Устройство для измерения температуры обмоток электрических машин переменного тока

 

Изобретение относится к приборостроению и позволяет за счет упрощения повысить надежность устройства . Контролируемая обмотка электриfc ческой машины включена в одно из четырех плеч равновесной мостовой схб1- мы, в три другие плеча которой включены соответственно образцовый резне4 тор, градуированный потенциометр и первичная обмотка трансформатора напряжения , к вторичной обмотке которого подключен переменный резистор. Мостовая схема подключена к силовой сети через формирователь постоянного измерительного тока, выполненный в виде полупроводникового диодаt подключенного параллельно участку силового провода. В измерительную диагональ мостовой схемы включен через индук- Тивный фильтр нуль-индикатор постоянного тока, с помощью которого осуществляется балансировка мостовой схемы. Температура обмотки определяется по изменению величины ее активного сопротивления. 2 ил. (Л

„,SU„„17372

СОЮЗ СОВЕТСКИХ и

РЕСПУБЛИН () С О1 К 13/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4712331/18(22) 31.05.89 . 1 (46) 30.05,92, Бюл. и 20 (71) Ленинградский опытный электромашиностроительный завод Научнопроизводственного объединения "Электрофизика" (72) Л.И.Достов (53) 536.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 1384967, кл..G 01 К 13/08, 1988.

2. Авторское свидетельство СССР

М 1647290,, кл. G 01 K 13/08, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к приборостроению и позволяет за счет упро-. щения повысить надежность устройства. Контролируемая обмотка электриI

Изобретение относится к приборо» строению, а именно к устройствам для измерения температуры обмоток или ее превышения непосредственно в рабочих режимах электрических машин или других электротехнических устройств переменного тока, которые могут быть также использованы в устройстЬах тепловой защиты .машин переменного тока для повышения их надежности.

Известно устройство для измерения температуры обмоток, содержащее обмотку"термодатчик, подключенную через образцовый резистор к электричес2 ческой машины включена в одно из чеt тырех плеч равновесной мостовой схе-, мы, в три другие плеча которой включены соответственно образцовый резис тор, градуированный потенциометр и первичная обмотка трансформатора напряжения, к вторичной обмотке которого подключен переменный резистор.

Мостовая схема подключена к силовой сети через формирователь постоянного измерительного тока, выполненный в виде полупроводникового диода, подключенного параллельно участку силового провода. В измерительную диагональ мостовой схемы включен через индуктивный фильтр нуль-индикатор постояннаго тока, с помощью которого осуществляется балансировка мостовой схемы. Температура обмотки определя-. ется по изменению величины ее активного сопротивления. 2 ил. кой сети, переменный резистор и нульиндикатор постоянного тока с после-. довательно включенным индуктивным фильтром )1j .

Основным недостатком устройства является его недостаточная надежность, выразившаяся в сложности его прин ципиальной схемы:. наличие измерителя тока обмотки-термодатчика и измерителя тока в цепи .образцового резистора, а также то, что известное устройство не может быть использовано для тепловой защите электрических машин переменного тока.

3 173

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является устройство, содержащее термодатчик в виде контролируемой обмотки, подключенной к электрической сети через образцовый резистор и Формирователь измерительного тока,. трансформатор напряжения с первичной обмоткой из термостабильного материала и нуль-индикатор пос-тоянного тока с индуктивным фильтром

$2) .

Недостаток прототипа за ключается в в его недостаточной надежности, выразившейся в наличии в цепи термодатчика трех силовых диодов, необходимости введения в схему резисторов, сложной конструкции шунта, а также в том, что известное устройство.не может быть использовано для тепловой защиты электрических машин переменного тока.

Цель изобретения - повышение надежности путем упрощения и обеспечения использования для тепловой защиты электрических машин переменного тока, Цель достигается тем, что в устройство введены градуированный потенциометр, соединенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора напряжения, и переменный резистор, подключенный. параллельно вторичной обмотке трансформатора напряжения, а формирователь измерительного тока выполнен в виде полупроводникового диода, подключенного параллельно участку силового провода электрической сети, при этом контролируемая обмотка, образцовый резистор, градуиро-. ванный потенциометр и первичная об-! мотка трансформатора напряжения включены между собой по схеме четырехплечего моста, одна из двух параллельных ветвей которого образована контролируемой обмоткой и образцовым резистором, а другая - первичной обмоткой трансформатора напряжения и .градуированным потенциометром, между . средним выводом которого и точкой. соединения выводов контролируемой обмотки и образцового резистора,че- . рез индуктивный фильтр включен нульиндикатор постоянного тока.

Наличие в заявляемом устройстве формирователя тока,. выполненного в виде полупроводникового прибора, подключенного параллельно участку . силового провода электрической сети, 7285 4 щим основную ветвь четырехплечего 1 .моста, подключена вспомогательная

10 !

