SU1698846A1 - Способ обнаружени дефектов обмоток кор электрической машины и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  обнаружени  дефектов обмоток  кор  электрической машины в процессе производства . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей и повышение производительности за счет возможности определени  сразу нескольких видов дефектов, В устройство, содержащее импульсный генератор 7 и блок 18 индикации, введены генератор 1, формирователь 2 импульсов, / счетчик 3, триггер 4, дешифраторы 5 и 17, блок 6 преобразователей, аналоговый коммутатор 8, блок 9 компараторов , элемент ИЛИ 10, элементы И 11-13, триггеры 14-16 и соответствующие св зи. На обмотки контролируемого  кор  подают возбуждающее воздействие в виде напр жени  посто- с  нного и переменного тока, а контроль- 58 ный сигнал в виде суммы посто нного и переменного напр жени  снимают непосредственно с контролируемой обмотки в установившемс  режиме. 2с, и 1 з.п.ф-лы, 4 ил. (Л

Description

фиг

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  обнаружени  дефектов обмоток  кор  электрической машины в процессе ее производства. 5

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей и повышение производительности за счет возможности определени  сразу нескольких видов дефектов.Ю

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - схема блока преобразовани ; на фиг. 3 - электрическа  схема реализации описываемого способа; на фиг. 4 - крива  изменени  напр жени  в контролируемой точке.

Устройство содержит (фиг. 1) генератор 1, формирователь 2 импульсов (ФИ), счетчик 3, триггер 4, дешифратор 5, блок 6 преобразовани  20 (БП), генератор 7 импульсов (ГИ), аналоговый коммутатор (ЛК) 8, блок 9 компараторов (БК), элемент 10 ИЛИ, элементы 11-13 И, триггеры 14-16, дешифратор 17, блок 18 индикации 25 (НИ), входна  шина которого соединена с выходной шиной дешифратора 17, первый вход которого соединен с выходом триггера 14, установочный вход которого соединен с установочными вхо-30 дами триггеров 15 и 16 и выходом триггера 4, выходы триггеров 15 и 16 соединены соответственно со вторым и третьим входами дешифратора 17,

генератора 1 и тактирующим входом триггера 4, установочный вход которого соединен с установочным входом 19 устройства, информационные входы 24.1-24.П которого соединены соответ ственно с информационными входами 25.1-25.п БК 6, управл ющий вход которого соединен с выходом ГИ 7.

Генератор 1 (фиг. 1) предназначен дл  выработки пр моугольных импульсов тактовой частоты.

ФИ 2 предназначен дл  формировани  узких импульсов по срезу сигнало тактовой частоты и может быть выполнен ;на разностных элементах или од- новибраторе (К155АГЗ).

Счетчик 3 предназначен дл  пр мого счета сигналов тактовой частоты и представл ет собой обычный двоичный суммируюций счетчик.

Дешифратор 5 предназначен дл  преобразовани  двоичного кода, поступающего на его адресные входы, в код 1 из N и представл ет собой обычный дешифратор.

БК 6 предназначен дл  преобразовани  сопротивлений обмоток  кор  электрической машины в напр жении и формировани  контрольных сигналов, по величине которых суд т о наличии дефектов в обмотках  кор .

БП 6 содержит (фиг. 2) преобразователи 26.1-26.П сопротивлени  в напр жение (ПСН), в которые вход т

тактирующий вход триггера 15 соединен 35 резистор 27, конденсатор 28, резисс выходом элемента 12 И, первый вход которого соединен с третьим выходом БК 9, четвертый выход которого соединен с первым входом элемента 13 И, выход которого соединен с тактирующим входом триггера 16, второй вход элемента 13 И соединен с вторыми входами элементов 11 и 12 И, выходом ОИ 2, вь&од элемента 11 И соединен с тактирующим входом триггера 14, а первый вход элемента 11 И соединен с выходом элемента Ю ИЛИ, первый и второй входы которого оединены соответственно с первым и вторым выходами БК 9, вход которого соединен с выходом ЛК 8, входы 20.1-20.п которого соединены соответственно с выходами 21.1-21.п БК 6, адресные входы 22.1-22.п которого соединены соответственно с выходами 23.1-23.п дешифратора 5, входна  шина которого соединена с входной шиной АК 8 и выходной пиной счетчика 3, вход кото- рого соединен с входом ФИ 2t выходом

