Устройство для оценки технического состояния изоляции обмоток электродвигателя

 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к устройствам для диагностики изоляции обмоток электродвигателей. Технический результат изобретения, заключающийся в повышении достоверности и точности оценки диагностических параметров, достигается путем того, что в устройство для оценки технического состояния изоляции обмоток электродвигателя, содержащее генератор прямоугольных импульсов, предназначенный для соединения с обмоткой электродвигателя, и вольтметр, введены параллельно связанные входами с концом обмотки электродвигателя усилитель-ограничитель и пиковый детектор, а также измеритель периода, вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя, блок управления, первый и второй входы которого подключены к выходам измерителя периода и пикового детектора, третий вход - к выходу генератора прямоугольных импульсов, а первый выход - к входу дополнительно введенного в устройство блока хранения аналогового сигнала, выход которого соединен с вольтметром, и блок индикации, присоединенный к второму выходу блока управления. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для диагностики изоляции обмоток трехфазных электродвигателей.

Известно устройство для контроля витковой изоляции обмотки электродвигателя, содержащее источник напряжения, накопительный конденсатор, силовой ключ, схему управления силовым ключом, делитель напряжения, выпрямитель, источник импульсного напряжения, в качестве которого использован формирователь импульсов, ключ, измеритель, две клеммы для подключения объекта контроля. Первый вывод источника напряжения соединен с первым выводом накопительного конденсатора, с первой клеммой для подключения объекта контроля, с первым выводом делителя напряжения. Выход схемы управления силовым ключом соединен с управляющим входом силового ключа, первый вывод силового ключа - со второй клеммой для подключения объекта контроля, со вторым выводом делителя напряжения. Вход и выход источника импульсного напряжения соединены соответственно с третьим выводом делителя напряжения, с входом выпрямителя, с первым входом измерителя, с первым выводом источника напряжения и со вторым входом измерителя. Второй вывод силового ключа соединен со вторыми выводами накопительного конденсатора и источника напряжения (см. патент РФ 2035744, МПК⁶ G 01 R 31/14).

Одним из наиболее существенных недостатков известного устройства является невысокая достоверность измерения, вызванная шунтированием накопительным конденсатором достаточно большой емкости емкостных параметров обмотки электродвигателя, значения емкости которых в несколько раз меньше емкости накопительного конденсатора.

Устройство для диагностирования обмоток электрических машин, используемое в качестве прототипа, содержит генератор прямоугольных импульсов, формирующий и подающий импульсы прямоугольной формы с заданными параметрами на обмотку исследуемой электрической машины, три дифференциатора, обрабатывающих полученный сигнал, ключ, выходной блок и вольтметр, отображающий результат измерения. Выход генератора прямоугольных импульсов соединен с началом обмотки. Конец обмотки электрической машины подключен к входу первого дифференциатора. Выход первого дифференциатора связан с входом второго дифференциатора и первой входной клеммой ключа. Выход второго дифференциатора соединен с входом третьего дифференциатора и второй входной клеммой ключа. Выход третьего дифференциатора подсоединен к третьей входной клемме ключа. Выходная клемма ключа соединена с входом выходного блока. С выходного блока измерительная информация подается на вольтметр (см. Белоусова Н.В., Калявин В. П. , Мозгалевский А.В. Опыт тестового диагностирования обмоток электрических машин. - Л.: ЛДНТП, 1989. - С. 19-21, рис.6).

Это устройство позволяет получить диагностический параметр, с помощью которого после математической обработки определяются такие характеристики, как сопротивление и емкость обмотки электрической машины относительно корпуса.

В то же время состояние изоляции, в основном, зависит от параметров межвитковой изоляции, таких как межвитковое сопротивление и межвитковая емкость. В связи с этим результаты диагностики с использованием рассматриваемого устройства имеют низкую достоверность и точность оценки состояния изоляции.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство для оценки технического состояния изоляции обмоток электродвигателя, содержащее генератор прямоугольных импульсов, предназначенный для соединения с обмоткой электродвигателя, и вольтметр, введены параллельно связанные входами с концом обмотки электродвигателя усилитель-ограничитель и пиковый детектор, а также измеритель периода, вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя, блок управления, первый и второй входы которого подключены к выходам измерителя периода и пикового детектора, третий вход - к выходу генератора прямоугольных импульсов, а первый выход - к входу дополнительно введенного в устройство блока хранения аналогового сигнала, выход которого связан с вольтметром, и блок индикации, присоединенный ко второму выходу блока управления.

Техническим результатом является повышение достоверности и точности оценки состояния витковой и корпусной изоляции электродвигателей путем измерения диагностических параметров, характеризующих состояние изоляции, зависящих от межвиткового сопротивления, межвитковой емкости, а также от параметров изоляции обмотки относительно корпуса.

