Устройство контроля узлов вращающихся трансформаторов

 

О П И С АН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическими

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.12.77 (21) 2561343/24-21 (51)M. КЛ.

3 с присоединением заявки Н9 (23) Приоритет

G 01 R 31/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано15,1080. Бюллетень ¹ (53) УДК621. 317.

333 4 621 314 .21.045(088.8) Дата опубликования описания 171080 (72) Автор изобретения

А. П. Гурьев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ УЗЛОВ ВРАЩАЮЩИХСЯ

ТРАНСФОРМАТОРОВ

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для контроля обмотки узлов вращающихся трансформаторов в процессе их изготовления. 5

Известно устройство, содержащее обмотку возбуждения на П-образном сердечнике, компенсационную обмотку и нуль-индикатор (1j.

Недостаток известного устройства 10 заключается в низкой точности контроля.

Наиболее близким по технической сущности является устройство контроля узлбв вращающихся тРансформаторов,- f5 содержащее эталонный ротор, источник переменного напряжения, элемент коммутации и измерительный прибор (2j;

Недостатком этого устройства является низкая достоверность контроля. 70

Кроме того, другой недостаток этого устройства заключается в том, что оно реагирует только на наличие короткозамкнутых витков в обмотках узлов вращающихся трансформаторов, т.е. 25 функциональные возможности данного устройства ограничены.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля и расширение функциональных возможностей. З0

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство-, содержащее эталонный ротор, измерительный прибор и первый источник переменного напряжения, первый полюс которого соединен с первым выводом обмотки возбуждения эталонного ротора, второй вывод которой соединен со входом первой контактной группы первого эле- мента коммутации, первый выход которой соединен со вторым полюсом первого источника переменного напряжения, введены второй источник переменного, напряжения, первый и второй датчики угла, нуль-индикатор и второй элемент коммутации, причем первый полюс второго источника переменного напряжения соединен с первыми входами первого и второго датчиков угла и первым полюсом первого источника переменного напряжения, второй полюс которого соединен с первым и третьим выходами четвертой контактной группы первого элемента .коммутации и третьим выходом второй контактной группы первого элемента коммутации, первый и второй выходы которой соединены с третьим выходом первой контактной группы первого элемента коммутации, с первым выходом третьей контактной группы

771575 первого элемента коммутации и с четвертыми входами первого и второго дат. чиков угла, третьи входы которых соединены соответственно со вторым и третьим выходами третьей контактной группы первого элемента коммутации, вход которой соединен со вторым выводом обмотки возбуждения и вторым выводом квадратурной обмотки эталонного ротора, первый вывод которой соединен со входом второй контактной группы первого элемента коммутации, второй выход первой контактной группы которого соединен со вторым полюсом второго источника переменного напряжения и вторым выходом четвертой контактной группы первого элемента коммутации, вход которой со единен со вторым входом первого датчика угла и вторым входом второго датчика угла, первый выход которого соединен через измерительный прибор со цторым выходом первого датчика угла, первый выход которого соединен со вторым выходом второго датчика угла, а первый вход нуль-индикатора со. единен со входом пятой контактной группы первого элемента коммутации, первый и второй выходы которой со-. единены со входом седьмой контактной группы первого элемента коммутации и первым выводом синусной обмотки контролируемого статора, второй вывод которой соединен со входом первой контактной группы второго элемента коммутации, первый выход которой соединен со вторым входом нуль-индикатора и первым выводом косинусной обмотки контролируемого статора, второй вывод которой соединен со входом второй контактной группы второго элемента коммутации, первый выход. которой соединен с третьим выходом пятой контактной группы первого элемента коммутации и третьим выходом шестой контактной группы первого элемента ком" мутации, первый и второй выходы которой соединены со вторым выходом второй контактной группы второго элемента коммутации и третьим выходом седьмой контактной группы первого элемента коммутации,а вход шестой контактной группы первого элемента коммутации соединен со вторым выходом первой контактной группы второго элемента коммутации.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 фиг 7 — диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит эталонный ротор 1, содержащий обмотку возбуждения 2 и квадратурную обмотку 3, источники переменного напряжения 4и 5, элементы коммутации .6, 7, нуль-индикатор 8, измерительный прибор 9, датчик угла 10, содержащий ротор 11

Измерительную обмотку 12 и сигналь ную обмотку 13, и датчик угла 14, содержащий ротор 15, измерительную обмотку 16 и сигнальную обмотку 17.

