Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра

Изобретение относится к электроизмерительной техник, в частности к устройствам для контроля качества изоляции, характеризуемого ее пробивным напряжением, и может быть использовано в средствах для диагностики состояния изоляции асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра содержит микроконтроллер 1 (МК 1), делитель напряжения 2, управляемый источник опорного напряжения 3, первый ключ 4, индикатор 5, источник постоянного напряжения 6, диагностируемую обмотку электродвигателя 7, второй ключ 8, образцовую индуктивность 9, полупроводниковый диод 10 и конденсатор 11. Второй вывод источника постоянного напряжения 6 подключен к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя 7 и образцовой индуктивности 9, вторые выводы которых соединяются со вторым выводом второго ключа 8, который может находиться либо в «нижнем» положении - подключается диагностируемая обмотка 7, либо в «верхнем» - включаются образцовая индуктивность 9 и анод полупроводникового диода 10, катод которого соединен с первой обкладкой конденсатора 11. Первый вывод второго ключа 8 подключен ко вторым выводам первого ключа 4 и делителя напряжения 2. Вывод управления первого ключа 4 подключен к МК 1, вход управления источника опорного напряжения 3 подключен в выходу широтно-импульсного модулятора МК 1, выход источника опорного напряжения 3 подключен к первому входу аналогового компаратора МК 1, ко второму входу аналогового компаратора МК 1 подключен средний вывод делителя напряжения 2, первый крайний вывод которого соединен с первыми выводами первого ключа 4 и источника постоянного напряжения 6, а также со второй обкладкой конденсатора 11. Индикатор 5 подключен к выходу соответствующего порта МК 1. Измеряемое сопротивление изоляции подключается к обкладкам конденсатора 11. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя за счет организации измерения сопротивления изоляции, т.е. реализации функций мегомметра. 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам для контроля качества изоляции, характеризуемого ее пробивным напряжением, и может быть использовано для построения средств диагностики всех видов изоляции электродвигателя: межвитковой, межобмоточной, между обмоткой и корпусом, а также измерения сопротивления изоляции.

Уровень техники

В результате старения изоляции обмотки асинхронного двигателя снижается ее пробивное напряжение и сопротивление, что в свою очередь ведет к внезапному отказу двигателя. Для своевременного предупреждения повреждения изоляции необходима ее диагностика, т.е. контроль качества (состояния) межвитковой изоляции.

Известно устройство для измерения емкости и диэлектрических потерь конденсаторного датчика, содержащее микроконтроллер (МК), индикатор, два генератора, времязадающие RC-цепи генераторов. В качестве одного емкостного элемента применен конденсаторный датчик, между обкладками которого находится изоляционный материал. МК в определенной последовательности с помощью управляемых ключей подключает известные по сопротивлению резисторы времязадающих RC-цепей, измеряет постоянную времени RC-цепей и рассчитывает сопротивление изоляционного материала, значение которого выводит на индикатор (см. пат. РФ №2258232, кл. G01R 27/26).

Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности: устройство не позволяет контролировать состояние межвитковой изоляции индуктивностей.

Известно микроконтроллерное устройство для диагностики изоляции обмотки асинхронного двигателя, содержащее источник постоянного напряжения, МК, индикатор, ключ, управляемый источник опорного напряжения, делитель напряжения и обмотку электродвигателя, причем индикатор подключен к МК, вывод управления ключом подключен к МК, первый вывод ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первому выводу обмотки электродвигателя, второй вывод которой подключен ко второму выводу ключа, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к широтно-импульсному модулятору (ШИМ) МК, крайние выводы делителя напряжения подключены к выводам ключа, средний вывод делителя напряжения подключен к первому входу аналогового компаратора МК, ко второму входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения (см. пат. РФ №2428707, кл. G01R 27/26).

Недостаток известного решения - низкая точность измерения - устройство не имеет образцовой (эталонной) индуктивности для проведения его поверки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и принятое авторами за прототип является микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя, содержащее источник постоянного напряжения, микроконтроллер, индикатор, первый управляемый ключ, второй ключ, делитель напряжения, управляемый источник опорного напряжения, диагностируемую обмотку электродвигателя и образцовую индуктивность, причем индикатор подключен к микроконтроллеру, вывод управления первым управляемым ключом подключен к микроконтроллеру, первый вывод этого же ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу микроконтроллера, крайние выводы делителя напряжения подключены к выводам первого управляемого ключа и первому выводу второго ключа, второй вывод которого имеет два положения - «верхнее» и «нижнее» для подключения вторых выводов диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, средний вывод делителя напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, к первому входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения (см. пат. РФ №2546827, кл. G01R 27/26).

Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности: устройство не позволяет измерять сопротивление изоляции между обмотками и между обмоткой и корпусом.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к расширению функциональных возможностей устройства диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя за счет организации измерения сопротивления изоляции, т.е. реализации функций мегомметра.

Технический результат достигается тем, что в микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра, содержащее источник постоянного напряжения, микроконтроллер, индикатор, первый ключ, второй ключ, диагностируемую обмотку электродвигателя, образцовую индуктивность, управляемый источник опорного напряжения и делитель напряжения, причем индикатор подключен к микроконтроллеру, вывод управления первого ключа подключен к микроконтроллеру, первый вывод первого ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу микроконтроллера, крайние выводы делителя напряжения подключены к выводам первого ключа, средний вывод делителя напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, к первому входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения, второй вывод первого ключа подключен к первому выводу второго ключа, второй вывод второго ключа подключен ко второму выводу диагностируемой обмотки электродвигателя, третий вывод второго ключа подключен ко второму выводу образцовой индуктивности, введены полупроводниковый диод и конденсатор, причем ко второму выводу образцовой индуктивности подключен анод полупроводникового диода, катод которого подключен к первой обкладке конденсатора, вторая обкладка которого подключена ко второй клемме источника постоянного напряжения.

Краткое описание чертежей

На чертеже представлена структурная схема микроконтроллерного устройства диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра.

Осуществление изобретения

Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра содержит МК 1, делитель напряжения 2, управляемый источник опорного напряжения 3, первый ключ 4, индикатор 5, источник постоянного напряжения 6, диагностируемую обмотку электродвигателя 7, второй ключ 8, образцовую индуктивность 9, полупроводниковый диод 10 и конденсатор 11.

Второй вывод источника постоянного напряжения 6 подключен к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя 7 и образцовой индуктивности 9, вторые выводы которых соединяются со вторым выводом второго ключа 8, который может находиться либо в «нижнем» положении - подключается диагностируемая обмотка 7, либо в «верхнем» - включаются образцовая индуктивность 9 и анод полупроводникового диода 10, катод которого соединен с первой обкладкой конденсатора 11. Первый вывод второго ключа 8 подключен ко вторым выводам первого ключа 4 и делителя напряжения 2. Вывод управления первого ключа 4 подключен к МК 1, вход управления источника опорного напряжения 3 подключен в выходу широтно-импульсного модулятора (не показан) МК 1, выход источника опорного напряжения 3 подключен к первому входу аналогового компаратора (не показан) МК 1, ко второму входу аналогового компаратора МК 1 подключен средний вывод делителя напряжения 2, первый крайний вывод которого соединен с первыми выводами первого ключа 4 и источника постоянного напряжения 6, а также со второй обкладкой конденсатора 11. Индикатор 5 подключен к выходу соответствующего порта МК 1.

Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра работает следующим образом.

МК 1 устанавливает с помощью внутреннего широтно-импульсного модулятора (не показан) на выходе управляемого источника опорного напряжения 3 заданный уровень опорного напряжения и замыкает ключ 4. Ключ 8 находится в «верхнем» положении, т.е. включена образцовая индуктивность 9. По цепи: второй вывод источника постоянного напряжения 6, индуктивность 9, ключ 4, первый вывод источника постоянного напряжения 6 протекает нарастающий ток. В определенный момент МК 1 размыкает ключ 4, на выводах индуктивности 9 возникает ЭДС самоиндукции, которая приложена к делителю напряжения 2. Если напряжение на выходе делителя превысит опорное, то аналоговый компаратор МК 1 поменяет на выходе логический уровень, по этому сигналу МК 1 оценивает значение амплитуды ЭДС самоиндукции. В образцовой индуктивности отсутствуют дефекты в межвитковой изоляции, и значение ЭДС самоиндукции будет максимальным. Это значение запоминается МК.

Далее ключ 8 переводится в «нижнее» положение, т.е. подключена диагностируемая обмотка электродвигателя. По цепи: второй вывод источника постоянного напряжения 6, обмотка электродвигателя 7, ключ 4, первый вывод источника постоянного напряжения 6 протекает нарастающий ток. В определенный момент МК 1 размыкает ключ 4, на выводах индуктивности 7 возникает ЭДС самоиндукции, которая приложена к делителю напряжения 2. Если межвитковая изоляция содержит дефекты, снижающие значение пробивного напряжения, а также обладает малым сопротивлением, то часть энергии, запасенной в индуктивности после размыкания ключа 4, рассеется в виде тепла на сопротивлениях межвитковой изоляции. В этом случае ЭДС самоиндукции будет ниже значения, установленного с помощью образцовой индуктивности, и аналоговый компаратор не поменяет логический уровень на выходе.