Ю

25 упрощает устройство, так как отпадае необходимость включения в цепь контролируемой обмотки силовых диодов,необходимость использования, образцовых резисторов. При этом одновременно обеспечивается повышение надежности устройства, так как силовые диоды имеют ограниченный ресурс, величина которого зависит от пусковых токов и токов короткого замыканиМ электрической машины.

Введение в устройство градуированного потенциометра также повышает надежность устройства, так как последний имеет разрешающую способность более чем в 10 раз выше по сравнению с магазином сопротивлений, что дает возможность использования изобретения в качестве устройства тепловс и защиты электрических машин. При этом значительно повышается точность измерения, так как измерение температуры производится по прямому измерению сопротивления мостовым методом.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для измерения температуры обмоток электрических машин переменного тока; на фиг.2— выполнение источника формирования тока.

Устройство для измерения температуры содержит термодатчик, выполненный в виде контролируемой обмотки 1 и подключенный к электрической сети через образцовый резистор 2. Через формирователь 3 измерительного тока и параллельно контролируемой обмотке 1 и образцовому резистору 2, образуюветвь моста, содержащая первичную обмотку трансформатора 4 градуированный потенциометр 5. Средний вывод градуированного потенциометр 5 через нуль-индикатор 6 и индуктивный фильтр 7 подключен к вершине измерительной диагонали основной вет ви моста - точке соединения контро- лируемой обмотки 1 и образцового резистора 2.

Включение индуктивного фильтра 7 последовательно цепи нуль-индикатора

6 для обеспечения точности измерения не является обязательным. Однако наличие индуктивного фильтра 7 в цепи нуль-индикатора б является обязательным для защиты последнего в аваэлектрической машины.

ПараллелЪно основной ветви четырехплечего моста подключена вспомога" тельная ветвь, содержащая градуиро-.

25 ванный потенциометр 5 и первичную обмотку трансформатора 4 напряжения, выполненную из термостабильного материала или термокомпенсированную известным способом.

В измерительную диагональ четырехЛФЯ плечего моста, вершинами которой является средний вывод градуированного потенциометра 5 и точка соединения контролируемой обмотки 1, через индуктивный фильтр 7 включен нуль-инди;

З5 катор 6. В качестве нуль" индикатора

6 могут быть использованы как измерители тока, так и измерители напряжения. Для снижения требований уравновешивания по переменному току в измерительную диагональ моста целесообразно включать нуль-индикатор 6 по известной схеме, в которой индуктивный фильтр выполнен в виде балансного трансформатора.

Рассмотрим работу. мостовой схемы на постоянном токе. В четырехплечем i мосте все плечи1 кроме контролируемой обмотки 1, имеют независимую от температуры постоянную величину сопро © тивления. Уравновешивание моста производится путем изменения сопротивления одного из плеч моста - градуированного потенциометра 5. Причем градуированный потенциометр 5 может

55 быть включен в качестве переменного резистора. Однако включение его градуированным потенциометром является предпочтительнее, так как при изме5 173 28 рийных режимах, например при обрыве цепи образцового резистора 2.

Параллельно вторичной обмотке трансформатора 4 напряжения подключен переменный резистор 8, выполняю- * щий функции регулятора режима работы трансформатора 4 напряжения.

Устройство работает следующим образом. 10

Подключением четырехплечего моста на элементах 1,2,5,4 к электрической сети через источник 3 .формирования тока обеспечивается требуемая величина. измерительного тока в цепи контролируемой обмотки 1, определяемая заданной чувствительностью мостовой схемы (моста).

В качестве источника 3 формирования тока в устройстве могут быть ис- 2О пользованы известные источники формирования измерительного тока; а также источники постоянного тока, подключенные к участку силового провода электрической сети. В электрических r машинах с нормальным током более 10 А источник Формирования тока может быть выполнен в виде силового диода или тиристора, подключенного к участку силового провода или дополнительно включенного резистора для получения падения напряжения переменного тока более 1,2 В (фиг. 2) . Подключение силового.диода к участку электрической цепи снимает ограничения в зависимости от величины тока; При наличии в электрической сети значительной величины постоянной составляющей (до 20 10 з В) или наличии переходных процессов с заданной скважностью тем более при работе машины в переходном режиме, необходимость формирования измерительного тока отпадает, так как уравновешивание моста в этом случае производится по его чувствительности к постоянному току электрической сети или переходным процессам в электрической сети.

B изобретении необходимость .измерения величины тока, протекающего в элементах моста, не требуется, так как величина тока определяется заданной чувствительностью измерения сопротивления контролируемой обмотки 1, что и позволяет подключить источник

- постоянного тока к участку силового провода. Для исключения погрешности, .обусловленной прохождением измерительного тока по контролируемой обмот-, 5 ке 1, величина указанного тока не должна превышать 0,54 от номинального тока электрической машины.

