SU1747950A1 - Устройство дл измерени температуры обмотки электрической машины - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электрическим измерени м неэлектрических величин, а именно измерени м температуры обмотки электрической машины или других аппаратов , которые имеют сердечник из электротехнической стали. Цель - повышение чувствительности. Устройство содержит термодатчик в виде одной из обмоток машины и измерительный прибор, выполненный в виде электродинамического логометра, перва  и втора  катушки которого подключены соответственно последовательно или через трансформатор тока и параллельно обмотке машины, использованной в качестве термодатчика. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к технике электрических измерений неэлектрических величин , в частности измерений температуры обмотки электрической машины, и может быть использовано дл  измерени  температуры обмоток аппаратов, которые имеют сердечник из электротехнической стали: реле, трансформаторы, контакторы, пускатели.

Известно устройство дл  измерени  температуры обмотки электрической машины , содержащее обмотку-термодатчик, источник посто нного тока, включенный последовательно с обмоткой термодатчиком , фильтр низкой частоты измерительный прибор.

По обмотке-термодатчику протекает измерительный посто нный и рабочий переменный токи. Первый составл ет 3% от второго. Падение напр жени  от посто нного тока на сопротивлении обмотки, зави с щее от температуры, измер етс  прибором.

Недостатком известного устройства  вл етс  высока  погрешность измерени  температуры, котора  обусловлена тем, что

посто нным током от постороннего источника нагревают обмотку и он сам зависит от температуры окружающей среды через зависимости параметров усилител  и ограничител  и источников питани , низкой чувствительностью к температуре, поскольку температурный коэффициент удельного сопротивлени  составл ет всего 0,0043 град.1 (обмотка из меди), а также низким отношением сопротивлений при нормальной и повышенной температурах и высоким отношением падени  напр жени  от переменного и посто нного токов на обмотке-термодатчике .

Цель изобретени  - снижение погрешности измерени  температуры обмотки электрической машины.

Указанна  цель достигаетс  тем, что включают первую катушку электродинамического логометра непосредственно или через трансформатор тока в цепь обмотки температуру которой измер ют а вторую катушку параллельно обмотке

Принцип измерени  температуры основам на изменении индуктивного и полного

Ц

с

VJ N XI чэ с  о

активного (R) сопротивлений от температуры .

Полное активное сопротивление состоит из сопротивлений на посто нном и пере- менном токах, На переменном токе активное сопротивление по вл етс  за счет скин-эффекта, вихревых токов и эффекта близости.

Результирующее полное активное сопротивление на переменном токе значительно превышает сопротивление на посто нном токе. Обмотка машины может быть представлена последовательной эквивалентной цепью из активного R и индуктивного X сопротивлений, подключенной к сети с напр жением и и частотой а. Угол отклонени  электродинамического логометра

а F (-|2- tg р) ,

0)

I2 - токи первой и второй катушек, А;

р - угол сдвига фаз между токами h и град.:

р- arctg X/R.

По закону Ома Ь U/l(Ri + R) +(X + Xi)z,

U/f(

а 12 -№ - (I iZ// WrvT R)2 + (X2 + X)2

где Rj,R2 и XL Xa - активные и индуктивные

сопротивлени  первой и второй катушек логометра; Zi Vfc-i2 + Xi2 .

На практике R2 - (10 -104)R: X2 - (103-105)Х. a Ri (10 3-10 2)R: Xi

г2

- (10 J-10 4X.

IO--1U )X.г-p

Тогда H - U + X2; I2 U / fa2 + X22 :

F/VrR2+X ..X

ЧцТхГ R

а

(2)

Индуктивное сопротивление обмотки X to L, где L - индуктивность, Гн, обмотки, котора  определ етс  числом витков геометрией ее и магнитной проницаемостью сердечника /иаL - т , а ft) //о //и $/1,

(3)

- магнитна  посто нна , 12,56 x x 10 7Гн/м;

H - начальна  магнитна  проницаемость материала сердечника;

S, I - сечение и длина обмотки, м2; fyi - температурный коэффициент изменени  магнитной проницаемости, град 1.

Б1, диапазоне рабочих температур обмотки электрической машины (80-250°С) магнитна  проницаемость электротехнической стали практически линейно измен етс  с ростом температуры.