Устройство работает следующим образом.

При проверке неперпендикулярности синусной обмотки 18 H косинусной обмотки 19 контролируемого статора 20 последний устанавливают относительно эталонного ротора 1 в рабочее положение, т.е. такое положение, которое имеет место в собранном вращающемся трансформаторе. Элементы коммутации 6, 7 устанавливают в положение A. Затем путем разворота эталонного ротора 1 относительно контролируемого статора 20 добиваются минимального показания нуль-индикатора 8

Соответствующее минимальному показанию нуль-индикатора 8 расположение осей магнитного потока Ф,осей обмотки. возбуждения 2, квадратурной обмотки 3

20 эталонного ротора 1, синусной обмотки

18,косинусной обмотки 19 контролируемого статора 20 показано на фиг. 2.

Углы Н и Р. „определяют смещение оси магнитного потока Ф относительно оси обмотки возбуждения 2 эталонного ротора 1 в случае подключения этой. обмотки к источнику переменного напряжения 4, которое возникает вслед-. ствие электромагнитной связи.обмотки

ЗО возбуждения 2 и квадратурной обмотки

3 соответственно за счет неравномерности магнитной проводимости магнитопровода контролируемого статора 20 и эталонного ротора 1 и наличия корот35 козамкнутых витков в синусной обмотке 18 и косинусной обмотке 19 контролируемого статора 20. Угол Р определяет геометрическую неперпенЯикулярность осей обмоток контролируемОго статора 20 из-за ошибок укладки проводников в пазы. Предполагается, что обмотка возбуждения 2 и квадратурная обмотка 3 эталонного ротора .выполнены без ошибок, т.е. их оси геометрически перпендикулярны, они имеют одинаковое число витков, и у них отсутствуют короткозамкнутые витки. величина угла 8 равна::

1Ь =К вЂ” — bХ 1 где Z„, „„ — соответственно сопротив ление потерь и сопротивление намагничивания обмотки возбуждения 2 и квадратурной обмотки 3;

55 дХ вЂ” их относительная магнитная проводимость за счет неравномерности магнитной проводимости магнитопровода в комплексбО ной форме.

Для вращающихся трансформаторов

Можно принять, что 2 и, 2 + 1„,";-Х, АХ ЖХ (т ° е. чисто веществен ная величина), следовательно, ю.

77157 . где А — коэффициент пропорциональности.

Величина угла 5щ равна

4-Г21А()1 () л 1л. „„ где — магнитная проводимость по 5 осям обмотки возбуждения 2 и квадратурной обмотки 3; частота напряжения возбуждения, сопротивления короткозамкну- 1О .того контура и синусной и косинусной обмоток 18, 19 контролируемого статора 20.

Для короткозамкнутого контура можно принять, что Z< =

=Р, следовательно, с учетом допущения Z<= 8„, 2л +

+Z = X

a — . r, (4)

%1 х R„ где  — коэффициент пропорциональности.

Величина ; равна .

Ь%л >

2 где W — число витков синусной или косинусной обмоток 18, 19 контролируемого статора 20; дйЛ вЂ” ошибка укладки проводников синусной и косинусной обмо- 30 ток 18, 19, вызывающая геометрическую неперпендикулярность последних.

Элемент коммутации 7 переводят в положение В, затем путем разворота 35 ротора 11 датчика угла 10 добиваются минимального показания нуль-индикатора 8 новое расположение оси магнитного потока ФЛ (фиг. 3). Здесь величина рН согласно соотношению (2) 40 равна: у 1 л Н=А и х„„ (6) где п — коэффициент, равный отношению частоты источника переменного напряжения 5 и частоты источ- 45 ника переменного напряжения 4.

Величина угла рw согласно соотно1

1 шению (4) равна: 1 . о и 1=В ч, (7) So

Следовательно, она не зависит от частоты источника переменного напряжения 4, 5.

Величина Ьл;(л, определяющая смещение оси магнитного потока за счет изменения частоты источника переменного напряжения 5, равна

1н (ъ -Р -Р = (. (8)

®л и

С другой стороны, величину ьЫ.л можно записать в следующем виде . б0 ad. ), =, (9)

b (Рл U

5 где ьФ вЂ” дополнительный магнитный поток по оси квадратурной обмотки 3;

05 — напряжение источника пере менного напряжения 5;

О„ — напряжение сигнальной об- мОтки 13.