Затем МК 1 переходит к следующему циклу измерения амплитуды ЭДС самоиндукции. МК 1 снижает напряжение на выходе управляемого источника опорного напряжения 3 и вновь замыкает ключ 4, цикл повторяется до тех пор, пока МК 1 не определит значение амплитуды ЭДС самоиндукции, которое выводит на цифровой индикатор 6. По значению амплитуды ЭДС самоиндукции производится оценка состояния изоляции.

Реализация функции мегомметра осуществляется следующим образом.

Измеряемое сопротивление изоляции подключается к обкладкам конденсатора 11 (на чертеже измеряемое сопротивление не показано). Ключ 8 находится в «верхнем» положении, т.е. включена образцовая индуктивность 9. МК 1 периодически замыкает/размыкает ключ 4, на выводах индуктивности 9 возникают импульсы ЭДС самоиндукции, которая приложена к делителю напряжения 2, а также к аноду полупроводникового диода 10 и ко второй обкладке конденсатора 11. Конденсатор 11 заряжается под действием положительных импульсов ЭДС самоиндукции до определенного значения. Если контролируемое сопротивление изоляции, к которой приложено напряжение конденсатора 11, имеет высокое значение, то напряжение конденсатора 11 будет равно максимальному значению амплитуды импульсов ЭДС самоиндукции. Это значение напряжения МК1 фиксирует, используя ранее описанный алгоритм измерения ЭДС самоиндукции. Если контролируемое сопротивление изоляции, к которой приложено напряжение конденсатора 11, имеет низкое значение, то напряжение конденсатора также будет иметь низкое значение. Таким образом, напряжение на конденсаторе, приложенное к контролируемой изоляции, будет определяться значением сопротивления контролируемой изоляции. Так как МК 1 измеряет напряжение на конденсаторе 11, то по определенному алгоритму МК 1 определяет значение сопротивления контролируемой изоляции, таким образом, реализуется функция мегомметра.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет преимущество - расширены функциональные возможности устройства диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя за счет организации измерения сопротивления изоляции, т.е. реализации функций мегомметра.

Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра, содержащее источник постоянного напряжения, микроконтроллер, индикатор, первый ключ, второй ключ, диагностируемую обмотку электродвигателя, образцовую индуктивность, управляемый источник опорного напряжения и делитель напряжения, причем индикатор подключен к микроконтроллеру, вывод управления первого ключа подключен к микроконтроллеру, первый вывод первого ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу микроконтроллера, крайние выводы делителя напряжения подключены к выводам первого ключа, средний вывод делителя напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, к первому входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения, второй вывод первого ключа подключен к первому выводу второго ключа, второй вывод второго ключа подключен ко второму выводу диагностируемой обмотки электродвигателя, третий вывод второго ключа подключен ко второму выводу образцовой индуктивности, отличающееся тем, что в него введены полупроводниковый диод и конденсатор, причем ко второму выводу образцовой индуктивности подключен анод полупроводникового диода, катод которого подключен к первой обкладке конденсатора, вторая обкладка которого подключена ко второй клемме источника постоянного напряжения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения диэлектрической проницаемости и влажности материалов при помощи устройства влагомер-диэлькометр, которое содержит электронный блок, измерительную ячейку и первичный преобразователь, представляющий собой отрезок длинной линии, образованный металлическим прутком и металлическим основанием, при этом измерительная ячейка конструктивно совмещена с первичным преобразователем и содержит детектор, подключенный непосредственно к входу первичного преобразователя.

