Способ контроля дефектности изоляции провода

Изобретение относится к технике электрических испытаний и служит для контроля качества изоляции проводов в процессе изготовления из них обмоток электротехнических изделий. Технический результат - упрощение способа контроля дефектности изоляции провода. Технический результат достигается тем, что в качества датчика дефектов используют электропроводные элементы намоточного оборудования, с которыми соприкасается изоляция провода в процессе намотки, для чего упомянутые элементы электрически изолируют от заземленного корпуса станка, измеряют расстояния L_i между указанными элементами и вводят значения упомянутых измеренных расстояний в компьютер с нейронной сетью, в которой используют эти значения расстояний для обучения нейронной сети, для чего рассчитывают возможные варианты S_j расстояний, которые может пройти дефектный участок провода от одного элемента намоточного станка, с которым произошел контакт жилы провода в дефектном участке изоляции, до другого элемента намоточного оборудования, в котором может произойти следующий контакт жилы провода в том же участке дефектной изоляции провода. 2 ил.

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, например, при контроле дефектности изоляции обмоточных проводов.

Известен способ контроля дефектности изоляции проводов, описанный в [1]. В соответствии с этим способом целостность изоляции выражается числом точечных повреждений на проводе определенной длины, зафиксированных с помощью электрического испытательного устройства.

Образец провода длиной (30 ± 1) м протягивают со скоростью (275 ± 25) мм/с между двумя фетровыми пластинами, погруженными в электролитический раствор сернокислого натрия Na₂SO₄ в воде (концентрация 30 г/л). При этом между жилой провода и раствором, соединенными в электрическую цепь, прикладывают испытательное напряжение постоянного тока (50 ± 3) В при разомкнутой цепи. Усилие, прикладываемое к проводу, должно быть не более 0,03 Н. Точечные повреждения фиксируют соответствующим реле со счетчиком. Счетчик должен срабатывать при сопротивлении изоляции провода менее 10 кОм в течение не менее 0,04 с. Счетчик не должен срабатывать при сопротивлении 15 кОм и более. Цепь для определения повреждений должна работать со скоростью срабатывания (5 ± 1) мс, обеспечивая регистрацию с частотой (500 ± 25) повреждений в минуту при протягивании провода без изоляции. Контроль по указанному способу осуществляют на отрезках провода длиной 30 м, отрезанных от конца провода катушек, выбранных выборочно из партии однотипных катушек. Проводят одно испытание. Фиксируют число точечных повреждений на длине провода 30 м. Если количество точечных повреждений превышает некоторую допустимую для данного типа провода величину, то партию катушек, из которых выбраны испытательные отрезки проводов, отбраковывают.

Недостаток указанного способа заключается в том, что его применяют выборочно, для отрезка проводов, отрезанных от произвольно выбранных из партии катушек провода. Это приводит к тому, что основная часть провода в каждой контролируемой катушке остается не проконтролированной, не проконтролированными оказываются и остальные катушки партии, которые не попали под выборочный контроль, что снижает достоверность контроля. Кроме того, для реализации способа необходимо, чтобы контролируемый отрезок провода протягивался под датчиком точечных повреждений с постоянной относительно низкой (275 ± 25) мм/с скоростью провода. Это снижает точность и производительность контроля. Выбранный датчик точечных повреждений обладает низкой чувствительностью, поэтому указанный способ применяют только для проводов жилой номинальным диаметром до 0,050 мм включительно, имеющих тонкую толщину эмальизоляции. Между тем, как показывает практика, дефекты имеются и на проводах с большим диаметром, где указанный способ не применим. Это ограничивает сферу применения способа. Кроме того, способ является весьма затратным, так как уходят в отходы не только 30 метровые отрезки провода, но и все отбракованные катушки партии, которые не вписываются в диапазон допустимых значений количества точечных повреждений в эмальизоляции проводов.

Известен способ контроля дефектности изоляции проводов, по которому провод протягивают через датчик-электрод, на который относительно жилы провода подается высокое напряжение [2]. В момент прохождения дефекта в эмалевой изоляции через датчик-электрод зажигается коронный разряд и с него путем интегрирования импульсов разряда с постоянной времени интегрирования формируется импульс дефекта, который регистрируется в счетчике. Качество изоляции оценивают по количеству зарегистрированных импульсов в счетчике, считая, что их количество равно количеству дефектных участков изоляции провода.

Недостатком этого способа является низкая точность контроля дефектности, обусловленная особенностями коронного разряда в датчике-электроде. Эти особенности заключаются в том, что ток коронного разряда имеет импульсную форму, и под влиянием различных факторов (поперечные колебания провода, изменение окружающей среды, наличие загрязнения на проводе и т.п.) в моменты подхода дефекта к датчику-электроду и выхода из него разряд может погасать на некоторое время.