40

45

50

55

тор 29, транзисторы 30 и 31, резистор 32, причем первый вывод резистора 32 соединен с первым выходом ПСН 26.1-26.п, а второй вывод соединен с эмиттером транзистора 30, коллектор которого соединен с шиной питани  устройства,база первого транзистора 30 подключена к второму выводу конденсатора 28, второму выводу ре- з$стора 27 первый вывод которого со единен с адресным входом ПСН 26.1- 26.п, первым выводом резистора 29, второй вывод которого подключен к базе транзистора 31, эмиттер которого подключен к общей шине устройства , а коллектор соединен с вторым входом ПСН 26.1-26.П, управл ющий вход которого соединен с первым выводом конденсатора 27, при этом вторые выходы ПСН 26.1-26.n-1 соединены с первыми выходами соответственно ПСН 26.2-26.п, второй выход ПСН 26.п соединен с первым выходом ПСН,26.1, информационным входом 25.1

генератора 1 и тактирующим входом триггера 4, установочный вход которого соединен с установочным входом 19 устройства, информационные входы 24.1-24.П которого соединены соответственно с информационными входами 25.1-25.п БК 6, управл ющий вход которого соединен с выходом ГИ 7.

Генератор 1 (фиг. 1) предназначен дл  выработки пр моугольных импульсов тактовой частоты.

ФИ 2 предназначен дл  формировани  узких импульсов по срезу сигнало тактовой частоты и может быть выполнен ;на разностных элементах или од- новибраторе (К155АГЗ).

Счетчик 3 предназначен дл  пр мого счета сигналов тактовой частоты и представл ет собой обычный двоичный суммируюций счетчик.

Дешифратор 5 предназначен дл  преобразовани  двоичного кода, поступающего на его адресные входы, в код 1 из N и представл ет собой обычный дешифратор.

БК 6 предназначен дл  преобразовани  сопротивлений обмоток  кор  электрической машины в напр жении и формировани  контрольных сигналов, по величине которых суд т о наличии дефектов в обмотках  кор .

БП 6 содержит (фиг. 2) преобразователи 26.1-26.П сопротивлени  в напр жение (ПСН), в которые вход т

резистор 27, конденсатор 28, резис

тор 29, транзисторы 30 и 31, резистор 32, причем первый вывод резистора 32 соединен с первым выходом ПСН 26.1-26.п, а второй вывод соединен с эмиттером транзистора 30, коллектор которого соединен с шиной питани  устройства,база первого транзистора 30 подключена к второму выводу конденсатора 28, второму выводу ре- з$стора 27 первый вывод которого соединен с адресным входом ПСН 26.1- 26.п, первым выводом резистора 29, второй вывод которого подключен к базе транзистора 31, эмиттер которого подключен к общей шине устройства , а коллектор соединен с вторым входом ПСН 26.1-26.П, управл ющий вход которого соединен с первым выводом конденсатора 27, при этом вторые выходы ПСН 26.1-26.n-1 соединены с первыми выходами соответственно ПСН 26.2-26.п, второй выход ПСН 26.п соединен с первым выходом ПСН,26.1, информационным входом 25.1

и выходом 21.1 БПб: первые выходы ПСН 26.2 - 26.п соединены соответственно с выходами 21.2 - 21.п и информационными входами 25.2 - 25.п БП6, адресные входы 22.1 - 22,п со- i единены со входами ПСН 26.1 - 26.п соответственно, управл ющие входы которых соединены с управл ющим входом ВП 6.

ГИ 7 (фиг. 1) предназначен дл  выработки пр моугольных сигналов с частотой, близкой к резонансной ч.астоте обмоток контролируемого  кор .

АК 8 (фиг. 1) предназначен дл  коммутации аналоговых сигналов, поступающих из БП 6. В качестве АК 8 могут примен тьс  микросхемы мультиплексоров аналоговых сигналов (564 КП2).

БК 9 (фиг. 1) -предназначен дл  сравнени  сигнала, поступающего с выхода АК 8 с опорными напр жени ми, и формировани  сигналов наличи  дефектов в обмотках  кор .