Изобретение относится к измерению потенциала земли. Способ измерения электрического потенциала земли, включающий этапы: размещения измерительной пластины в непосредственной близости от земли, но с обеспечением электрохимического разделения указанной пластины и земли при помощи барьера, причем измерительная пластина имеет оперативную емкостную связь с землей; измерения электрического потенциала земли при помощи измерительной пластины; подачи первого сигнала, представляющего потенциал, измеренный измерительной пластиной, на усилитель, содержащий по меньшей мере один каскад; и сравнения потенциала, измеренного измерительной пластиной, с опорным напряжением.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям погонной емкости одножильного электрического провода в процессе его производства. Способ заключается в создании гармонического электрического поля между участком поверхности изоляции провода и заземленной электропроводящей жилой посредством помещенного в воду трубчатого измерительного преобразователя, через который перемещают контролируемый провод, с измерительным и двумя обеспечивающими однородность электрического поля на его краях дополнительными защитными электродами, измерении при известных амплитуде и частоте приложенного к электродам гармонического напряжения силы тока, протекающего через измерительный электрод, и суммарной силы тока, протекающего через все электроды измерительного преобразователя, и определении значения погонной емкости по формуле: где Ix - сила тока, протекающего через измерительный электрод; I1 - суммарная сила тока, протекающего через все электроды измерительного преобразователя; С0(I1) и k(I1) - экспериментально определенные функции тока I1.

Изобретение относится к измерительной технике и метрологии, а именно к технике измерения электрической емкости на постоянном электрическом токе, измеряемой путем счета электронов.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения физических параметров материала, в том числе и при экстремальных температурах. Способ включает в себя измерение напряжения зондирующего сигнала во входной цепи первичного преобразователя, заполняемого контролируемым материалом, причем первичный преобразователь выполнен в виде отрезка длинной линии.

Использование: для определения комплексной диэлектрической проницаемости материалов с помощью электромагнитных волн. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит отрезок металлической волноводной линии передачи, плоскопараллельную пластину и дополнительно введены второй отрезок металлической волноводной линии передачи, снабженный фланцами с обоих концов, одинакового внутреннего поперечного сечения с первым отрезком металлической волноводной линии передачи, варакторный диод, внутренняя часть второго отрезка металлической волноводной линии передачи заполнена диэлектриком, плоскопараллельная пластина выполнена из металла и снабжена окном с размерами, равными размерам внутреннего поперечного сечения отрезка металлической волноводной линии передачи, металлические выводы варакторного диода и плоскопараллельная пластина разделены изолятором, плоскопараллельная пластина и фланец одного конца второго отрезка металлической волноводной линии передачи соединены между собой механически, длина второго отрезка металлической волноводной линии передачи кратна половине длины электромагнитной волны во втором отрезке металлической волноводной линии передачи с диэлектриком.

Техническое решение относится к измерительной технике и предназначено для измерения диэлектрической проницаемости и влажности материала. Способ включает в себя измерение напряжения зондирующего сигнала во входной цепи первичного преобразователя, заполняемого контролируемым материалом, причем первичный преобразователь выполнен в виде короткозамкнутого на конце отрезка длинной линии.

Изобретение относится к области сварочного производства. Представленные устройство и способ могут быть использованы для определения во время процесса сварки индуктивности сварочного кабеля на основе измерения размаха пульсации напряжения на выходных сварочных клеммах при переключении силовых полупроводниковых переключателей.

Группа изобретений относится к медицине и может быть использована для емкостного измерения физического движения в пациенте, который содержит изменяющиеся во времени статические заряды.
Предложен способ определения диэлектрической проницаемости и толщины твердых образцов на металле. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения толщины и диэлектрической проницаемости материала на металле.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для построения средств измерения физических величин с помощью емкостных датчиков. Измерительный преобразователь емкость-напряжение содержит емкостный датчик, переходной конденсатор, источник опорного напряжения, генератор импульсов, масштабный преобразователь, первый двухпозиционный переключатель, первый операционный усилитель с конденсатором в цепи обратной связи, опорный конденсатор, второй операционный усилитель с накопительным конденсатором в цепи обратной связи, второй двухпозиционный переключатель. Для достижения технического результата введен усилитель, вход которого подключен к выходу первого операционного усилителя, а выход через переходной конденсатор подключен к входу второго двухпозиционного переключателя. Технический результат - повышение точности преобразования величины емкости в напряжение. 1 ил.

Использование: для оценки свойств исследуемых областей, с использованием «мягкого поля». Сущность изобретения заключается в том, что способ включает: получение информации о приложенных входных сигналах и измеренных выходных сигналах для возбуждаемого объекта с использованием множества преобразователей; формирование матрицы полной проводимости на основе упомянутой информации о приложенных входных сигналах и измеренных выходных сигналах; определение множества моментов с использованием упомянутой матрицы полной проводимости и вычисление распределения свойств возбуждаемого объекта с использованием упомянутого множества моментов. Технический результат: обеспечение возможности повышения точности и скорости визуализации свойств объектов. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх