Устройство для измерения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПОД НАГРУЗКОЙ, содержащее термодатчик, выполненный в виде одной из обмоток электрической машины, источник постоянного то ка с последовательно подключенным резистором, которые включены последовательно термодатчику, и блоки измерения величин постоянного тока и падения напряжения от него на термодатчике , отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повьлиения точности измерения, парал лельно упомянутой цепи последовательно соединенных источника постоянного тока и резистора включен шунтирующий резистор, а величины омических сопротивлений резисторов находятся в следующем соотношении: оjЕ. V /5

СОЮа СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ (ЕСПУВЛИН (19) (П) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТО РОНОВ1У СИИДВ ГВЛЬСТВУ

Ъ;:.а,йй д к. 4Л

RpмФ ном

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОЫ ЕТЕНИЙ И ОТИРЦТИЙ (21 ) 3356792/24-07 (22) 23.11.81 (46) 15.08. 84. Бюл. )) 30 (72) А.В.Ашмарин и И.В.Бочкарев (71) Фрунзенский политехнический институт (53) 621 .316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 780098, кл. Н 02 Н 5/04, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

595822, кл. Н 02 Н 7/08, Н 02 Н 5/04, 1978.

3. Достов Л.И. Измерение темпера-, туры обмоток электрических машин с последовательным включением источника тока. — "Электротехническая промышленность", сер. "Электрические машины", 1982, вып. 4(134), с. 2, рис. 1. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПОД НАГРУЗКОЙ, содержащее термодатчик, выполненный в виде одной из обмоток электриче. ской машины, источник постоянного то» ка с последовательно подключенным резистором, которые включены последовательно термодатчику, и блоки измерения величин постоянного тока и падения напряжения от него на термодатчике, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и

3(50 01 К 13/08; С 01 R 27/08;

Н 02 К 3/00; Н 02 Н 5/04 повышения точности измерения, парал лельно упомянутой цепи последовательно соединенных источника постоянного тока и резистора включен шунтирующий резистор, а величины омических сопротивлений резисторов находятся в следующем соотношении:

Е

Яр=

3„

I (0,01-o,0()Ýíîì 1+Рн ном

1 (о„,„р,) где Е > KU„, ° (0,01-0,05)3 „RÄ-ЭДС источника постоянного тока; И омическое сопротивление резистора) омическое сопротивление шунтирующего резистора; коэффициент уменьшения рабочего напряжения на термодатчике при включении предлагае- ( мого устройства, выбираемый из условия минерального влияния последнего на работу электрической машины; номинальные фазные значения соответственно напряжения и тока электрической машины; суммарное омическое сопротивление нагрузки.

1108337

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при испытаниях электрических машин переменного тока без отключения их от сети для измерения температуры обмотки.

Известны устройства для измерения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой, работа которых основана на способе наложения на рабочий пе ременный ток обмотки измерительного . постоянного тока. Эти устройства содержат дополнительный источник постоянного тока, включенный между нулевыми точками обмоток машины и 15 дополнительного трехфазного элемента, например дросселя, соединенного пофазно с обмотками машины, и измерительный прибор, включенный в нулевой провод машины (13 и (2J. 20

Недостатком этих устройств является узкая область их применения вследствие возможности использования только для трехфазных машин, имеющих обмотки, соединенные в "звезду" с g5 выверенной нейтралью. Кроме того, происходит утечка измерительного тока в сеть в случае асимметрии схемы, например, при неравенстве сопротив— лений постоянному току обмоток машины или дополнительного трехфазного элемента. Введение дополнительных регулируемых резисторов в каждое плечо трехфазного дросселя, усложняя конструкцию устройства и условия его эксплуатации, полностью этой утечки не устраняет. Это объясняется тем, что в реальных эксплуатационных режимах работы по различным фазам электрической машины протекает неодинаковый по величине рабочий ток вследст-. вие различия в их полных сопротивлениях. Это вызывает разные приращения величин активных сопротивлений обмоток, поскольку температура обмоток различна, а температурный коэффици- 45 ент сопротивления одинаков. Тем самым, в рабочих режимах происходит разбалансировка схемы по постоянному измерительному току. Это приводит к снижению чувствительности и точности .50 измерений,а также к необходимости повышения мощности вспомогательного источника постоянного тока.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой по изменению сопротивления обмотки постоянному току, реализующее способ наложения постоянного измеритель;60 ного тока,на переменный рабочий ток, содержащее термодатчик, выполненный в виде одной из обмоток электрической машины, источник постоянного тока, последовательно с которым под- 65 включен резистор, блоки измерения величины постоянного тока в цепи источника постоянного тока и величины падения напряжения постоянного тока на термодатчике. Источник постоянного тока подключен последовательно в цепь термодатчика при помощи диода, тиристора, в цепь управления которого включен стабилитрон, и полупроводникового ключа. Последний синхронизирует прохождение измерительного постоянного тока в полупериод прохождения тока нагрузки через диод, который служит датчиком тока для полупроводникового ключа (3).

