Устройство для обнаружения виткового замыкания в трехфазной обмотке электрической машины

 

Использование: относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для обнаружения виткового замыкания в обмотках трехфазных электрических машин в процессе их изготовления и эксплуатации. Сущность изобретения: устройство содержит генератор 1 напряжения регулируемой частоты, резисторы 3, 4, сумматор 5, амплитудный детектор 6, вольтметр 7, дополнительный сумматор 8, дополнительный детектор 9, экстрематор 10, триггер 11, ключ 12, генератор 13 тактовых импульсов , счетчик 14 адреса, цифроаналоговый преобразователь 15. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 01 Й 31/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Itn

1 4 (Ql 4

О

О (21) 4854462/21 (22) 26.07.90 (46) 30.09.92. Бюл. М 36 (71) Хозрасчетный научно-производственный центр "Радуга" (72) П.В.Кравченко, В.С.Лупиков и B.Í.×åревань (56) Авторское свидетельство СССР

М 1420555, кл. G 01 R 31/06, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ

ВИТКОВОГО ЗАМЫКАНИЙ В ТРЕХФАЗНОЙ ОБМОТКЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (57) Использование: относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для обнаружения виткового замыкания в обмотках трехфазных электрических машин в процессе их изготовления и эксплуатации. Сущность изобретения: устройство содержит генератор 1 напряжения регулируемой частоты, резисторы 3, 4, сумматор 5, амплитудный детектор 6, вольтметр

7, дополнительный сумматор 8, дополнительный детектор 9, экстрематор 10, триггер

11, ключ 12, генератор 13 тактовых импульсов, счетчик 14 адреса, цифроаналоговый преобразователь 15. 2 ил, 1765790 триггера 11, генератор тактовых импульсов

13, счетчик адреса 14, входы которого соединены с выходами триггера 11, ключа 12 и генератора 13, цифроаналоговый преобра- 40 зователь 15, вход которого соединен с выходом счетчика адреса 14, а выход — с управляющим входом генератора напряжения 1.

Измерения выполняют следующим об- 45 разом.

1. Устанавливают минимальную (начальную) частоту генератора напряжения 1 нажатием кнопки 12 (фиг. 1).

При этом счетчик адреса 14 устанавли- 50 вается в начальное (нулевое) состояние, а триггер устанавливается в состояние, при котором разрешается работа счетчика 14.

Выходной сигнал (код) счетчика 14 преобразуется цифроаналоговым преобразовате- 55 лем 15 в напряжение управления Uó генератора 1, имеющее минимальную величину. Генератор напряжения 1 генерирует импульсы напряжения минимальной частоты.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для обнаружения виткового замыкания в обмотках трехфазных электрических машин в процессе их изготовления и эксплуатации.

Целью изобретения является повышение точности обнаружения виткового замыкания в трехфазной обмотке электрической машины.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг, 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит генератор напряжения 1 регулируемой частоты, к первому выводу которого подключается один из выводов трехфазной обмотки 2 электрической машины, резистор 3 и дополнительный резистор 4, включенные между вторым выводом генератора 1 и соответственно вторым и третьим выводами трехфазной обмотки, сумматор 5, входы которого соединены с упомянутыми выводами обмотки, амплитудный детектор 6, подключенный к выходу сумматора 5, вольтметр 7, подключенный к выходу амплитудного детектора 6, дополнительный сумматор 8, один из входов которого соединен с входом сумматора 5, второй вход-с первым выводом генератора напряжения 1, дополнительный амплитудный детектор 9, подключенный к выходу дополнительного сумматора 8, экстрематор

10, подключенный к выходу детектора 9, триггер 11, один из входов которого подключен к выходу экстрематора 10, ключ 12, выход которого подключен к второму входу

2. Подают импульсы напряжения на один из выводов трехфазной обмотки.

При заданной минимальной величине сигнала U> на управляющем входе генератора 1 (фиг. 2, а) к трехфазной обмотке прикладывается переменное напряжение фиксированной частоты, под действием которого через трехфазную обмотку протекают переменные токи.

3. После подачи напряжения снимают сигналы с двух остальных выводов обмотки.

Например, для соединенных в звезду фазных обмотках электрической машины (фиг. 1), в параллельных ветвях, образованных обмотками 16 (L>), 17 (Lz) и резистором

3, и обмотками 16 (I >), 18 (Q) и резистором

4, протекают токи, величины амплитуд которых определяются индуктивностью указанных обмоток, их распределенной емкостью и сопротивлениями соответствующих резисторов. Сигнал ы, пропорционал ьн ые токам ветвей, снимают с резисторов 3 и 4 и подают на сумматор 5.

Одновременно сигнал Ua, пропорциональный току одной из ветвей (фиг. 2, б), поступает на сумматор 8, на вход которого поступают также сигналы напряжения с генератора 1, После вычитания в сумматоре 8 и выпрямления в амплитудном детекторе 9 (фиг. 2, в) сигнал Од поступает на экстрематор 10 и далее на триггер 11, 4. Увеличивают частоту импульсов напряжения до частоты резонанса.