В упомянутом способе, для нормирования импульса дефекта интегрируются импульсы коронного разряда с постоянной времени интегрирования. Это приводит к тому, что на низких скоростях движения провода при подходе дефекта к датчику – электроду и выходе из него времена погасания коронного разряда могут превысить время интегрирования, в результате чего один дефект может быть зарегистрирован как два, три и более дефектов.

На высоких скоростях провода за время интегрирования через датчик-электрод пройдет значительный отрезок провода. Если на данном отрезке провода имеются дефекты, то они не будут зарегистрированы. Кроме того, если на проводе имеется N дефектов и время на прохождения участков провода между соседними дефектами меньше времени интегрирования, то эти N дефектов будут зарегистрированы как один дефект.

Известен способ контроля дефектности изоляции провода, согласно которому протягивают контролируемый провод через датчик-электрод, подают на него высокое напряжение до возникновения коронного разряда, измеряют частоту импульсов тока коронного разряда [3].

Однако в известном техническом решении имеют место недостатки: не учтено влияние зоны нестабильности коронного разряда, что приводит к тому, что с двух одинаковых дефектов на поверхности контролируемого провода будет зарегистрировано различное число импульсов коронного разряда, а также то, что при изменении скорости движения провода число импульсов коронного разряда с двух идентичных дефектов в эмальизоляции изменяется еще в более широком диапазоне.

Эти причины не позволяют произвести количественную оценку наличия микротрещин (дефектов) на проводе, а дают лишь некоторую ориентировочную качественную оценку состояния провода, что значительно снижает точность и достоверность контроля известно. Для того чтобы повысить достоверность, точность и оптимальность метрологических характеристик измерителей дефектности изоляции обмоточных проводов необходимо производить калибровку и поверку измерителей дефектности.

Наиболее близким к заявляемому является способ контроля дефектности изоляции провода, описанный в [4]

Способ-прототип заключается в подаче высокого напряжения на датчик дефектов, и в формировании импульсов дефектов, длительность T_i которых определяется временем горения разряда между жилой провода и электродами датчика дефектов при прохождении дефектного участка изоляции провода в активной зоне датчика дефектов, в процессе контроля непрерывно генерируют импульсы, частоту следования которых изменяют прямо пропорционально скорости движения провода, при этом воздушное пространство в области датчика дефектов непрерывно облучают ультрафиолетовым излучением, причем датчик дефектов перед контролем предварительно калибруют, для чего на бездефектном участке изоляции провода наносят искусственный точечный дефект в виде прокола до токопроводящей жилы провода, после чего указанный участок провода многократно протягивают через датчик дефектов и при каждом последующем протягивании напряжение на датчике повышают по сравнению с предыдущим протягиванием, эту процедуру осуществляют до тех пор пока при прохождении дефектного участка провода в зоне датчика дефектов не загорится коронный разряд, при зажигании которого формируют импульс дефекта, длительностью t_с, и подсчитывают количество импульсов скорости k сгенерированных за время t_с, после чего напряжение U_р, при котором зажигается упомянутый коронный разряд принимают за рабочее напряжение, и контроль изоляции проводов осуществляют при упомянутой величине напряжения на датчике, причём при прохождении каждого дефектного участка изоляции через датчик дефектов, формируют импульс дефекта длительностью t_i и подсчитывают количество n_i сгенерированных импульсов скорости за упомянутое время t_i, и протяженность l_i каждого дефекта определяют по формуле l_i= l_э (n_i - k), где l_э– протяженность элементарного отрезка провода прошедшего через датчик дефектов за время одного сгенерированного импульса скорости.

Недостатком способа-прототипа является необходимость специального изготовления датчика дефектов, использование высокого напряжения для питания датчика дефектов, необходимость очистки от изоляции одного из концов провода и подсоединения его к общей шине, что существенно усложняет контроль дефектности изоляции провода, и делает его практически невозможным в реальном процессе изготовления обмоток электротехнических изделий.