Недостатками этого устройства являются сложность его конструкции и низкая точность измерения. Последнее определяется следующим. По термо датчику протекает измерительный ток, имеюций прямоугольную форму импульса, длительностью равного полупериоду тока нагрузки и синхронизированного с последним по фазе. Импульсным током можно измерить активное сопротивление термодатчика, которое будет отличаться от его омического сопротивления. Перегрев же обмотки должен определяться именно по изменению ее омического сопротивления, для изме-. рения которого необходим постоянный, а не импульсный измерительный ток.

Точность измерений снижается еще и вследствие того, что напряжение стабилизации стабилитрона должно быть выше напряжения источника постоянного тока для исключения возможности шунтирования последнего теристором.

Тогда время протекания одного из полупериодов тока нагрузки уменьшается на величину, пропорциональную напряжению стабилизации стабилитрона. Следовательно, плоцади разноименных полупериодов тока нагрузки получаются неодинаковыми, а это означает, что в таком переменном токе присутствует постоянная составляющая. Таким образом, наряду с постоянным импульсным током от источника постоянного тока по термодатчику протекает соизмеримая с ним по величине постоянная составляющая, обусловленная самой схемой устройства. Блок измерения падения напряжения постоянного тока по обмотке измеряет суммарную величину ггадения напряжения, а блок измерения величины тока измеряат лишь величину тока источника постоянного тока, что и вносит дополнительную значительную погрешность в измерение температуры обмотки. ф

Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения температуры обмотки электрической ма1108337 шины переменного тока под нагрузкой, содержащем термодатчик, выполненный . в виде одной из обмоток электрической машины, источник постоянного тока с последовательно подключенным резистором, которые включены. последовательно термодатчику, и блоки измерения величин постоянного тока и падения напряжения от него на термодатчике, параллельно упомянутой цепи последовательно соединенных 10 источника постоянного тока и резистора включен шунтирующий резистор, а величины омических сопротивлений резисторов находятся в следующем соотношении: с> !5 а 3 (О,о.>-o,î5)Энем л+ян 1,>>

" 1 Оном

В 1 ном 20

1 "ном

/ где gv МОн + (0,01-0,05@но>и Рн -ЭДС источника постоянного тока;

- омическое сопротивление

P резистора;

9< - омическое сопротивление шунтирующего резистора;

М - коэффициент уменьшения рабочего напряжения на термодат- З0 чике при включении предла> гаемого устройства, выбираемый из условия минимального влияния последнего на работу электрической машины; 35

0,.> номинальные фазные значения ном> нвч соответственно напряжения и тока электрической машины1 . RÄ - суммарное омическое сопротивление нагрузки. 40

Сопротивление нагрузки R . рассчитывается, например, для однофазных машин по выражению и»> н обм с а для трехфазных машин с обмотками, соединенными соответственно в "звезду" и "треугольник", по выражениям

"н Фоьм+ с! и.

R +Р

R 3R оБм с н оБм Б + + и»» обм с

50 где Р, — омическое сопротивление 55 оБ>н обмотки-термодатчика в холодном сЬстоянии (при известной собственной температуре ); с - сопротивление постоянному 60 току фазы питающей сетию

К„ .- сопротивление измерительного шунта.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2эквивалентная схема по иост>.>я>лис:>у току..

