Способ определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках

Предложенное изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при определении короткозамкнутых витков в обмотках электрических машин. Задачей настоящего изобретения является создание способа, который позволит достоверно выявлять короткозамкнутые витки в обмотках с массивным стальным каркасом, например в соленоидах, в обмотках шаговых двигателей. Предложенный способ определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках заключается в том, что подают напряжение изменяющейся частоты, измеряют параметры резонансного контура обмоток и судят о наличии коротких замыканий по частотному максимуму измеряемого параметра. При этом напряжение изменяющейся частоты подают на одну из обмоток, резонансный контур образуют между двумя обмотками посредством создания магнитной связи между ними и соединения с заземлением двух выводов обмоток, а в качестве измеряемого параметра резонансного контура используют добротность. 2 ил.

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при определении короткозамкнутых витков в обмотках электрических машин.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является способ определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках (авторское свидетельство СССР №928259, МПК G01R 31/06, 1982 г.). В известном способе определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках подают напряжение изменяющейся частоты, измеряют параметры резонансного контура обмоток и судят о наличии коротких замыканий по частотному максимуму измеряемого параметра.

Напряжение изменяющейся частоты подают на три обмотки таким образом, чтобы цепь замыкалась через распределенные емкости обмоток. При этом в качестве измеряемого параметра резонансного контура, который образован обмотками (индуктивностями и распределенными емкостями обмоток), используют разность напряжений, снимаемых с двух обмоток. При отсутствии дефекта в обмотке имеет место самый низкий частотный максимум, а при наличии короткозамкнутого витка величина первого частотного максимума увеличивается примерно на порядок.

Недостатком известного способа является невысокая достоверность определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках с массивным стальным каркасом. Это объясняется тем, что стальной каркас, являясь мощным короткозамкнутым витком, создает в обмотке большие электрические потери, на фоне которых потери, вызванные единичным короткозамкнутым витком, значительно меньше и зависят от положения короткозамкнутого витка относительно стенок каркаса. Поэтому достоверно обнаружить потери, вызванные короткозамкнутым витком в обмотке, невозможно.

Задачей настоящего изобретения является создание способа, который позволит достоверно выявлять короткозамкнутые витки в обмотках с массивным стальным каркасом, например в соленоидах, в обмотках шаговых двигателей.

Техническим результатом настоящего изобретения является высокая чувствительность к наличию короткозамкнутых витков, что позволяет обнаружить с одинаковой достоверностью как единичный, так и большой массив короткозамкнутых витков вне зависимости от их положения относительно каркаса обмотки. Это объясняется тем, что в качестве измеряемого параметра используют добротность резонансного контура, образованного взаимной индуктивностью обмоток и их распределенными емкостями. Причем взаимная индуктивность обладает свойствами виртуального индуктивного элемента с идеальными параметрами, у которого добротность достигает 10000, тогда как у реальных высококачественных индуктивных элементов добротность не превышает 800.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках, при котором подают напряжение изменяющейся частоты, измеряют параметры резонансного контура обмоток и судят о наличии коротких замыканий по частотному максимуму измеряемого параметра, напряжение изменяющейся частоты подают на одну из обмоток, при этом резонансный контур образуют между двумя обмотками посредством создания магнитной связи между ними и соединения с заземлением двух выводов обмоток, а в качестве измеряемого параметра резонансного контура используют добротность.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена электрическая схема устройства, реализующего способ определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках, на фиг.2 изображена эквивалентная схема включения резонансного контура.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения изменяющейся частоты, измеритель 2 напряжения, измеритель 3 тока, вычислитель 4 добротности и дисплей 5. Генератор 1, измеритель 2 напряжения, измеритель 3 тока соединены с вычислителем 4 добротности, в качестве которого может быть использован микропроцессор. Вычислитель 4 соединен с дисплеем 5. Генератор 1 синусоидального напряжения изменяющейся частоты, измеритель 2 напряжения, измеритель 3 тока, вычислитель 4 добротности и дисплей 5 могут быть конструктивно объединены в виде единого измерительного прибора, например измерителя добротности Е4-11 (Е4-13) или измерителя имметанса Е7-20.

Способ осуществляют следующим образом.

Производят контроль одновременно двух одинаковых электрических обмоток 6, 7, например, шагового двигателя. Обмотки 6, 7 располагают с образованием магнитной связи между ними. Например, размещают обмотки соосно и вблизи, с обеспечением механического контакта между каркасами, или, например, располагают обмотки на общем магнитопроводе и т.п. Два вывода 8, 9 обмоток 6, 7 соединяют между собой и подключают к общему проводу (заземляют). Генератор 1 подключают к выводу 10 обмотки 6. Измеритель 2 напряжения подключают к выводу 10 обмотки 6 и к выводу 11 обмотки 7. Измеритель 3 тока подключают к выводу 11 обмотки 7. Устанавливают частоту, например, 1 кГц и амплитуду напряжения, например, 1 В на выходе генератора 1 и поддерживают выбранные величины на постоянном уровне. Затем производят измерения добротности на установленной частоте. Ток генератора 1, проходя по обмотке 6, создает переменное магнитное поле, взаимодействующее с обмоткой 7. Магнитная связь обмоток 6, 7 характеризуется взаимной индуктивностью, которая обладает свойствами виртуального индуктивного элемента L_m, напряжение на котором измеряется измерителем 2, а ток, проходящий через него, - измерителем 3. Распределенная (паразитная) емкость C₁ между выводами 8, 10 обмотки 6 и распределенная (паразитная) емкость С₂ между выводами 9, 11 обмотки 7 соединены последовательно, подключены параллельно виртуальному индуктивному элементу L_m и образуют резонансный контур, что проиллюстрировано на эквивалентной схеме включения резонансного контура (фиг.2). Вычислитель 4 по сигналам генератора 1, измерителя 2 напряжения, измерителя 3 тока определяет величину добротности резонансного контура, которая отображается на дисплее 5. После этого дискретно изменяют частоту генератора 1 и находят частотный максимум добротности, подавая напряжение переменной частоты на обмотку 6. О дефектах в обмотке судят по частотному максимуму добротности резонансного контура проверяемых обмоток 6, 7. Если ни одна из катушек 6, 7 не содержит короткозамкнутых витков, то величина добротности будет близка к максимуму, а при наличии хотя бы одного короткозамкнутого витка в одной из обмоток 6, 7 величина добротности снизится в несколько десятков раз. Наличие в одной из обмоток 6, 7 короткозамкнутого витка представлено на эквивалентной схеме включения резонансного контура (фиг.2) в виде сопротивления потерь R_пот.Для обеспечения стабильности показаний измерения целесообразно проводить на частотах вблизи максимума добротности, например, при величинах добротности 0.4-0.7 от максимальной величины.

Способ определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках, при котором подают напряжение изменяющейся частоты, измеряют параметры резонансного контура обмоток и судят о наличии коротких замыканий по частотному максимуму измеряемого параметра, отличающийся тем, что напряжение изменяющейся частоты подают на одну из обмоток, при этом резонансный контур образуют между двумя обмотками посредством создания магнитной связи между ними и соединения с заземлением двух выводов обмоток, а в качестве измеряемого параметра резонансного контура используют добротность.