Устройство для измерения температуры обмоток электрических машин постоянного тока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее измерительный прибор, источник стабильного напряжения, постоянные резисторы, регулируемый резистор с нагревателем и бифилярными обмотками , одна из которых образует с измеряемой обмоткой и нерегулируемыми резисторами мост,- а другая обмотка регулируемого соединена последовательно с нерегулируемым резистором, зашунтированным конденсатором и с первичной обмоткой трансформатора, к средней точке которой и к точке соединения резисторов подключен генератор стабильного напряжения, а к выводам вторичной обмотки трансформатора подсоединен измерительн1дй прибор а также интегратор с конденсатором , генератор шчпульсов с управляемыми контактами .и трансформатор с ферритовым сердечником, первичная обмотка которого включена в измерительную диагональ моста, а вторичная одним выводом подсоединена с первич .ной,а другим выводом через резистор - к одному из дифференциальных входов интегратора, к другому дифференциальному входу которого через резистор подключен второй вывод первичной обмотки трансформатора, при этом выход интегратора подсоединен к входу нуль§ органа, а к обкладкам конденсатора Ко интегратора, включенного между го выходом и одним из входов, подсоединены управляемые генератором импульсов контакты, отличающееся тем, что, с целью повышения быстро, действия, в него, введены ключ и формирователь пилообразных импульсов, при этом нагреватель регулируемого резистора подсоединен через ключ к выходу формирователя пшюобразных |импульсов, вход которого соединен с одним из выходов генератора импульiCOB , а выход нуль-органа подсоединен к управляющему входу ключа.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ЮЮ Ю

1 ЕСПУБЛИК (19) (11) (и) G 01 К 13/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3733771/24-10 (22) 01.03.84 (46) 23.08.85. Бюл. N- 31 .(72) В.М.Мергольд, Е.К.Полибин, И.С.Бланк и А.Л.Нырульников (,(71) Ростовский инженерно-строительный институт (53) 536.53(088.8) ;(56) Авторское свидетельство. СССР

У 972264, кл. G 01 К 13/08, 1980.

I (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗ)(ЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

: МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее измерительный прибор, источник стабильного. напряжения, постоянные резисторы, регулируемый резистор с нагревателей и бифилярными обмотками, одна из которых образует с измеряемой обмоткой и нерегулируемы- ми резисторами мост„ а другая обмотка регулируемого соединена последовательно с нерегулируемым резистором, зашунтированным конденсатором и с первичной обмоткой трансформатора, к средней точке которой и к точке соединения резисторов подключен генератор стабильного напряжения, а к выводам вторичной обмотки трансформатора подсоединен измерительный прибор, а также интегратор с конденсатором, генератор импульсов с управляемыми контактами.и трансформатор с ферритовым сердечником, первичная обмотка которого включена в измерительную диагональ моста, а вторичная одним выводом подсоединена с первич.ной, а другим выводом через резистор— к одному из дифференциальных входов интегратора, к другому .дифференциальному входу которого через резистор подключен второй вывод первичной обмотки трансформатора, при этом выход интегратора подсоединен к входу нульоргана, а к обкладкам конденсатора интегратора, .включенного между его выходом и одним из входов, подсоединены управляемые генератором импульсов контакты, о т л и ч а ю щ е е с я . тем, что, с целью повышения быстро;... действия, в него введены ключ и формирователь пилообразных импульсов, при этом нагреватель регулируемого резистора подсоединен через ключ к выходу формирователя пилообразных

1импульсов, вход которого соединен с одним из выходов генератора импуль;сов, а выход нуль-органа подсоединен

:к управляющему входу ключа.

1174786

Обмотка 3, контролируемая обмотка

5 и нерегулируемые резисторы 6 (шунт, включенный йоследовательно с контролируемой обмоткой 5 в цепь питания ее) и 7 образуют мост 8, в измерительную диагональ которого включены выводы первичной .обмотки 9 трансформатора 10 с ферритовым сердечником. Вторичная обмотка. 11 транс-ЗО форматора 10, имеющая одинаковое с обмоткой 9 число витков, соединена своим началом с началом обмотки 9, а концом — через резистор t2 с одним из выводов дифференциального З5 входа интегратора 13. Конец первичной обмотки 9 трансформатора 10 связан через резистор 14. с другим выводом дифференциального входа интегратора 13. Обкладки конденсатора 15 интегратора 13 соединены с замыкающими контактами 16, управляемыми генератором 17 импульсов. Выход интегратора 13 связан с входом нуль-, органа 18. Выход нуль-органа 18 соединен с управляющим входом ключа