Контролируемая обмотка 1.и последовательно включенный с ней образцовый резистор 2 образуют основную ветвь моста, причем величина сопротивления образцового резистора 2 должна быть не менее О,1 сопротивления контролируемой обмотки 1 в горячем состоянии и выбирается из условия требуемой чувствительности моста S, которая должна быть определена по формуле

S + О, 392 "10 з R „Ом/дел., где R усопротивление контролируемой обмотки в холодном состоянии. Указанная чувствительность обеспечивается при величине измерительного тока не более 0,3> от номинального тока

К КВ+К ) о8м где R>величина сопротивления градуированного потенциометра 5 относительно среднего вывода и одного из выводов, присоединенных к обмотке трансформатора 4;, величина сопротивления потенциометра 5 относительно среднего вывода и другого вывода, соединенного с одним из выводов образцового ре,зистора 2; сопротивление первичной обмотки трансформатора 4 напряжения; сопротивление образцового резистора 2; сопротивление контролируемой: обмотки.

®м

Для обеспечения заданной чувствительности и точности мостовой схемы в процессе измерения в измерительной . диагонали моста величина переменного напряжения должна быть минимальна (не более 0,1 В);

При сопротивлении образцового резистора 2 до О, 1 К g переменное напряжение на образцовом резисторе 2 не превышает 3-5 В; Следовательно, задача уравновешивания мостовой схемы.не представляет технической трудности.

Для обеспечения уравновешенного состояния мостовой схемы как по модулю, так и по фазе переменного тока,i в устройство введен трансформатор 4

7 173 нении величины сопротивления при уравновешивании не изменяется фаза переменного тока во вспомогательной ветви. Градуированный потенциометр 5 для снижения его мощности может быть I зашунтирован образцовым резистором. фиксация момента уравновешивания производится по нуль-индикатору 6.

Отношение величины омических сопротивлений плеч основной и вспомогательной ветвей по постоянному току может . быть произвольным и выбирается, исходя из отношений номинальных токов контролируемой обмотки 1 и трансформатора 4 напряжения. Сопротивление контролируемой обмотки 1 определяется .по характеристической формуле для четырехплечих мостов постоянного тока

Устройство для измерения температуры обмоток электрических машин переменного тока, содержащее термо-. датчик в виде контролируемой обмотки, подключенной к электрической сети через образцовый резистор и формиФ

8 напряжения, к вторичной обмотке которого подключен переменный резистор

8. При этом трансформатор 4 напряжения и резистор 8 выполняют функ- ции имитатора параметров обмотки электрической машины. Трансформатор

4 напряжения выполнен с разьемной магнитной системой, что позволяет !

О воспроизвести в его, обмотке характер (no .величине и cos(p ).токовой нагрузки машины на холостом ходу.

Отношение сопротивлений образцового резистора 2 и градуированного потенциометра 5 выбирают, исходя из соотношенийь, токов обмотки 1 машины и трансформатора 4 напряжения.

В режиме холостого хода машины производится уравновешивание четырех70 плечего моста по переменному току путем изменения величины индуктивности (регулировкой зазора магнитной системы). трансформатора 4 напряжения. Изменение режима работы трансформатора .

75 4 производится переменным Резистором

8 - регулятором режима работы: Таким образом обеспечивается воспроизведение характера токовой нагрузки первичной обмотки трансформатора 4 (пропорциональное по величине и полное соответствие по фазе). В качестве регулятора режима работы трансформатора

4 могут быть использованы магнитный усилитель или полупроводниковые клю-. чи, а в качестве входного сигнала -. напряжение образцового резистора 2 или сигнал от дополнительного трансформатора тока электрической машины.

Контроль уравновешивания по переменному току при наладке устройства или изменения режима работы электрической машины .производятся с помощью нуль-индикатора,б, включенного для этой цели церез диод, с помощью светодиода, переносного прибора.

По величине изменения сопротивления контролируемой обмотки 1 в горячем и холодном состоянии определя ется температура обмотки.электрической машины,.

Формула и зобретения

1737285

Составитель

Редактор Т.Лошкарева Техред A.Кравчук Корректор С.Шекмар

Заказ 1884 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изооретениям и открытиям ри ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 рователь измерительного тока, трансформатор напряжения с первичной обмоткой из термостабильного материала и нуль-индикатор постоянного тока с индуктивным фильтром, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены градуированный потенциометр, соединенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора напряжения, и переменный резистор, подключенный параллельно вторичной обмотке транс. форматора напряжения, а формирователь измерительного тока выполнен в виде полупроводникового диода, под= ключенного параллельно участку сило вого провода электрической сети, при

10 этом контролируемая обмотка, образцовый резистор, градуированный потенциометр и первичная обмотка транс.

:форматора напряжения включены между собой .по схеме четырехплечего моста, одна из двух параллельных ветвей которого образована контролируемой обмоткой и образцовым резистором, а

1О другая - первичной обмоткой трансфор. матора напряжения и градуированным потенциометром,. между средним выводом которого и точкой соединения выводов контролируемой обмотки и образцового резистора через индуктивный фильтр включен нуль-индикатор. постоянного тока.