Значения вышеописанных диагностических параметров, в отличие от индуктивности и активного сопротивления обмотки, в процессе эксплуатации изменяются. Ввиду того что индуктивность обмотки, межвитковая емкость и межвитковое сопротивление образуют колебательный контур, то параметры свободных затухающих колебаний, возникающих в обмотке, пропорциональны значениям этих величин. Если на обмотку подать прямоугольный импульс, то в ней возникнет переходный процесс. Для работоспособной изоляции электродвигателя он имеет вид затухающих колебаний. Таким образом, зная значения параметров затухающих колебаний, таких как амплитуды первого и второго полупериодов и величины первого и второго периодов, можно судить о качестве изоляции электродвигателя. В предлагаемом устройстве для измерения амплитуды колебаний использован пиковый детектор, а для измерения периода - усилитель-ограничитель и измеритель периода. В качестве отсчетного устройства использован вольтметр, а последовательность вывода результата измерения задана блоком управления.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства для оценки технического состояния изоляции обмоток электродвигателя.

Устройство содержит генератор прямоугольных импульсов 1, предназначенный для соединения с началом обмотки исследуемого электродвигателя 2, усилитель-ограничитель 3, измеритель периода 4, пиковый детектор 5, блок управления 6, индикатор режима 7, блок хранения аналогового сигнала 8, вольтметр 9. Начало обмотки электродвигателя 2 связано с выходом генератора прямоугольных импульсов 1, а конец обмотки электродвигателя 2 связан с параллельными входами усилителя-ограничителя 3 и пикового детектора 5. Выход усилителя-ограничителя 3 соединен с входом измерителя периода 4. Первый, второй и третий входы блока управления 6 соединены, соответственно, с выходами измерителя периода 4, пикового детектора 5, генератора прямоугольных импульсов 1. Первый и второй выходы блока управления 6 соединены, соответственно, с входами блока хранения аналогового сигнала 7 и блока индикации 8. Вольтметр 9 присоединен к выходу блока хранения аналогового сигнала 7.

Усилитель-ограничитель 3 описан в книге Горошкова Б.И. Элементы радиоэлектронных устройств: Справочник. - М.: Радио и связь, 1988. - С. 141, рис. 11.18а. В основу работы измерителя периода 4 положен принцип преобразования временных параметров сигнала в напряжение (см. Бирюков С.А. Цифровые устройства на МОП-интегральных микросхемах. - М.: Радио и связь, 1990. - С. 165). Конструкция пикового детектора 5 рассмотрена в книге Горошкова Б.И. Элементы радиоэлектронных устройств: Справочник. - М.: Радио и связь, 1988. - С. 98, рис. 6.19. Блок управления 6 состоит из нескольких аналоговых коммутаторов, в качестве которых используются микросхемы КР590 и КН8 (см. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник/ С.В. Якубовский, Л. Н. Ниссельсон, В.И. Кулешова и др.; Под ред. С.В. Якубовского. - М.: Радио и связь, 1990. - С. 447). Блок индикации 8 описан в книге Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справочник/ В.И. Иванов, А.И. Аксенов, А.М. Юшин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - С. 160, а блок хранения аналогового сигнала - в книге Горошкова Б.И. Элементы радиоэлектронных устройств: Справочник. - М.: Радио и связь, 1988. - С. 174, рис. 13.56.

Устройство для оценки технического состояния изоляции обмоток электродвигателя работает следующим образом.

С генератора прямоугольных импульсов 1 диагностический сигнал параллельно подается на начало обмотки электродвигателя 2 и в блок управления 6 для синхронизации его работы. С конца исследуемой обмотки диагностический сигнал параллельно поступает на входы усилителя-ограничителя 3 и пикового детектора 5. В усилителе-ограничителе 3 сигнал усиливается. С выхода усилителя-ограничителя 3 сигнал поступает на измеритель периода 4. Пиковый детектор 5 выделяет амплитуды первого и второго полупериодов колебаний и измеряет их. Блок управления 6 автоматически управляет передачей измерительной информации от измерителя периода 4 и пикового детектора 5 к блоку хранения аналогового сигнала 7. Блок хранения аналогового сигнала 7 преобразует полученную информацию в удобную для последующих преобразований, то есть воспринимаемую вольтметром 9. Предлагаемое устройство измеряет следующие диагностические параметры: амплитуды первого и второго полупериодов и величины первого и второго периодов затухающего колебательного процесса в обмотке электродвигателя. Информацию о том, какая величина измеряется, показывает блок индикации 8. Оценку технического состояния изоляции обмоток электродвигателя производят путем сравнения измеренных значений с известными эталонными значениями.

Достоинствами предлагаемого устройства являются простота, малые габаритные размеры, удобство в использовании, высокая достоверность и точность оценки получаемых результатов.

Формула изобретения

Устройство для оценки технического состояния изоляции обмоток электродвигателя, содержащее генератор прямоугольных импульсов, предназначенный для соединения с обмоткой электродвигателя, и вольтметр, отличающееся тем, что в него введены параллельно связанные входами с концом обмотки электродвигателя усилитель-ограничитель и пиковый детектор, а также измеритель периода, вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя, блок управления, первый и второй входы которого подключены к выходам измерителя периода и пикового детектора, третий вход - к выходу генератора прямоугольных импульсов, а первый выход - к входу дополнительно введенного в устройство блока хранения аналогового сигнала, выход которого соединен с вольтметром, и блок индикации, присоединенный к второму выходу блока управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1