируемые выходы которого соединены соответственно с нулевой точкой трех- фазных обмоток дроссел  и клеммой дл  подключени  нулевой точки электрической машины, к входу его подсоединен источник посто нного тока, в контролируемую фазу последовательно с фазной обмоткой дроссел  подключен эталонньй резистор, свободный вывод которого имеет клемму дл  подключени  в третью фазу питающей сети, два операционных усилител , неинверти- рующие входы которых через соответствующие входы вновь введенных своих блоков защиты от переменной составл ющей сети соединены со свободным выводом эталонного резистора, инвертирую- щие входы через другие входы своих блоков защиты от переменной состава л ющей сети соединены с соответствующими вторыми концами переменных резисторов , выходы операционных усилителей соединены с входами своих регул торов переменного резистора с реверсивными исполнительными механизмами , вход третьего регул тора переменного резистора соединен с выходом третьего вновь введенного операционного усилител  с дифференциальным входом, входы которого через вновь введенный третий блок защиты от пе- ременнрй составл ющей подключены параллельно эталонному резистору, выход третьего регул тора переменного резистора соединен с входом управлени  стабилизатора регулируемого напр жени  , входы операционного усилител  с дифференциальным входом подключены к фиксированным выходам стабилизатора и к входам вновь введенного блока вычитани  напр жений, к другим входам которого подключены регулируемые выходы стабилизатора, к выходу блока вычитани  напр жений подключен измерительный прибор, последователь- но соединенные блок -защиты от перенапр жений и блок выделени  переменной составл ющей, соответствующие выходы которого подключены к концам переменных резисторов и эталонного резистора , а вход блока защиты от перенапр жений имеет клемму дл  подключени  к нулевому проводу.

   &,