Техническая задача, поставленная в рамках данного изобретения, заключается в существенном упрощении способа.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в способе контроля дефектности изоляции провода, при котором непрерывно генерируют импульсы скорости, частоту которых изменяют пропорционально скорости провода, формируют импульс дефекта при прохождении каждого дефектного участка изоляции провода через датчик дефектов, длительность которого равняется времени прохождения дефектным участком через упомянутый датчик, подсчитывают количество сформированных после прохождения дефектными участками изоляции провода через датчик дефектов импульсов, по количеству которых определяют число входных дефектов на изоляции провода, подсчитывают количество импульсов скорости за время каждого сформированного импульса дефекта, и по результатам контроля определяют протяженности каждого дефекта, при этом в качества датчика дефектов используют электропроводные элементы намоточного оборудования, с которыми соприкасается изоляция провода в процессе намотки, для чего упомянутые элементы электрически изолируют от заземленного корпуса станка, измеряют расстояния L_i между указанными элементами, и вводят значения упомянутых измеренных расстояний в компьютер с нейронной сетью, в которой используют эти значения расстояний для обучения нейронной сети, для чего рассчитывают возможные варианты S_j расстояний, которые может пройти дефектный участок провода от одного элемента намоточного станка, с которым произошел контакт жилы провода в дефектном участке изоляции, до другого элемента намоточного оборудования, в котором может произойти следующий контакт жилы провода в том же участке дефектной изоляции провода, сгенерированные датчиком скорости импульсы скорости, подают на вход умножителя частоты, с выхода которого они поступают на вход генератора наводки, с выхода которого они передаются на вход компьютера с нейронной сетью, вход счетчика длины проконтролированного провода , посредством которого данные о длине проконтролированного провода передают на компьютер с нейронной сетью, и на излучатель наводки, с помощью которого индуцируют соответствующие импульсы ЭДС в катушке обмоточного провода, при контакте жилы обмоточного провода в j–м дефектном месте его изоляции с каким-либо изолированным элементом намоточного станка, наведенные в проводе импульсы ЭДС через упомянутый элемент поступают на вход высокоомного усилителя, с выхода которого усиленные импульсы ЭДС передают на вход компьютера с обученной нейронной сетью, и через линию задержки на вход ключевого устройства, нейронная сеть фиксирует момент времени возникающего контакта, по поступлению в неё первого импульса ЭДС, и определяет расстояние L_j,k, прошедшее проводом за интервал времени от каждого j-го до каждого последнего k -го контакта жилы провода с любым элементом намоточного оборудования, сравнивает упомянутое расстояние с каждым из упомянутых возможных вариантов расстояний S_j между элементами, и в случае хотя бы одного равенства L_j,k с любым значением S_j, нейронная сеть формирует и выдает через роутер на ключевое устройство импульсный запрещающий сигнал, длительность которого определяют по продолжительности времени поступления импульсов ЭДС на вход нейронной сети выхода высокоомного усилителя, если L_j,k не равняется ни одному из упомянутых выше значений S_j рассчитанных вариантов, то нейронная цепь не формирует запрещающего сигнала и ключевое устройство пропускает задержанные в линии задержки усиленные импульсы ЭДС на вход счетчика протяженности дефектов, и на вход формирователя импульса дефекта, с выхода которого сформированные импульсы поступают на вход счетчика количества дефектов.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ.

На фиг. 2 приведены эпюры сигналов, служащие для пояснения сущности изобретения.

На фиг. 1 введены следующие обозначения: 1 – провод; 2 – катушка; 3 – шаблон; 4 – ролик смотчика; 5, 6, 7, 8 – ролики намоточного станка; 9– корпус станка;10 – платфрорма ролика смотчика; 11 – платфрорма роликов станка; 12 –датчик скорости; 13 – формирователь импульсов скорости; 14 – генератор импульсов наводки; 15 – излучатель;

16 – высокоомный усилитель; 17 – компьютер с нейронной сетью, 18 – роутер; 19 – низкочастотный фильтр; 20 - счетчик протяженности входных дефектов; 21 – счетчик количества дефектов; 22 – счетчик длины провода; 23 - диэлектрические стяжки 24 – ключевое устройство; 25 – линия задержки.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем. При намотке обмоток в изоляции провода могут иметь место два вида дефектов: входные и технологические дефекты. Под входными дефектами понимают те дефекты, которые уже имеются в изоляции провода при его поставке. Под технологическими дефектами понимается повреждение изоляции провода элементами 4, 5, 6, 7, 8 (фиг. 1) намоточного оборудования до жилы провода. В реальном намоточном станке элементы 4, 5, 6, 7, 8 представляют собой дискообразные ролики, через которые проходит провод 1 при намотке его на шаблон 3. Расстояние L_i между каждым из упомянутых элементов определяют и вносят в память нейронной сети 17. Измерение и внесение упомянутых L_i расстояний между элементами намоточного станка в нейронную сеть необходимо для правильного определения количества и протяженности дефектов в изоляции провода и исключения ошибок в процессе контроля.