БК 9 в простейшем случае представл ет собой четыре компаратора, при этом к инверсным входам первого и третьего компараторов и к пр мым входам второго и четвертого компараторов подключен выход АК 8, а на пр мые входы первого и третьего компараторов и на инверсные входы второго и четвертого компараторов подаютс  с помощью резистивных делителей опорные напр жени .

Триггеры 14-16 (фиг. 1) предназначены дл  записи и хранени  сигналов логической единицы. В качестве триггеров могут быть использованы синхронные Д-триггеры.

БИ 18 (фиг. 1) предназначен дл  визуальной регистрации отсутстви , либо наличи  дефектов в обмотках

10

15

20

25

30

35

40

ключают к источнику 35 посто нного тока и через конденсатор 36 подключают к источнику 37 переменного тока. Частота колебаний источника переменного тока выбираетс  вблизи резонансной частоты контура испытуемой обмотки , состо щего из индуктивности обмотки и ее межвитковой емкости. Спуст  некоторое врем  (Аиг.4), достаточное дл  того, чтобы закончилс  переходный процесс и колебани  напр жени  на обмотке прин ли установившийс  режим, непосредственно на обмотке 33 измер ют амплитуду контрольного сигнала 38 (фиг. 4). Кон трольный сигнал 38 представл ет собой сумму переменного и посто нного на- пр эхени  (фиг. 4). По величине отклонени  амплитуды контрольного сигнала от опорного суд т о наличии дефектов в обмотке  кор .

Частота колебаний источника переменного тока выбираетс  на 5-10% ниже резонансной частоты обмотки. Это позвол ет повысить точность при определении таких дефектов, как отклонение количества витков и витко- вые замыкани . Если испытуема  обмот- ка имеет витковые замыкани  или количество витков обмотки меньше номинального , то индуктивность катушки будет уменьшена, а резонансна  частота увеличена. При этом будут уменьшены амплитуды переменной и посто нной составл ющих контрольного сигнала 38. Если испытуема  обмотка имеет отклонение количества витков в большую сторону, то индуктивность обмотки будет увеличена, а резонансна  частота уменьшена. Так как частота колебаний источника переменного тока выбрана меньше резонансной частоты обмотки, то амплитуда переменной составл ющей контрольного сиг-  кор  электрической машины и представ- 45 нала 38 при отклонении количеСтва л ет собой набор светодиодов выведенных на переднюю панель прибора и подключенных одним выводом к общей шине устройства, а другой вывод каждого светодиода через резистор подключен к соответствующему выходу дешифратора 17.

Способ обнаружени  дефектов обмотки  кор  электрической машины основан на измерении активного и реактивного сопротивлени  испытуемой обмотки .

Испытуемую обмотку 33 (фиг. 3) последовательное резистором 34 под50

55

витков в большую сторону будет увеличена , по сравнению с номинальной. Будет увеличена также и посто нна  составл юща  контрольного сигнала 38, так как обмотка будет иметь увеличенное активное сопротивление.

Устройство, реализующее данный способ, работает следующим образом.

К информационным входам 24.1 - 24.п устройства (фиг. 1) подключают обмотки испытуемого  кор  электрической машины. Затем с установочного входа 19 устройства на установочный

0

5

0

5

0

5

0

ключают к источнику 35 посто нного тока и через конденсатор 36 подключают к источнику 37 переменного тока. Частота колебаний источника переменного тока выбираетс  вблизи резонансной частоты контура испытуемой обмотки , состо щего из индуктивности обмотки и ее межвитковой емкости. Спуст  некоторое врем  (Аиг.4), достаточное дл  того, чтобы закончилс  переходный процесс и колебани  напр жени  на обмотке прин ли установившийс  режим, непосредственно на обмотке 33 измер ют амплитуду контрольного сигнала 38 (фиг. 4). Контрольный сигнал 38 представл ет собой сумму переменного и посто нного на- пр эхени  (фиг. 4). По величине отклонени  амплитуды контрольного сигнала от опорного суд т о наличии дефектов в обмотке  кор .