Активное сопротивление обмотки

R R0(1+ «Rt),

(4)

где Ro - сопротивление обмотки на переменном токе при номинальной температуре;

10crR - температурный коэффициент сопротивлени  обмотки,

Представим X - Kt и вместе с (4) подставим в (2):

a F(pil

R5+X Ro(T+«RT))

+ «Rtr±J l,x

Kt

-1

R0« X и «R - 0,0043 град. , поэтому первое слагаемое много меньше второго, тогда

25

(Kn2),

Ki K2/R0aRVR22 + X22.

(5)

Таким образом, из полученного уравне- ни  видно, что если с обмоткой машины включить электродинамический логометр, то угол отклонени  его стрелки оказываетс  пропорциональным квадрату температуры обмотки.

Оценим чувствительность измерени  температуры обмотки по известному устройству , если температура с 40°С изменилась в 2 раза и по уравнению R R0(1+«R t);

R(40°) R0{1+ 0,0043-40); R(80°) Р0(1+0,):

N. R(QOla-L3J l.it47

R(40) 1,172 Л Л

5

0

Дл  предлагаемого устройства

Nn HMOil 4. F ( Ki402 )

Предлагаемое устройство имеет чувствительность в 3,49 раза выше, чем известное .

На чертеже показана функциональна  схема устройства.

Устройство содержит обмотку 1 машины , электродинамический логометр 2 и трансформатор 3 тока.

Обмотка 1 электрической машины соединена последовательно с первой катушкой

электродинамического логометра 2 непосредственно или через трансформатор 3 тока . Втора  катушка логометра 2 включена параллельно обмотке. Втора  катушка может быть подключена к обмотке 1 через со- гласующий трансформатор (не показан),

Устройство работает следующим образом .

По обмотке 1 и первой катушке логометра 2 или первичной катушке трансформато- ра 3 тока протекает переменный рабочий ток машины. На вторую катушку логометра 2 подаетс  напр жение с обмотки 1. Под действием протекающего тока измен ютс  индуктивное и активное сопротивлени  об- мотки 1. Обмотка и ее сердечник нагреваютс  за счет джоулева тепла и энергии вихревых токов. При этом увеличиваетс  магнитна  проницаемость и, как следствие, индуктивное и активное сопротивлени  пе- ременному току (последнее значительно больше сопротивлени  посто нному току из-за скин-эффекта вихревых токов и эффекта близости). В соответствии с (2)-(5) угол отклонени  стрелки логометра через X и R определ етс  температурой.

Предлагаемое устройство отличаетс  от известного независимостью показаний температуры обмотки от напр жени  питани , высокой чувствительностью, низкой по- грешностью и простотой,

Отсутствие посто нного протекающего через обмотку тока уменьшает погрешность измерени  как минимум на 3% (соотношение между посто нным и переменным токами). Повышение чувствительности измерени  температуры обмотки в 3,49 раза практически во столько же раз позвол ет снизить погрешность измерени . Если погрешность измерени  температуры обмотки при использовании известного устройства составл ет 5-10%, то погрешность предлагаемого устройства может быть уменьшена до 0,5-2,1%. Исключение из устройства низкочастотного фильтра и выделение посто нного сигнала в сотые доли вольта на уровне сотен вольт также способствует уменьшению погрешности измерени  температуры обмотки.

Пример. Электродинамический лого- мер Д510, кл. 1,0, электрическа  машина ДУПС-400, трансформатор тока И54, кл. 0,2.

Предлагаемое устройство проще известного и не требует специальных источников питани . Кроме того, источник посто нного тока, включаемый последовательно с обмоткой, создает посто нную намагничивающую силу, котора  возбуждает в сердечнике машины посто нный магнитный поток. Это поток вызывает перекос магнитных потоков фаз машины, что приводит к дополнительному искажению формы тока сети и дополнительным потер м мощности.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  температуры обмотки электрической машины содержащее термодатчик в виде одной из обмото к электрической машины и измерительный прибор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности, измерительный прибор выполнен в виде электродинамического логометра, перва  и втора  катушки которого подключены соответственно последовательно или через трансформатор тока и параллельно обмотке электрической машины, использованной в качестве термодатчика.

   s О

   гл

   Гй.