Устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в электрических катушках

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для контроля электрических катушек в процессе производства. Задачей изобретения является упрощение устройства и повышение его производительности для обнаружения короткозамкнутых витков в электрических катушках. Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для обнаружения короткозамкнутых витков в электрических катушках, содержащем магнитопровод, выполненный в виде стержня, на котором размещена обмотка возбуждения, подключенная к выходу генератора колебаний, детектор и индикатор, введены датчик тока, включенный последовательно с обмоткой возбуждения, устройство сравнения, делитель напряжения, выход датчика тока соединен с входом детектора, выход которого соединен с первым входом устройства сравнения, на второй вход которого подключен выход делителя напряжения, выход устройства сравнения соединен с входом индикатора. Обмотка возбуждения размещена на одном конце магнитопровода. Генератор колебаний выполнен с обеспечением на выходе периодических колебаний прямоугольной формы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах для контроля электрических катушек в процессе производства.

Известно устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в катушке, содержащее измерительную катушку, с помощью которой измеряют напряженность поля, возбуждаемого контролируемой катушкой, которая подключается к генератору [1].

Известно также устройство для определения целостности электрической катушки индуктивности, подключаемой к испытательному оборудованию, с помощью которого катушка подвергается воздействию экстрактора и по реакции определяется целостность катушки [2].

Недостатком этих устройств является сложность их использования на всех стадиях технологического процесса производства катушек из-за необходимости подключения выводов катушек к испытательному оборудованию Близким (аналогом) к предлагаемому является устройство для обнаружения межвитковых замыканий в электрических катушках, содержащее Ш-образный магнитопровод, на котором размещены три обмотки, причем две из них соединены встречно, генератор, индикатор уровня сигнала и элементы балансирования [3].

Недостатком этого устройства заключается в низкой производительности, обусловленной необходимостью выполнения трудоемких операций при проверке катушек, в частности после установки проверяемой катушки на Ш-образный магнитопровод требуется замыкание магнитопровода с юстировкой его положения для каждой катушки по минимуму сигнала.

Кроме того, конструкция известного устройства не предусматривает получения результата проверки после выполнения вышеуказанной операции с ярмом на сердечнике, а требует еще и выполнения операции балансировки с помощью переменного резистора и конденсатора переменной емкости для каждой проверяемой катушки.

Наиболее близкими (прототипом) по технической сущности к предлагаемому является устройство [4] для обнаружения короткозамкнутых витков в электрических катушках, содержащее магнитопровод, выполненный в виде стержня, на котором размещены три обмотки, первая и вторая на концах, а третья обмотка, являющаяся обмоткой возбуждения, между ними, первая и вторая обмотки соединены встречно, генератор синусоидальных колебаний, индикатор и потенциометр балансировки, один из которого соединен с выходом первой обмотки, усилитель и детектор, выход которого подключен к индикатору, выход второй обмотки соединен со вторым выводом потенциометра балансировки, средний выход которого подключен ко входу усилителя, выход которого соединен со входом детектора, третья обмотка подключена к выходу генератора.

Недостатком этого устройства является сложность, обусловленная наличием большого количества обмоток, потенциометра балансировки, усилителя переменного тока, необходимостью выполнения операции балансировки за счет установки потенциометра балансировки в такое положение, при котором сигналы с первой (измерительной) и второй (компенсационной) обмоток компенсируют друг друга.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение устройства и повышение его производительности для обнаружения короткозамкнутых витков в электрических катушках.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для обнаружения короткозамкнутых витков в электрических катушках, содержащем магнитопровод, выполненный в виде стержня, на котором размещена обмотка возбуждения, подключенная к выходу генератора колебаний, детектор и индикатор, введены датчик тока, включенный последовательно с обмоткой возбуждения, устройство сравнения, делитель напряжения, выход датчика тока соединен с входом детектора, выход которого соединен с первым входом устройства сравнения, на второй вход которого подключен выход делителя напряжения, выход устройства сравнения соединен со входом индикатора.

Обмотка возбуждения размещена на одном конце магнитопровода.

Генератор колебаний выполнен с обеспечением на выходе периодических колебаний прямоугольной формы.

На чертеже представлена принципиальная схема заявляемого устройства. Устройство состоит из генератора колебаний прямоугольной формы, включающего последовательно соединенные генератор опорой частоты, выполненный на микросхемах Д1.1. - Д1.3, делитель частоты, выполненный на микросхеме Д2, усилитель мощности, выполненный на микросхеме Д3, первичной обмотки (обмотки возбуждения) L1.1 трансформатора с открытым магнитопроводом, выполненным в виде стержня, на одном конце которого размещена обмотка возбуждения L1.1, последовательно с которой включен датчик тока, выполненный на резисторе R2. Сигнал с датчика тока поступает на амплитудный детектор, выполненный на диодах VД1, VД2, резисторе R3 и конденсаторах C4, C5, сигнал с которого поступает на первый вход устройства сравнения, выполненного на микросхеме ДА1, на второй вход которого поступает сигнал опорного напряжения с выхода делителя напряжения, выполненного на резисторах R4, R5, а выход соединен с индикатором, выполненным на светодиоде VД3.