Частота колебаний источника переменного тока выбираетс  на 5-10% ниже резонансной частоты обмотки. Это позвол ет повысить точность при определении таких дефектов, как отклонение количества витков и витко- вые замыкани . Если испытуема  обмот- ка имеет витковые замыкани  или количество витков обмотки меньше номинального , то индуктивность катушки будет уменьшена, а резонансна  частота увеличена. При этом будут уменьшены амплитуды переменной и посто нной составл ющих контрольного сигнала 38. Если испытуема  обмотка имеет отклонение количества витков в большую сторону, то индуктивность обмотки будет увеличена, а резонансна  частота уменьшена. Так как частота колебаний источника переменного тока выбрана меньше резонансной частоты обмотки, то амплитуда переменной составл ющей контрольного сиг- нала 38 при отклонении количеСтва

витков в большую сторону будет увеличена , по сравнению с номинальной. Будет увеличена также и посто нна  составл юща  контрольного сигнала 38, так как обмотка будет иметь увеличенное активное сопротивление.

Устройство, реализующее данный способ, работает следующим образом.

К информационным входам 24.1 - 24.п устройства (фиг. 1) подключают обмотки испытуемого  кор  электрической машины. Затем с установочного входа 19 устройства на установочный

вход триггера 4 поступает нулевой импульсный сигнал. На выходе триггера 4 установитс  уровень логического нул , с приходом которого на установочные входы триггера 14 - 16 на их выходах установитс  уровень логического нул . После того, как на установочном входе триггера 4 вновь установитс  уровень логической единицы, по фронту следующего с выхода генератора 1 импульса на выходе триггера 4 установитс  уровень логической единицы .

С выхода генератора 1 импульсы тактовой частоты поступают также на тактирующий вход счетчика 3 и на вход Ш 2.

ФИ 2 по срезу каждого импульса тактовой частоты формирует узкие

импульсы длительности

6 10

где

Т - длительность импульсов тактовой частоты. Счетчик 3 работает в циклическом режиме и производит пр мой счет сигналов тактовой частоты. Счетчик 3 служит дл  управлени  работой дешифратора 5 и ЛК 8. С дешифратора 5 на входы 22.1 - 22.п БП 6 поступает двоичный код и на выходе оДного из ПСН 26.1 - 26.п формируетс  (контрольный сигнал. Когда на всех выходах счетчика 3 установитс  нулевое состо ние, на выходе 23.1 дешифратора 5 установитс  единичный уровень . При этом на входах транзисторов 30, 31 ПСН 26.1, БП 6 установитс  уровень логической единицы и чере обмотку, подключешгую к информационным входам 25.1 - 25.2 БП 6, потечет

ток, определ емый значением сопротив лени  резистора 32, а также значени ми активного и реактивного сопротивлений подключенной обмотки. На базу транзистора 30 через конденсатор 28 ПСН 26.1 БП 6 с выхода ГИ 7 через управл ющий вход БП 6 поступают пр моугольные импульсы с частотой, близкой к резонансной частоте испытуемой

обмотки. При этом, вместе с посто нной составл ющей напр жени  на обмот ке по витс  и переменна  составл юща . Сумма падени  посто нного и переменного напр жений на испытуемой обмотке представл ет собой контрольный сигнал 38 (фиг. 4), который че- рез выход 21.1 БП 6 (фиг. 1) поступает на информационный вход 20.1 АК 8. Так как на адресных входах АК 8, как и на адресных: входах дешиЛратора 5

5

0

5

0

установлены логические нули, то контрольный сигнал 38 с информационного входа 20.1 АК 8 поступает на выход АК 8, а затем в БК 8. В БК 9 происходит сравнение контрольного сигнала 38 с несколькими опорными напр жени ми . Логические сигналы с первого и второго выходов БК 9 через элемент

10ИЛИ, а также с третьего и четвертого выходов БК 9 непосредственно поступают соответственно на первые входы элементов 11 - 13 И. Затем с выхода ФИ 2 на вторые входы элементов

11- 13 И поступ т единичные импульсы , при этом, в зависимости от результатов сравнени  контрольного сигнала с опорными напр жени ми в БК 9,