Ошибки в процессе контроля могут быть обусловлены тем, что один и тот же дефект может быть посчитан столько раз, сколько раз жила провода в дефектном месте изоляции соприкоснется с различными элементами намоточного станка. Чтобы этого не происходило, в нейронной сети рассматривают различные варианты возможного ложного счета и разрабатывают алгоритмы их исключения. Предположим, в изоляции провода имеется в состоянии поставки или образовался в процессе намотки некоторый дефект, и он проходит через элемент 4 намоточного станка, являющийся роликом смотчика (фиг.1). Жила провода в месте этого дефекта при дальнейшем движении провода движении провода при намотке может соприкоснуться только с роликами 5, 6, 7 и 8, которые являются элементами намоточного станка. Рассчитаем возможные расстояния S_j , пройдя которые дефект, обнаруженный в элементе 4 намоточного оборудования, дойдет до последующих роликов и может вызвать с этими элементами замыкание жилы провода. Путь S₁ до ролика 5 равен расстоянию L₁, т.е S₁= L₁. Путь S₂ до ролика 6 равен S₂= L₁+ L₂; S₃ до ролика 7 равен S₃= L₁+ L₂+ L₃ ; путь S₄ до ролика 8 равен S₄= L₁+ L₂+ L₃ + L_4.

Если дефект вызвал контакт жилы провода на ролике 5, то он может при движении в процессе намотки вызвать замыкания на роликах 6, 7 и 8, пройдя соответствующие пути S₅= L₂; S₆= L₂+ L₃; и S₇= L₂+ L₃ + L_4.

Если дефект возник или проявил себя на ролике 6, то он в дальнейшем может вызвать замыкания на роликах 7 и 8 , пройдя соответствующие пути S₈= L₃; S₉= L₃+ L₄.

Если дефект образовался и проявил себя замыканием жилы провода на ролике 7, то он может вызвать замыкания только на ролике 8, пройдя соответствующий путь

S₁₀= L₄.

Рассмотренные варианты возможных расстояний проходимых дефектным участком в изоляции провода от элемента, в котором он проявился замыканием, до последующих элементов, в которых он может вызвать повторное замыкание и вызвать ложный счет дефектов, вносят в нейронную сеть в процессе её обучения.

_. При движении провода 1 в процессе намотки обмоток датчик 12 скорости (фиг. 1) вырабатывает импульсы скорости, частота которых пропорциональна скорости V движения провода. Эти импульсы поступают на вход формирователя 13 импульсов скорости, который по существу является умножителем частоты. В формирователе 13 импульсов скорости происходит формирование их по напряжению и крутизне фронтов. Сформированные импульсы скорости поступают на вход генератора импульсов наводки 14, и с его выхода на вход катушки излучателя 15. Излучатель 15 излучает эти импульсы и индуцирует соответствующую наводку, в виде серии этих импульсов, в катушке 2 обмоточного провода.

Одновременно с этим сгенерированные импульсы скорости в генераторе наводки 14 поступают в счетчик 22 длины проконтролированного провода.

На счетный вход счетчика 22 длины проконтролированного провода непрерывно поступают импульсы скорости с генератора 14 наводки, с периодом следования, равным прохождению под датчиком скорости, фиксированной определенной длины l_э провода, например l_э= 0,025 мм (фиг. 2 эпюры А и Б).

Так как длительность одного импульса скорости соответствует прохождению через датчик дефектов строго фиксированной элементарной длины провода l_э, величина которой остается неизменной при изменении скорости, то проконтролированная длина провода, определяется величиной l_пр = l_э×m_пр, где m_пр - количество импульсов скорости, прошедших в счетчик 22 за время контроля.

Обозначим период следования импульсов скорости с формирователя (умножителя частоты)13 импульсов скорости через Т₁. При скорости движения провода V₁ на выходе формирователя 13 появляются импульсы, частотой f₁=. При этом за время одного периода сигнальных импульсов провод пройдет расстояние l_э, принятое за единицу измерения протяженности дефекта, равное по величине протяженности эквивалентного точечного повреждения (фиг. 2 эпюры А и Б)

l_э=V₁×T₁ (1)

При измерении скоростей протягивания провода в g раз пропорционально ей в g раз изменяется и частота импульсов эквивалентных точечных повреждений, что приводит к неизменности величины, определяемой по выражению (1).

Действительно, частота импульсов скорости изменяется пропорционально скорости провода V_пр

f= К₁ V_пр (2),

где К₁ – коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции датчика скорости.

За время одного периода индуцированного в датчике скорости напряжения, через датчик-электрод проходит участок провода длиной l_э, равный

l_э = V_пр × Т_э , (3)

где T_э=l/f – период импульсов в датчике скорости.