19, связывающего нагреватель 2 регулируемого резистора 1 с выходом формирователя 20 пилообразных импульсов, вход которого соединен с выходом генератора 17. Обмотка 4 регулируемого резистора 1 образует замкнутый контур с зашунтированным конденсатором 21, нерегулируемым резистором 22 и первичной обмоткой 23 трансформатора 24. К средней точке обмотки 23 и к точке соединения резистора 22 и обмотки 4 регулируемого, 40 В измерительной диагонали разбалансированного моста 8 возникает некоторое постоянное напряжение. При вызываемом изменением температуры обмотки 5 на 1-2 С незначительном о

45 нарушении баланса моста 8 это постоянное напряжение недостаточно велико для того, чтобы на него отреагировал несложный нуль-орган. Переменная же составляющая напряжения в

50 измерительной диагонали моста 8 (помеха) в десятки раз превьппает постоянную составляющую .(полезный сигнал).

Переменная составляющая напряжения, действующего в измерительной диагона55 ли моста 8, трансформируется без изменения амплитуды из обмотки 9 в обмотку 11 трансформатора 10 и вычитается из полного напряжения в измеИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения в процессе эксплуатации температуры неподвижных обмоток и косвенного определения температуры подвижных обмоток электрических машин постоянного тока, питаемых постоянйым или пульсирующим напряжением.

Цель изобретения †. повышение быстродействия устройства.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения, темпера-. туры обмоток электрических машин постоянного тока, в частности тяго.вого двигателя электровоза, содержит регулируемый резистор 1, состоящий из нагревателя 2, на котором размещены бифилярныа обмотки .З.и 4 из медной проволоки. резистора 1 подключены выводы генератора 25 стабильного переменного напряжения. К выводам вторичной обмотки, 26 трансформатора. 24 подключен вольтметр 27 переменного напряжения,. проградуированный в значениях температуры контролируемой обмотки S. Сопротивления обмотки 3 и резистора 7выбираются такими, чтобы при равенст10 ве температур обмотки 5 и обмотки 3 выполнялось условие. баланса моста 8

В Кб

К К

15 где К вЂ” сопротивление обмотки 3, R@ — сопротивление обмотки, 5;

Rg — сопротивление резистора 6, R> — сопротивление резистора 7.

Поскольку при балансировке мос2б та 8 скомпенсировать индуктивную составляющую сопротивления Ьбмотки

5 .не возможно, то, если питание обмоток 5 в процессе эксплуатации производится пульсирующим напряжением,. ,в измерительной диагонали моста 8 всегда присутствует переменное напряжение.

Устройство работает следующим образом.

При прохождении через обмотку 5 и резистор 6 рабочего тока происхоуит увеличение температуры (и сопро": ;тивления) .обмотки 5 и устанавливается следующее соотношение между сопропивлениями плеч моста 8:

Благодаря тому, что интегратор

13 и формирователь 20 управляются одним генератором 17 импульсов, на- чало каждого интервала интегрирования совпадает по времени с крутым передним фронтом пилообразно спада= ющего выходного импульса.формирователя 20, а окончание интервала интегрирования — с окончанием выход-. ного импульса формирователя 20.

В случае пребывания моста 8 в состоянии баланса,и независимо от

3, . 1174 рительной диагонали моста 8. Перемейная составляющая напряжения между точками а-и 5 имеет величину, значительно меньшую, чем переменная составляющая напряжения в измерительной диагонали моста 8. Величины постоянной и переменной составляницих напряжения между точками а и Х имеют при- . близительно одинаковый порядок. Поступив через резисторы 12 и 14 íà 10 вход интегратора 13, напряжение между точками а-и О преобразуется интегратором 13, переменная составлякщая напряжения на выходе которого равна переменной составлянщей,напряжения 15 между точками -и З, а постоянная составляющая непрерывно нарастает в течение интервалоВ интегрирования, задаваемых генератором 17 путем периодических кратковременных перемыка-2п ний контактами 16 обкладок конденса- I тора 15 интегратора 13, со скоростью, пропорциональной постоянной составляющей напряжения в измерительной диагонали моста 8. Постоянная времени интегратора 13 и период следования импульсов сброса, вырабатываем4х генератором 17, выбираются такими, чтобы при минимальном значении рабочего тока обмотки 5 и .при нарушении баланса моста, вызывае- ;, мом изменением температуры обмотки 5 на минимальную подлежащую различию величину (например, íà 1-2 С), проинтегрированная за период следования

35 импульсов генератора 17 постоянная составляющая. напряжения между точка ми а и 8 надежно превышала порог срабатывания нуль-органа 18.. Чувствительность нуль-органа 18 должна

40 быть достаточно малой, чтобы он не реагировал на остаточную переменную составляющую напряжения на выходе интегратора 13..