При отпускании кнопки 12 снимается сигнал с установочного входа счетчика адреса 14 и счетчик переходит в режим счета тактовых импульсов, поступающих с генератора тактовых импульсов 13. На выходе счетчика 14 формируется последовательность кодов, которая преобразуется цифроаналоговым преобразователем 15 в нарастающее по величине напряжение управления генератора 1. Частота импульсов на выходе генератора напряжения 1 увеличивается. Этот процесс длится до тех пор, пока в контуре (обмотки L1, L2 и резистор 3) не наступит резонанс (момент времени тр на диаграммах фиг. 2). В этом случае ток контура становится максимальным, сигнал, снимаемый с резистора (в рассматриваемом примере резистор 3), и соответственно сигналы на выходе дополнительного сумматора 8 и амплитудного детектора 9 также достигают максимального значения. Экстрематор 10 при этом срабатывает и выдает сигнал От (фиг, 2, г) на установочный вход триггера.

Счетчик адреса 14 переходит в режим хранения кода, соответствующего моменту резонанса, и находится в этом состоянии до

1765790 нового нажатия кнопки 12. При этом на свободных выводах фазных обмоток 17 (L2) и 18 (L3) формируются два сигнала Ег и Ез на частоте резонанса.

5. Формируют из двух снимаемых сиг- 5 налов разностный сигнал.

Сигналы Ег и Ез поступают на сумматор

5 и после их вычитания на выходе последнего присутствует разностный сигнал E=E2—

Ез. Электромагнитные наводки, присутст- 10 вующие в сигналах Ez и Ез, при этом также вычитаются и в результатах в разностном сигнале на выходе сумматора 5 они отсутствуют.

6. По величине разностного сигнала су- 15 дят о наличии виткового замыкания в обмотке.

Возможны следующие состояния трехфазной обмотки: — отсутствуют витковые замыкания во 20 всех фазных обмотках; — имеется витковое замыкание в одной обмотке (L.2); — имеется витковое замыкание в обмотке. общей для двух контуров (L)). 25

При отсутствии витковых замыканий в фазных обмотках различие в токах параллельных ветвей незначительное (оно определяется в основном технологическими отклонениями в изготовлении фазных обмо- 30 ток), Сигналы Е2 и Ез, снимаемые со свободных выводов обмотки, равны по величине, а сигнал Л Е на выходе сумматора 5 близок к нулю. Соответственно практически нулевой сигнал снимается и с амплитудного детекто- 35 ра 6 и вольтметр 7 показывает близкое к нулю напряжение, что в данном случае и свидетельствует об отсутствии виткового замыкания трехфазной обмотки.

При наличии виткового замыкания в од- 40 ной фазной обмотке 17 (2) меняется частота резонанса контура с этой обмоткой по сравнению с частотой контура с неповрежденной обмоткой 18 (1 з), Вследствие уменьшения числа "рабочих" витков фазной обмотки 17 45

L2 на число короткозамкнутых витков, индуктивность также уменьшится по сравнению с неповрежденной обмоткой, а собственная частота резонанса увеличится с f до fp. Время.

Р в течение которого генератор увеличивает 50 свою частоту, также увеличится с т до tð, Максимумы сигналов Ег (фиг. 2, д) и з (фиг.

8е) при этом сдвинуты во времени, результирующий сигнал на выходе сумматора. 5 при этом отличен от нуля и вольтметром 7 55 измеряется напряжение U, пропорциональное Л Е и отличное от нуля (фиг. 2, ж), Это свидетельствует о наличии виткового замыкания в фазной обмотке 17 (L2).

Аналогично обнаруживается и витковое замыкание в обмотке 18 (Ь).

Для обнаружения виткового замыкания в обмотке 16 (Li) к генератору напряжения подключается вывод, например, второй фазной обмотки, а с вывода первой обмотки снимается сигнал.

При соединении фазных обмоток в треугольник операции способа остаются прежними, а принцип работы устройства не меняется.

Так как амплитуда сформированного разностного сигнала на частоте резонанса имеет максимально возможное значение при установленной величине напряжения генератора, точность обнаружения виткового замыкания максимально возможна (по сравнению с измерениями на других частотах). Экспериментальные исследования показали, что чувствительность способа такова, что замыкание одного витка может быть достоверно обнаружено в фазной обмотке с числом витков 10000.

Формула изобретения

Устройство для обнаружения виткового замыкания в трехфазной обмотке электрической машины, содержащее генератор напряжения регулируемой частоты, к первому выводу которого подключен один из выводов трехфазной обмотки электрической машины, резистор, соединенный с вторым выводом генератора напряжения, ключ, сумматор, выход которого через амплитудный детектор подключен к вольтметру, компаратор, один из входов которого подключен к выходу амплитудного детектора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности обнаружения, в устройство введены дополнительные резистор, сумматор и амплитудный детектор, экстрематор. триггер, счетчик адреса, цифроаналоговый преобразователь и генератор тактовых импульсов, один из выводов дополнительного резистора соединен с вторым выводом генератора напряжения, свободные выводы обоих резисторов подключены соответственно к второму и третьему выводам трехфазной обмотки, соединенным с входами сумматора, входы дополнительного сумматора соединены с одним из входов сумматора и первым выводом генератора напряжения, а выход дополнительного сумматора через последовательно включенные дополнительный амплитудный модулятор и экстрематор соединен с входом триггера, второй вход которого подключен к ключу, выходы генератора тактовых импульсов, ключа и триггера подключены к входам счетчика адреса, а выход последнего через цифроаналоговый преобразователь подключен к управляющему входу генератора напряжения.

1765790

Составитель А. Хаенко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А, Ворови4

Редактор Т. Шагова

Заказ 3384 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101