Как следует из выражения (3), величина l_э, не зависит от скорости движения провода. Приняв l_э за единицу измерения, можно определить какая длина провода l_пр прошла через датчик длины провода за любой интервал времени, если посчитать количество импульсов скорости n, в счетчике (рис. 1) за время контроля Т_кон указанного отрезка провода.

L_пр = n× l_э, (4)

где l_пр – длина отрезка провода, прошедшего в счетчик 22 длины проконтролированного провода; n – количество импульсов скорости за время Т_кон движения провода при контроле.

Генератор 14 импульсов наводки подает эти импульсы на вход излучателя 15, который индуцирует импульсы ЭДС в катушке 2 обмоточного провода.

При прохождении участков обмоточного провода с бездефектной изоляцией через элементы 4, 5, 6, 7, 8 если элементы намоточного станка не повреждают изоляцию, никаких изменений, кроме подсчета количества импульсов скорости в счетчике 22 длины проконтролированного провода, в сигналах устройства не происходит.

Пусть в некоторый момент времени t₁ жила провода в дефектном месте изоляции соприкоснулась с одним из элементов 4, 5, 6, 7, 8. Пусть продолжительность контакта соответствующего элемента с жилой провода продолжалось до некоторого момента времени t₂. Так как все указанные элементы электрически изолированы от заземленного корпуса намоточного станка, то на элементе, с которым произошел контакт жилы провода, появляются импульсы наведенной в проводе ЭДС (фиг. 2 эпюра В). Эти импульсы поступают на вход высокоомного усилителя 16 (фиг. 1), усиливаются, и с выхода упомянутого усилителя поступают на вход нейронной сети 17. Если это был первый контакт жилы провода с любым из элементов намоточного станка, то нейронная сеть никаких сигналов не вырабатывает, и импульсы скорости, задержанные в линии задержки 25 на время опроса и принятия решения нейронной сетью 17, проходят через ключевое устройство 24 на вход счетчика 20 протяженности дефектов и на вход формирователя 19 импульса дефекта. В формирователе 19 вырабатывается импульс дефекта, длительность которого T_i равняется T_i= t₂- t₁ (фиг.2 эпюра Г) времени контакта жилы провода в месте дефекта с одним из элементов намоточного станка. Этот импульс поступает на вход счетчика 21 количества дефектов и подсчитывается. По количеству подсчитанных импульсов скорости, прошедших в счетчик 20 протяженности, определяется протяженность дефекта.

Если же это был не первый контакт жилы провода с любым из элементов намоточного провода, например, в момент времени t₃, а первый контакт с каким-то элементом намоточного оборудования произошёл во время t₁, то нейронная сеть 17 подсчитывает число N импульсов скорости за интервал времени t₃- t₁ и рассчитывает величину L_k пути, которую прошёл провод за интервал времени t₃- t₁. Величину L_k нейронная сеть сравнивает с каждым из возможных вариантов расстояний S_i между элементами намоточного оборудования, по прохождению которых обнаруженный ранее дефект может вызвать повторное замыкание в последующих элементах устройства. Равенство L_k = S_i одному из вариантов указанных расстояний, рассчитанных и внесенных в память в нейронной сети, говорит о том, что дефект проявивший себя в момент времени t₃ ранее уже был зарегистрирован счетчиками 21 и 20 количества и протяженности дефектов, когда он в момент времени t₁ проходил через какой-то из элементов намоточного оборудования. Поэтому для исключения возможной ошибки, возникающей при прохождении одного и того же дефекта через различные элементы намоточного оборудования, и повторные замыкания жилы провода на эти элементы, т.е. ложные подсчеты количества и протяженностей дефектов, при повторных контактах ранее зарегистрированного дефекта, с последующими элементами намоточного оборудования, необходимо исключить. Это исключение происходит следующим образом. При выполнении равенства L_k = S_i, нейронная сеть выдает запрещающий сигнал, длительность Т_зап, которого определяется временем контакта t₄- t₃, (фиг. 2 эпюра Д), и обычно на некоторую величину ∆, превышающую указанное время, т.е. Т_зап = (t₄- t₃)+ ∆. Величина ∆ обычно определяется из прагматических соображений экспериментально. Сформированный импульс запрета поступает на ключевое устройство 24, и запрещает на время Т_зап прохождение, задержанного линией 25 сигнала от высокоомного усилителя 16 к счетчикам 21 и 20 количества и протяженности дефектов, указанные счетчики отключаются на время Т_зап и указанный дефект и его протяженность в этих счетчиках не подсчитываются. По истечению времени Т_зап ключевое устройство возвращается в исходное состояние, разрешающее прохождение сигнала к счетчикам 20 и 21 с выхода высокоомного усилителя 16.