Схема выполнена на недефицитных доступных элементах: 1. Микросхемы: Д1, Д3 564 ЛН2 Д2 564 ТМ2 ДА1 521 САЗ 2. Резисторы С2-33Н: R1 100 кОм R2 1 кОм R3 100 кОм
R4 10 кОм
R6 1 кОм
R5 СПЗ 10 кОм
3. Конденсаторы
C1 К10-17а-1000 пФ
C2, C4, C5, C6 - 0,1 мкФ
C3 К53-18-1 мкФ
На чертеже представлено устройство в виде малогабаритного переносного прибора.

Устройство работает следующим образом.

Работа устройства основывается на том, что изменение тока вторичной обмотки (проверяемой катушки) L2.2 трансформатора вызывает изменение тока в первичной обмотке L1.1 (обмотке возбуждения).

При замыкании одного витка величина тока I_1обм в первичной обмотке

где ω₁- - число витков первичной обмотки;
K - коэффициент пропорциональности.

При замыкании ω_n витков

Генератор вырабатывает сигнал опорной частоты f₁, после прохождения которого через делитель частоты получаются прямоугольные импульсы 50%-ной скважности. Эти импульсы усиливаются усилителем мощности Д3 и поступают на первичную обмотку трансформатора L1.1, последовательно с которой стоит датчик тока R2, с помощью которого измеряется ток в первичной обмотке трансформатора. Напряжение с этого датчика, пропорциональное току, проходя через выпрямитель (детектор) поступает на устройство сравнения. При прохождении контролируемой катушки L2.2 (вторичной обмотки), если в ней есть К3 витки, то это ведет к изменению тока и, следовательно, к изменению напряжения на устройстве сравнения. И когда это напряжение становится равным больше порога, определяемого резисторами R4, R5, загорается светодиод VД3, сигнализирующий о том, что в проверяемой катушке есть короткозамкнутые витки.

В случае необходимости контроля количества короткозамкнутых витков в проверяемой катушке в качестве индикатора может быть использован, например, вольтметр постоянного тока, предварительно протарированный на величину напряжения U₁ при наличии одного короткозамкнутого витка в проверяемой катушке. Деля полученную величину напряжения U_n на значение U₁, получим число короткозамкнутых витков в проверяемой катушке. Вольтметр для замера включается на выходе детектора (на выводах резистора R₃).

Для практической работы по контролю электрических катушек в процессе производства достаточен контроль по принципу "да - нет" на отсутствие - наличие короткозамкнутых витков в проверяемой катушке с помощью индикатора-светодиода на выходе устройства.

Предлагаемое устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в электрических катушках по сравнению с известным является более простым в реализации и обслуживании, так как содержит меньшее количество обмоток (одну вместо трех) и в связи с исключением двух обмоток (измерительной и компенсационной) не требует выполнения операции балансировки сигналов измерительной и компенсационной обмоток и установки потенциометра балансировки.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным техническим решением позволяет исключить недостатки существующих устройств для контроля короткозамкнутых витков в электрических катушках и обеспечить высокую производительность автоматизации процесса контроля катушек в процессе производства.

Источники информации
1. Патент Японии N 5054075, G 01 R 31/06, 11.08.94.

2. Патент США N 511149, G 01 R 31/06, 05.05.92.

3. Авторское свидетельство СССР N 1663583, 15.07.91.

4. Патент RU N 2130193, G 01 R 31/06, 31/02, 08.07.97.

Формула изобретения

1. Устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в электрических катушках, содержащее магнитопровод, выполненный в виде стержня, на котором размещена обмотка возбуждения, подключенная к выходу генератора периодических колебаний, детектор и индикатор, отличающееся тем, что в него введены датчик тока, включенный последовательно с обмоткой возбуждения, устройство сравнения, делитель напряжения, выход датчика тока соединен с входом детектора, выход которого соединен с первым входом устройства сравнения, на второй вход которого подключен выход делителя напряжения, выход устройства сравнения соединен с входом индикатора.

2. Устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в электрических катушках по п.1, отличающееся тем, что в нем обмотка возбуждения размещена на одном конце магнитопровода.

3. Устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в электрических катушках по п.1, отличающееся тем, что в нем генератор колебаний выполнен с обеспечением на его выходе периодических колебаний прямоугольной формы.

РИСУНКИ

Рисунок 1