На основе соотношений (8) и (9) напряжение измерительной обмотки 12 равно: (1О)

1Ъ где W, W< — соответственно число витков измерительной обмотки 12 и сигнальной обмотки 13.

Элемент коммутации 7 переводят в положение С, затем путем разворота ротора 15 датчика угла 14 добиваются минимального показания нуль-индикатора 8. Соответствующее минимальному показанию нуль-индикатора 8 новое расположение оси магнитного потока Ф показано на фиг. 4.

Величина угла ьО(неравна:

biz= 215H+l3w +Pyw . (11) л 2 другой стороны, величину а42можно записать в следующем виде:

4где ьФ2 — дополнительный магнитный поток по оси обмотки возбуждения 2;

U — напряжение источника пере4менного напряжения 4;

U — напряжение сигнальной обЛ7 мотки 17.

На основе соотношений (1i) и (12) напряжение измерительной обмотки 16 равно: л6 ) Ь= )4 (2 Н+ Ъл l Èz) а„„(13) где У 6, И1 — соответственное число витков измерительной и сигнальной обмоток 16 и 17.

С учетом соотношений (13) и (10) и изменения напряжения питания датчика угла 10 показание измерительного прибора 9 равно

9 4 н 4ъ к (л ч

Юль И2 2.н

При условии соотношение 14 имеет вид:

Ug = (и„ / 2)U4 (15) . При постоянной величине напряжения питания U4 измерительный прибор

9 можно отградуировать непосредственно в угловых минутах, характеризующих суммарную неперпендикулярность синусной и косинусной обмоток 18, 19 контролируемого статора 20 за счет наличия короткозамкнутых витков (угол ф чл ) и- за счет ошибок укладки витков S пазы (угол P w2) .

При проверке разности коэффициентов трансформации элемент коммутации 7 устанавливают в положение,А.

Элемент коммутации 6 устанавливают в положение B. Затем путем разворота эталонного ротора 1 отн - ельно конт771575 ролируемого статора 20 добиваются минимального показания нуль-индикатора 8. Соответствующее минимальному показанию нуль-индикатора 8 расположение осей магнитного потока Ф и обмоток показано на Фиг. 5. Изображен ные здесь синусные и косинусные обмотки 18, 19 контролируемого статора неперпендикулярны. Угол а(определяют из условия: соф -(ь„ )+д „ +8 „ )соъ(9о -с )ьД=О,(Ць) ф .где б „ — приведенное значение разК ч ности коэффициентов трансформации синусной и косинусной обмоток 18, 19 за счет наличия короткозамкну- тых витков;

d — приведенное значение раз» и ности коэффициентов трансформации синусной и косинусной обмоток 18 и 19 за 2р счет неравенства числа витков.

После преобразований имеем: с(. =45 <(Ь вЂ” =(бк (дквп) (17)

Величина Р„,„„ по аналогии с величиной Pw 1соотношение 4) рав "i Xo на: д

30 где С вЂ” коэффициент пропорциональнос ти.

Величина d по аналогии с вели»wz чиной Р и (соотношение 5i равна:

35 кч где aM — ошибка укладки витков синусной и косинусной обмоток 18, 19, вызывающая разность коэффициентов трансформации. 40

Элемент коммутации 7 устанавливают в положение В, затем путем разворота ротора 11 датчика угла 10 добиваются минимального показания нуль 4 индикатора 8.. Соответствующее минимальному показанию нуль-индикатора 8 новое расположение оси магнитного по. тока Ф показано на фиг. 6. Так как величины д» и сГ»щ остаются постоянными при изменении частоты пере менного напряжения, то значения . бурй,определяются соответственно по соотношениям (6) и (9). Напряжение измерительной обмотки 12 датчика уг ла 0 определяется по соотношению

55 (10}.

Элемент коммутации 7 переводят в положение С, затем путем разворота ротора 15 датчика угла 14 добиваются 6Р минимального показания нуль-индикатора 8. Соответствующее минимальному показанию нуль-индикатора 8 новое расположение оси магнитного потока Ф показано на фиг. 7. 45

Величину угла А 2 определяют из условия:

СО5 (90 -д. ++ad. (10)

-(d i d )os(a -йд. qp,„\=0

После преобразований имеем: дА =а „-(d -Ю ) (21) к 2

С учетом соотношений i12) и (21) напряжение измерительной обмотки 16 равно:

Показание измерительного прибора на основе соотношений (10) и (22) равно:

9=04 И 1Н & Ъ ЗИ КМ4„1 » М ЖП

После упрощений, связанных с ра2н нее принятыми числами витков = — р 06 и-4 — 1, имеем:

"9 (-).4Ф»а "

Таким образом, показание измерительного прибора 9 пропорционально суммарной разности коэффициентов трансформации синусной и косинусной обмоток 18, 19 за счет наличия коротко замкнутых витков (дк,д,) и за счет ошибок укладки витков в пазы (д»,„ ).