Если L_k не равняется ни одному из упомянутых выше значений S_j рассчитанных вариантов, то нейронная цепь не вырабатывает запрещающего сигнала, и ключевое устройство пропускает задержанные в линии задержки усиленные импульсы ЭДС, на вход счетчиков 20 и 21.

Пример конкретного выполнения. Был проведен контроль по заявляемому способу при помощи измерителя дефектности обмоточных проводов, реализующему заявляемый способ, блок–схема которого приведена на фиг. 1. При намотке обмоточный провод проходил через ролик смотчика 4 и ролики 5,6,7,8, являющиеся элементами намоточного станка. Указанные ролики изолировались от заземленного корпуса намоточного станка 9. Для этого они закреплялись на металлических платформах 10 и 11, и эти платформы через электроизоляционные прокладки из тефлона прикреплялись к корпусу станка 9 диэлектрическими стяжками 23, выполненными из капролактама.

В качестве датчика скорости использовался индукционный датчик 12. Датчик скорости 12 и вращающийся диск 3, на котором закреплялся шаблон изготавливаемой всыпной обмотки статора электродвигателя, показаны внизу фиг. 1 для пояснения работы индукционного датчика скорости 12. При намотке обмоток на шаблон, стальной диск 3, на котором этот шаблон располагается, начинает вращаться. При прохождении зубчатой части диска 3 возле катушки датчика скорости 12 за счет изменения величины магнитного потока индуцируются электрические импульсы, частота которых определяется размерами и количеством зубьев на диске 3 и скоростью вращения этого диска. При равномерной скорости вращения диска, частота наведенных импульсов остается постоянной. При изменении скорости вращения диска, изменяется и частота упомянутых импульсов, пропорционально изменению скорости вращения диска. Полученные на выходе датчика 12 импульсы поступают на вход формирователя импульсов 13 скорости, представляющий собой умножитель частоты. Введение умножителя частоты позволяет повысить точность при определении протяженности дефектов. Сформированные импульсы скорости поступают на генератор наводки 14, и с его выхода проходят на катушку 15 излучателя. Электромагнитные импульсы излучателя 15 наводят в катушке провода 2 импульсную ЭДС, частота импульсов которой пропорционально скорости. За время одного наведенного в катушке 2 импульса скорости, проходит элементарный путь l_э. За счет введения в устройство умножителя частоты удалось обеспечить величину

Перед контролем измерялись расстояния между роликами смотчика и намоточного станка 4, 5, 6, 7, 8. Они были равны соответственно L₁= 620 мм, L₂=500мм, L₃=400 мм и L₄=400 мм.

По измеренным расстояниям L_i определялись варианты S_i возможных расстояний, которые может пройти дефектный участок после его обнаружения, за счет возникновения контакта жилы провода, в этом участке, с каким-то из элементов намоточного оборудования. Эти S_i приведены ниже:

S₁= L₁=620 мм; S₂= L₁+ L₂=620+500=1120мм; S₃= L₁+ L₂+ L₃ = 620+500+400=1520 мм; S₄= L₁+ L₂+ L₃ + L₄= 620+500+400+400=1920 мм. Все величины L_i и S_i были внесены в нейронную сеть 17. Для проверки работоспособности заявляемого способа в изоляции провода искусственно были нанесены два дефекта, границы которых находились на расстоянии 300 мм, с протяженностями l₁=5 мм и l₂=10 мм. Вначале отрезок провода с нанесенными на него искусственными дефектами протягивался через все элементы намоточного оборудования при отключенной нейронной сети. При этом оба дефекта вызвали замыкание со всеми элементами намоточного оборудования, и без обученной нейронной сети счетчик количества дефектов показал 10, что говорило о том, что оба дефекта вызвали замыкание жилы провода на соответствующие элементы 4, 5, 6, 7, 8 элементов станка по одному разу.

После этого нейронную цепь подключали и протягивали со скоростью V≈50 мм/с упомянутый отрезок провода с нанесенными в его изоляции двумя дефектами через те же элементы намоточного станка, но при использовании схемы, приведенной на фиг. 1, реализующей заявляемый способ.

Рассмотрим, как происходила регистрация количества и протяженность дефектов.