с выходов элементов 11 - 13 И поступ т логические сигналы на тактирующие входы триггеров 14 - 16. Если параметры испытуемой обмотки не соответствуют заданным по техническим услови м на изготовление, но на одном из выходов БК 9 к моменту по влени  импульса на выходе ФИ 2 будет установлен уровень логической единицы. Опорные напр жени  подаютс  на входы компараторов таким образом, что на первом выходе БК 9 по витс  уровень логической единицы, если испытуема  обмотка имеет недопустимые отклонени  в большую сторону в количестве витков , либо в активном сопротивлении,

0

5

0 5

либо обмотка имеет обрыв или произ- 5 веден неправильный монтаж обмоток  кор ; на втором выходе БК 9 по витс  логическа  единица, если обмотка имеет недопустимое отклонение в меньшую сторону активного сопротивлени  или количества витков, а также если имеетс  витковое замыкание или замкнута , вс  обмотка; на третьем выходе БК 9 по витс  логическа  единица , если проведен неправильный мон- та& обмоток  кор , либо в испытуемой обмотке имеетс  обрыв; на четвертом выходе блока компараторов 9 по витс  логическа  единица, если испытуема  обмотка замкнута.

Таким образом, если испытуема  обмотка имеет какой-нибудь дефект, то на выходе по крайней мере одного из триггеров 14-16 установитс  единичный уровень. С выхода триггеров 14 - 16 логические сигналь поступают на адресные входы дешифратора 17, выходна  шина которого  вл етс  входной шиной БИ 18. Если испытуема  обмотка не имеет дефектов, то на адресных входах дешифратора 17 установлены уровни логического нул  и на первом выходе дешифратора 17 установлен единичный уровень, при этом в БИ 18 светитс  светодиод, указывающий на JTO, что в испытуемой обмотке дефектов нет. Если дефекты в обмотке имеютс , то на одном или нескольких адресных входах дешифратора 17 будет установле единичный уровень и в ВИ 18 светитс  светодиод, указывающий;, какой из дефектов имеет испытуема  обмотка. Посл Того, как в счетчик 3 поступит следующий тактовый импульс, на выходе 23.2 дешифратора 5 по витс  единичный уро- вень, а информационный вход 20.2 АК 8 окажетс  подключенным к выходу АК 8. За период следовани  этого тактового импульса в ПСН 26.2 БП 6 сформируетс  контрольный сигнал, характеризующий состо ние обмотки, подключенной к первому и второму выходам этого ПСН. Если эта обмотка имеет какой-либо дефект , то .в БИ 18 будет светитьс  соответствующий светодиод. После прихода на вход счетчика 3 тактовых импульсов будут проверены на работоспособность все обмотки  кор  и в БИ 18 будут светитьс  светодиоды, указывающие на виды дефектов в обмотках испытуемого  кор , либо будет светитьс  аветодиод, показывающий, что параметры обмоток  кор  соответствуют ТУ на изготовление. Межвитковое замыкание в обмотке приводит к уменьшению индуктивности и увеличению переменного тока через испытуемую обмотку. Уменьшаетс  также и активное сопротивление обмотки. Это приводит к |уменьшению посто нной и переменной составл ющих напр жени  на испытуемой обмотке, т.е. уменьшаетс  амплитуда контрольного сигнала 38, поступающего из БП 6 в АК 8.

Тактова  частота генератора 1 выбираетс  такой, чтобы к моменту по влени  импульсов на выходе ЗД 2, контрольный сигнал на соответствующем выходе БП 6 прин л установившийс  режим. При проверке обмоток  корей электрических машин типа ЭД-9-7, ЭД-9-10, ЭД-6 достаточно, чтобы тактова  частота была не, более 2-3 кГц. Количество ПСН равно количеству обмо- ток испытуемых  корей электрических машин.

Предлагаемое изобретение по сравнению с известным расшир ет функциональные возможности за счет возможности определени  таких дефектов обмоток  кор  электрической машины, ка обрывы проводов обмотки  кор , ошибки в количестве витков, ошибки в монтаже обмоток, витковое замыкание в обмотке, замыкание всей обмотки, отклонение активного сопротивлени  обмотки.

Отсутствие необходимости приводит  корь в движение позвол ет значительно сократить врем  обнаружени  дефектов .

Claims (3)

1.Способ обнаружени  дефектов обмоток  кор  электрической машины, состо щий в том, что на обмотки подают возбуждающее воздействие в виде напр жени  посто нного и переменного тока, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и повышени  производительности , снимают контрольный сигнал в виде суммы посто нного и переменного напр жени  непосредственно

с испытуемой обмотки в установившемс  режиме, при этом по величине отклонени  амплитуды контрольного сигнала от опорного суд т о наличии дефектов в обмотке  кор .

2.Устройство дл  обнаружени  дефектов обмоток  кор  электрической машины , содержащее импульсный генератор , блок индикации, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей

и повышени  производительности, в него введены-генератор, формирователь импульсов, счетчик, первый триггер, первый дешифратор, блок преобразовани , аналоговый коммутатор, блок компараторов , элемент ИЛИ, первый-тре- тий элементы И, второй-четвертый триггеры, второй дешифратор, выходна  шина которого  вл етс  входной шиной блока индикации, а первый вход второго дешифратора соединен с выходом второго триггера, установочный вход которого соединен с установочным входом третьего триггера, выходом первого триггера и установочным входом четвертого триггера, выход которого соединен с третьим входом второго дешийратора, второй вход которого соединен с выходом третьего триггера, тактирующий вход которого соединен с выходом второго элемента

И, первый вход которого соединен с третьим выходом блока компараторов , четвертый выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с тактирующим входом четвертого триггера , а второй вход третьего элемента И соединен с вторым входом второго

элемента И, выходом формировател  импульсов , вторым входом первого элемен т& И, выход которого соединен с тактирующим входом второго триггера, а первый вход первого элемента И соединен с выходом элемента ИЛИ, первый и1 второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока компараторов, вход которого соединен с выходом аналогового коммутатора, первый-п-й входы которого соединены соответственно с пер- вым-п-м выходами блока преобразовани , первый n-й адресные входы которого соединены соответственно с первым n-м выходами первого дешифратора входна  шина которого  вл етс  вход- Иой шиной аналогового коммутатора, выходной шиной счетчцка, вход которого соединен с входом формировател  импульсов, выходом генератора, тактирующим входом первого триггера, установочный вход которого . вл етс  установочным входом устройства, пер- $ый-п-й информационные входы которого  вл ютс  соответственно первым- п-м информационными входами блока преобразовани , управл ющий вход ко- toporo соединен с выходом импульсного генератора.

3. Устройство по п. 2, отличающеес  тем, что блок преобразовани  устройства содержит пер- йый-п-й преобразователи сопротивлени  в напр жение, которые снабжены

0

5

0

5

0

первым и вторым транзистором, конденсатором , первым, вторым и третьим резисторами, причем первый вывод ( третьего резистора  вл етс  первым выходом преобразовател  сопротивлени  в напр жение, а второй вывод третьего резистора соединен с эмиттером первого транзистора, коллектор которого соединен с шиной питани , а база первого транзистора подключена к второму выводу конденсатора, к второму выводу первого резистора, первый вывод которого соединен с адресным входом преобразовател  сопротивлени  в напр жение, первым выводом второго резистора, второй вывод которого подключен к базе второго транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине устройства, а коллектор соединен с вторым выходом преобразовател  сопротивлени  в напр жение , управл ющий вход которого соединен с первым выводом конденсатора, при этом второй выход первого (п-1)-го преобразовател  сопротивлени  в на пр жение соединен с первым выходом, соответственно второго - n-го преобразователей сопротивлени  в напр жение , второй выход n-го преобразовател  сопротивлени  в напр жение соединен с первым выходом первого преобразовател  сопротивлени  в напр женней  вл етс  первым информационным входом и первым выходом блока преобразовани , первые выходы второго n-го преобразователей сопротивлени  в напр жение  вл ютс  соответственно вторым -n-м информа-- ционным входом и соответственно вторым - n-м выходами блока преобразовани , первый - n-й адресные входы которого  вл ютс  адресными входами соответственно первого - n-го преобразователей сопротивлени  в напр жение.

Фиг. 2

Ъ &

фиг.З

Ч.

(риг, 4