Для обеспечения высокой точности предлагаемого устроиства коэффициент и следует принять равным 2-3. При меньших значениях указанного коэффиI циента разность углов (Н и Рн относительно мала, что приводит к относительному возрастанию ошибки измере-! ния разности углов (и )Ън в конечном результате проверки. При больших значениях коэффициента и величина угла Н может не соответствовать расчетной из-за различного ряда эффектов, связанных с увеличением частоты переменного напряжения питания вращающегося трансформатора, таких, как увеличение емкостных связей обмоток, потери в стали, появлзние резонансных явлений и так далее.

Использование устройства контроля узлов вращающихся трансформаторов обеспечивает возможность одновременной проверки наличия короткозамкнутых витков и ошибок укладки витков обмотки в пазы.

Формула изобретения

Устройство контроля узлов вращающихся трансформаторов, содержащее эталонный ротор, измерительный прибор и первый источник переменного напряжения, первый полюс которого соединен с первым выводом обмотки возбуждения эталонного ротора, второй вывод которой соединен со входом первой контактной группы первого элемента коммутации; первый выход которой соединен со вторым полюсом первого источника переменного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

771575 целью повышения достоверности контроля и расширения функциональных возможностей, в него введены второй источник переменного напряжения, первый и второй датчики угла, нуль-индикатор и второй элемент коммутации, причем первый полюс второго источника переменного напряжения соединен с первыми входами первого и второго датчиков угла и первым полюсом первого источника переменного напряжения, второй полюс которого соединен с первым и третьим выходами четвертой кон тактной группы первого элемента коммутации и третьим выходом второй контактной группы первого элемента коммутации, первый и второй выходы ко- 15 торой соединены с третьим выходом первой контактной группы первого элемента коммутации, с первым выходом третьей контактной группы первого элемента коммутации и с четвертыми вхо- .щ дами первого и второго датчиков угла, третьи входы которых соединены соответственно со вторым и третьим выходами третьей контактной группы первого элемента коммутации, вход которой соединен со вторым выводом обмотки возбуждения и вторым выводом квадратурной обмотки эталонного ротора, первый вывод которой соединен со входом второй контактной группы первого элемента коммутации, второй выход пер-ЗО вой контактной группы которого соединен со вторым полюсом второго источника переменного напряжения и вторым выходом четвертой контактной группы первого элемента коммутации, вход 35 которой соединен со вторым входом первого датчика угла и вторым входом второго датчика угла, первый выход которого соединен через измерительный прибор со вторым выходом первого датИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское

Р 140892, кл. G

2. Авторское

Р 504991, кл. G (прототип); свидетельство СССР

01 R 31/06, 1959. свидетельство СССР

01 R 33/12, 1973 чика угла, первый выход которого соединен со вторым выходом второго датчика угла, а первый вход нуль-индикатора соединен со входом пятой контактной группы первого элемента коммутации, первый и второй выходы которой соединены со входом седьмой контактной группы первого элемента коммутации и первым выводом синусной обмотки контролируемого статора, второй вывод которой соединен со входом ,первой контактной группы второго элемента коммутации, первый выход которой соединен со вторым входом нульиндикатора и первым выводом косинусной обмотки контролируемого статора, второй вывод которой соединен со входом второй контактной группы второго элемента коммутации, первый выход которой соединен с третьим выходом пятой контактной группы первого элемента коммутации и третьим выходом шестой контактной группы первого элемента коммутации, первый и второй выходы которой соединены со вторым выходом второй контактной группы второго элемента коммутации и третьим выходом седьмой контактной группы первого элемента коммутации, а вход шестой контактной группы первого элемента коммутации соединен со вторым выходом первой контактной группы второго элемента коммутации.

771575

Аи н+Уеа

Nut.7

Составитель С. Бычков

Редактор Е.. Абрамова Тех ед Н.Граб

Корректор С. Шекмар

Подписное

Заказ 6688/57 Тираж 1019

ВН; ИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4