В момент времени с начала протягивания провода t₁=12,5 с, было обнаружено первое замыкание. Оно продолжалось до t₂=12,5 с. На выходе усилителя 16 за время Т₁ = t₂- t₁= 12,5-12,4 =0,1 с появилось 20 импульсов скорости. Поскольку до момента времени t₁ никакого замыкания в схеме не было обнаружено, то L_j,_k=0. Нейронная сеть 17 сравнила величину L_j,_k =0 с каждым из вариантов S_i, приведенных выше. Поскольку L_j,_k не равнялось ни одному из приведенных выше вариантов расстояний, т.е. L_k S_i , то на ключевое устройство 24 из нейронной сети 17 запрещающего сигнала не поступало и импульсы, задержанные в линии задержки 25 прошли в счетчик 20 протяженности дефектов и на вход формирователя импульса дефекта 19, выходе которого появился импульс дефекта длительностью Т₁=0,1. В счетчик 20 прошло 20 импульсов скорости, которые соответствовали протяженности дефекта l₁= l_э×n₁=0,25×20= 5 мм. Счетчик 21 посчитал 1 дефект.

Второе и последующие замыкания жилы провода в одном из нанесенных дефектов с различными элементами намоточного оборудования и анализ вариантов анализа, которые происходили в обученной нейронной сети отображены в приведенной ниже табл.1.

В момент времени t₃ =18,5 с произошло второе замыкание жилы провода в одном из дефектов с каким-то элементом намоточного станка. С этого момента на выходе высокоомного усилителя 16 появилась серия из 40 импульсов скорости, которая продолжалась до момента времени t₄ =18,7 с. С момента времени t₁ до момента времени t₃ в счетчик 22 длины проконтролированного провода поступило 1200 импульсов, что соответствовало расстоянию L_k =300 мм, который прошёл провод после первого, выявленного в момент времени t₁ контакта жилы провода в дефектном участке изоляции, с каким-то элементом намоточного станка контакта.

Таблица 1. Анализ вариантов замыканий жилы провода на элементы станка

№ контакта,j	Время контакта, с	Продолжительность контакта, с	Расстояние Ljk пройденное проводом от момента контакта j к моменту контакта k, мм	Вывод нейронной сети	Запрещающий сигнал нейронной сети, (да, нет).
1	12,5	0,1	L0,1=0	L01 Si	нет
2	18,5	0,2	L1,2=300	L12 Si	нет
3	24,9	0,1	L2,3=320 L1,3=620	L13= S1 L23 S2	да
4	30,9	0,2	L3,4=320 L2,4=620 L1,4=920	L34 Si L24= Si L14 Si	да
5	34,9	0,1	L4,5=320 L3,5=620 L2,5=920 L1,5=1120	L34 Si L24= Si L14 Si L15 Si	да
6	40,9	0,2	L5,6=320 L4,6=620 L3,6=920 L2,6=1120 L1,6=1420	L5,6 Si L4,6= Si L3,6 Si L2,6= Si L1,6 Si	да
7	42,9	0,1	L6,7=320 L4,6=620 L3,6=920 L2,6=1120 L1,6=1420 L1,7=1520	L6,7 Si L4,6= Si L3,6 Si L2,6= Si L1,6 Si L1,7= Si	да
8	48,9	0,2	L7,8=320 L6,8=620 L5,8=920 L4,8=1120 L3,8=1420 L2,8=1520 L1,9=1820	L7,8 Si L6,8= Si L5,8 Si L4,8= Si L3,8 Si L2,8= Si L1,9 Si	да
9	50,9	0,1	L8,9=320 L7,9=620 L6,9=920 L5,9=1120 L4,9=1420 L3,9=1520 L2,9=1820 L1,9=1920	L8,9 Si L7,9= Si L6,9 Si L5,9= Si L4,9 Si L3,9= Si L2,9 Si L1,9= Si	да
10	56,9	0,2	L9,10=320 L8,10=620 L7,10=920 L6,10=1120 L5,10=1420 L4,10=1520 L3,10=1820 L2,10=1920 L1,10=2220	L9,10 Si L8,10= Si L7,10 Si L6,10= Si L5,10 Si L4,10= Si L3,10 Si L2,10= Si L1,10 Si	да

Поскольку L_k =300 мм не равнялось ни одному из приведенных выше вариантов расстояний, т.е. L_k S_i , то на ключевое устройство 24 из нейронной сети 17 никакого сигнала не поступало, и импульсы скорости с выхода высокоомного усилителя 16, задержанные в линии задержки 25, прошли в формирователь импульса дефекта 19, и на входы счетчиков 20 и 21. Счетчик количества дефектов 21 зарегистрировал второй дефект, а счетчик 20 протяженности дефектов, в котором было подсчитано 40 импульсов скорости, показал что протяженность обнаруженного второго дефекта

l₂= l_э×n₂=0,25×40=10 мм.

Аналогичная процедура анализа и выработки решений в нейронной сети при каждом очередном замыкании жилы провода в одном из дефектов отображена в таблице 1.