Устройство содержит термодатчик 1, выполненный в виде обмотки электрической машины. Последовательно этой обмотке-термодатчику 1 подсоединен блок 2 введения .постоянного измерительного тока, который выполнен в виде цепи, состоящей иэ последовательно включенных источника 3 постоянного тока и резистора 4 шунтирующего резистора 5, включенного параллельно этой цепи.-Величина ЭДС Е источника 3 постоянного тока и омических сопротивлений резистора 4 R, и шунта 5 й„равны ЕЪЬ0н,„+(Оол-оЛ)"номнн

Р =

Е

P ном

О>o -o> » l + н ном н 1 Он ном он,„RP

Последовательно обмотке-термодатчику 1 подсоединен измерительный шунт 6, параллельно которому подключен блок 7 измерения величины посто- янного тока, протекающего по шунту 6 и обмотке-термодатчику 1. Омическое сопротивление измерительного шунта 6 выбирается соизмеримым или меньше омического сопротивления обмотки-термодатчика 1. Параллельно обмотке-термодатчику 1 подключен блок 8 измерения величины падения напряжения постоянного тока. Выходы блоков 7 и 8 подсоединены к измерительному прибору 9. Питание электрической машины осуществляется от сети 10.

На эквивалентной схеме (фиг. 2) обозначеныг Š— ЭДС источника 3 постоянного тонар R — омическое сопротивление резистора 4; R — омическое сопротивление шунтирующего резистора 5; Е,» — ЭДС питающей сети 10;

Я вЂ” омическое сопротивление питающей сети 10; Ри — омическое сопротивлеННе H3Me HTe H 3.o DljjHTB 6; 5 3 постоянный и временный токи, протекающие в цепи источник 3 постоянного тока — резистор 4; — постоянный ток, протекающий по шунтирующему резистору 5; 5„„ — измерительный постоянный ток, протекающий по обмоткатермодатчику 1; 3„ . — номинальный ток испытываемой машййы.

Устройство работает следующим образом.

Постоянный ток от источника 3 постоянного тока после резистора 4 протекает по двум параллельным цепочкам: по шунтйрующему резистору 5 и по последовательно соединенным измерительному шунту 6, обмотке-термодатчику 1 и внутреннему сопротивлению питающей сети. Таким образом, последовательное подключение блока 2 введения по1108337 фиа8

ВНИИЙИ Заказ 5853/29 Тираж 823 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4 стоянного измерительного тока обеспечивает протекание по измерительному шунту б и по обмотке-термодатчику 1 одного и того же постоянного измерительного тока. Блок 7 измеряет, следовательно,величину постоянного изме- 5 рительного тока, протекаюшего по обмотке-термодатчику 1. Блок 8 измеряет падение напряжения от этого постоянного измерительного тока на обмотке-термодатчике 1. Измерительные сигналы 10 блоков 7 н 8 подаются на вход измерительного прибора 9 типа логометра, при этом измерительный сигнал блока 7 подается на его токовую рамку, а измерительный сигнал блока 8 — на рам- )5 ку напряжения. Тогда положение рамки логометра 9 пропорционально температуре обмотки-термодатчика 1.

Предлагаемое устройство имеет бо- у0 лее простую конструкцию. Надежность его работы повышена, так как в нем отсутствуют ключевые элементы. Кроме того, точность измерения температуры обмотки также сушественно повышается.

Резистор и шунт блока введения постоянного иэмерительногО тока могут быть выполнены регулируемыми. Это позволит применять одно и то же устройство для испытаний целого ряда электрических машин, отличавшихся номинальными данными, путем установки требуемых в каждом конкретHDM случае значений сопротивлений резистора и шунта.

Выбор величины коэффициента К из условия К 0,05 и величины постоянного измерительного TQKR обмотки9„„, равной 7„„ =(0,01-0,05)3, позволяет практически пренебречь влиянием предлагаемого устройства при его включении в цепь работаюшей электрической машины на режим и условия ее работы.

Это обеспечивает высокую достоверность испытаний.