4 ,наличия пульсации напряжения в его питающей диагонали нуль-орган 18 не переходит в состояние, прн кото-.

786 тить для подпитки нагревателя 2 до завершения этого импульса в течение интервала .интегрирования.

После подачи импульсов подпитки на нагреватель 2 температура и сопротивление обмоток 3 и 4 (между которьнж имеется электрическая изоляция и хороший тепловой контакт) регулируемого резистора 1 увеличиваются до тех пор, пока мост 8 не переходит в состояние баланса. По достижении баланса. моста нуль-орган

18 отключает при помощи ключа. 19 питание нагревателя 2. Обмотки 3 и 4 остывают, что приводит к нарушению баланса, в результате чего происхо. дит новое включение нагревателя 2 и т.д.

При переходных процессах в контролируемой обмотке 5, обусловленных изменениями режима работы контррлируемой электрической машины, на выходе интегратора 13 могут появляться ошибочные сигналы, по которым нульорган 18 разрешает подачу питания на нагреватель 2. Однако действие этих сигналов непродолжительно (не более ром он выдает команду на замыкание ключа 19. При нарушении (даже незна чительном) баланса моста 8 на выходе интегратора 13 в течение интервапа интегрирования появляется напряжение, достаточное для срабатывания нуль-органа 18 и подачи последним сигнала, замыкакщего ключа 19, если для балансировки моста 8 сопротивление обмотки 3 следует увеличить..

При замыкании ключа 19 нагреватель

2 оказывается подключенным к выходу формирователя 20 пилообразных импульсов. Чем .больше степень разбаланса моста 8, тем более. быстро растет выходное напряжение интегратора 13, тем скорее оно достигает уровня срабатывания нуль-органа 18. (если для балансирования моста сопротивление обмотки 3 требуется увеличить), что приводит к замыканию ключа 19, который замыкается с момента срабатывания нуль-органа 18 до момента окончания интервала интегрирования, т.е. чем больше степень разбаланса моста, тем большую часть пилообразного убывающего выходного импульса формирователя 20 ключ 19 успевает пропус 1174786 го резистора.

21 одного интервала интегрирования) и не приводит к заметному изменению сопротивления обмоток 3 и 4 регулируемоПеременное напряжение, поступающее от генератора 25 в обмотку 23 трансформатора 24, вызывает в магнитопроводе последнего.два направленных 10 встречно магнитных потока за счет токов, проходящих через обмотку 4 (сопротивление которой в процессе ра,боты устройства определяется температурой обмотки 5) и через резистор 22, 15

:.«шунтированный конденсатором 21.

При равенстве активных сопротивлений обмотки 4 и резистора 22 и равенстве паразиткой емкости обмотки 4 и конденсатора. 21 эти магнитные потоки в 20 сердечнике трансформатора 24 взаимна уравновешиваются, и напряжение на обмотке 26, измеряемое прибором

27, равно нулю. При изменении сопротивления обмотки 4 равновесие магнитных потоков нарушается и на обмотке 26 появляется напряжение, величина которого тем больше, чем больше разница между сопротивлением обмотки 4 и резистора 22. Сопротивление резистора 22 выбирается таким, что нулевое напряжение на обмотке 26 устанавливается при величине сопротивления обмотки 4 меньше, чем наименьшее возможное ее сопротивление при работе устройства (например, при наименьшей допустимой температуре воздуха в помещении, где работает устройство). Это исключает для трансформатора 24 переход через нуль амплитуды напряжения на обмотке 26 во всем рабочем диапазоне измерения температуры (и сопротивления) обмотки 4 и обеспечивает однозначное соответствие между температурой обмотки 4 (а также обмотки 3 и обмотки 5) и показаниями прибора 27, проградуированного в градусах и показывающего температуру контролируемой обмотки 5.