В результате проведенного контроля провода с нанесенными в его изоляции двумя искусственными дефектами с использованием устройства фиг.1 , реализующего заявляемый способ было зарегистрировано 2 дефекта, один из которых имел протяженность 5 мм, а другой-10 мм.

Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемый способ существенно упрощен за счет того, что он позволяет производить контроль реального процесса намотки обмоток электротехнических изделий без гальванической развязки и для его реализации отпадает необходимость специального изготовления датчика дефектов, исключается использование высокого напряжения для питания датчика дефектов, исчезает необходимость очистки от изоляции одного из концов провода и подсоединения его к общей шине, что существенно усложняет контроль дефектности изоляции провода

Используемые источники

1. ГОСТ Р МЭК 60851-5-2008. Провода обмоточные. Методы испытаний. Часть 5. Электрические свойства.

2. Смирнов Г.В. Прибор контроля качества эмалевой изоляции обмоточных проводов. Ж. Надежность и контроль качества, 1987, №10, с.51.

3. Авторское свидетельство СССР № 364885, кл. G01N27/68.

4. Патент РФ 2737515 (по заявке 2020107811 от 21.02.20.) Способ контроля дефектности изоляции обмоточных проводов / Смирнов Г.В. Опубл.01.12.2020 Бюл. № 34, 15 стр. (Прототип).

Способ контроля дефектности изоляции провода, при котором непрерывно генерируют импульсы скорости, частоту которых изменяют пропорционально скорости провода, формируют импульс дефекта при прохождении каждого дефектного участка изоляции провода через датчик дефектов, длительность которого равняется времени прохождения дефектным участком через упомянутый датчик, подсчитывают количество сформированных после прохождения дефектными участками изоляции провода через датчик дефектов импульсов, по количеству которых определяют число входных дефектов на изоляции провода, подсчитывают количество импульсов скорости за время каждого сформированного импульса дефекта и по результатам контроля определяют протяженность каждого дефекта, отличающийся тем, что в качества датчика дефектов используют электропроводные элементы намоточного оборудования, с которыми соприкасается изоляция провода в процессе намотки, для чего упомянутые элементы электрически изолируют от заземленного корпуса станка, измеряют расстояния L_i между указанными элементами, и вводят значения упомянутых измеренных расстояний в компьютер с нейронной сетью, в которой используют эти значения расстояний для обучения нейронной сети, для чего рассчитывают возможные варианты S_j расстояний, которые может пройти дефектный участок провода от одного элемента намоточного станка, с которым произошел контакт жилы провода в дефектном участке изоляции, до другого элемента намоточного оборудования, в котором может произойти следующий контакт жилы провода в том же участке дефектной изоляции провода, сгенерированные датчиком скорости импульсы скорости подают на вход умножителя частоты, с выхода которого они поступают на вход генератора наводки, с выхода которого они передаются на вход компьютера с нейронной сетью, вход счетчика длины проконтролированного провода, посредством которого данные о длине проконтролированного провода передают на компьютер с нейронной сетью, и на излучатель наводки, с помощью которого индуцируют соответствующие импульсы ЭДС в катушке обмоточного провода, при контакте жилы обмоточного провода в j–м дефектном месте его изоляции с каким либо изолированным элементом намоточного станка наведенные в проводе импульсы ЭДС через упомянутый элемент поступают на вход высокоомного усилителя, с выхода которого усиленные импульсы ЭДС передают на вход компьютера с обученной нейронной сетью, и через линию задержки на вход ключевого устройства, нейронная сеть фиксирует момент времени возникающего контакта, по поступлению в неё первого импульса ЭДС, и определяет расстояние L_j,k, прошедшее проводом за интервал времени от каждого j-го до каждого последнего k-го контакта жилы провода с любым элементом намоточного оборудования, сравнивает упомянутое расстояние с каждым из упомянутых возможных вариантов расстояний S_j между элементами и в случае хотя бы одного равенства L_j,k с любым значением S_j нейронная сеть формирует и выдает через роутер на ключевое устройство импульсный запрещающий сигнал, длительность которого определяют по продолжительности времени поступления импульсов ЭДС на вход нейронной сети выхода высокоомного усилителя, если L_j,k не равняется ни одному из упомянутых выше значений S_j рассчитанных вариантов, то нейронная цепь не формирует запрещающего сигнала и ключевое устройство пропускает задержанные в линии задержки усиленные импульсы ЭДС на вход счетчика протяженности дефектов и на вход формирователя импульса дефекта, с выхода которого сформированные импульсы поступают на вход счетчика количества дефектов.