Устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в обмотках электрических машин

 

Союз Советсиии

Социапистичесиии

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()928258 (6l ) Дополнительное.к авт. свид-ву— (22)Заявлено 11.12.79 (21) 2868182/24-21 с присоединением заявки,%— (23) Приоритет—

Опубликовано 15 ° 05. 82, Бюллетень №

Дата опубликования описания 15.05. 82 (51)M. Кл.

01 R 31/Об

1Ъоударотееиный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК621.317. .ЗЗЗ(088.8) (72) Авторы изобретения

Г.С.Козлов и В.А.Базанова (7! ) Заявитель

C 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ КОРОТКОЗАИКНУТЫМ

ВИТКОВ В ОБМОТКАХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИАШИН

Йзобретение относится к контролю обмоток электрических машин, а имен но обнаружения короткозамкнутых витков в их обмотках.

Известно устройство для определения короткозамкн;тых витков обмоток электрических машин, содержащее источник питания переменного тока, соединенный с фазосдвигающим элементом и обмоткой возбуждения, располо . женной на среднем стержне 18-образного магнитопровода, шаг между стержнями которого равер зубцовому делению проверяемого ротора, две измерительные обмотки, расположенные на крайних стержнях Ш-образного магнитопровода, выходы которых подключены к одним входам демодулятора, другие входы которого соединены с выходом фазосдвигающего элемента, а выход

-демодулятора соединен с измерительным элементом (1) .

Это устройство обладает низкой чувствительностью при обнаружении короткозамкнутых витков в обмотках, выполненных из проводов малого сечения (Ф 0,2 мм1.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является

5 устроиство, содержащее источник питания переменного тока, измерительный элемент, Ш образный магнитопровод с шагом между крайними стержтО нями, равным удвоенному зубцовому делению проверяемого ротора, две последовательно и согласно соединенные обмотки возбуждения, расположенные на крайних стержнях и под15 ключснные к источнику питания, одну измерительную обмотку, расположенную на среднем стержне и подключенную к измерительному элементу (2).

Недостатком этого устройства является низкая чувствительность обнаружения короткозамфнутых витков в. обмотках с небольшими диаметрами обмоточного провода (менее 0,2 мм), так как в целом ряде таких электри92825 ческих микромашин как исполнительные, двигатели, датчики угла, преобразователи сигналов, вращающиеся трансформаторы и др., часто применяюТся обмотки, выполнейные из провода

5 диаметром 0,07-0,2 мм,и требуется высокая чувствительность обнаружения в них 1-го короткозамкнутого витка.

Низкая чувствительность этого устройства объесняется тем, что величина 1я полезного сигнала в его измерительной обмотке соизмерима или меньше величины помех, возникающих в ней при вращении проверяемого ротора относительно Ш-образного магнитопро:вода.

Цель изобретения — увеличение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в обмотках, содержащее источник питания переменного тока, соединенный с двумя последовательно и согласно соединенными обмотками возбуждения, измерительный элемент И-образный магнитопровод с шагом между крайними стержнями, равным удвоенному зубцовому делению проверяемого ротора (статора), и первую измерительную обмотку, дополнительно введены П-образный магнитопрс1вод, П-образный экран и вторая измерительная обмотка, причем шаг между стержнями П-образных магнитопровода и экрана равен шагу между крайними

35 стержнями Ш-образного магнитопровода, высота которого равна высоте экрана и меньше высоты П-обйрзного магнитопровода, при этом П-образный магнитопровод и Ш-образный магнито40 провод соединены своими плоскостями в один пакет, а П-образный экран помещен между ними таким образом, что стержни П-образных магнитопровода, экрана и крайние стержни Ш-образ45 ного, магнитопровода образуют составные стержни, торцы которых совместно со средним стержнем Ш-образного магнитопровода лежат на одной поверхности, а две последовательно и согласно соединенные обмотки возбуждения

50 расположены соответственно каждая на стержнях П-образного магнитопровода, выше fl-образного экрана и

Ш-образного магнитопровода, на котором по обе стороны от среднего стерж- 55 ня, между его крайними стержнями, расположены первая и вторая измерительные обмотки, соединенные последо8 4 вательно и встречно, к выводам которых подключен измерительный элемент.

На фиг. 1 изображено устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в обмотках и проверяемый ротор; на фиг.2 - магнитная цепь устройсто ва совместно с проверяемым ротором.

Устройство содержит источник питания 1 переменного тока с частотой

20-40 кГц, соединенный с двумя последовательно и согласно соединенными обмотками 2 и 3 возбуждения, измерительный элемент 4, П-образный магнитопровод 5, Ш-образный магнитопровод 6 с шагом между крайними стержнями, равным удвоенному зубцовому делению проверяемого ротора 7, П образный экран 8, высота которого равна высоте Ш-образного магнитопровода 6 и меньше высоты П-образного магнитопровода 5, две измерительные обмотки 9 и 10, соединенные последователь;но и встречно и расположенные по обе стороны от среднего стержня магнитопровода 6. К выводам измерительных обмоток 9 и 10 подключен измерительный элемент 4. Обмотки возбуждения

2 и 3 расположены соответственно каждая на стержнях П-образного магнитопровода 5 выше Ш-образного магнитопровода 6, при этом обмотки возбуждения 2 и 3. и измерительные о6мотки 9 и l0 расположены во взаимноперпендикулярных плоскостях. П-образный магнитопровод 5, Ш-образный магнитопровод 6 и П-образный экран 8 соединены в один конструктив-. ный узел и образуют чувствительный элемент устройства. П-образный экран 8 размещен между П-образным магнитопроводом 5 и Ш-образным магнитопроводом 6 так, что крайние стержни Ш-образного магнитопровода 6 совпадают со стержнями П-образного магнитопровода 5 и экрана 8 и образуют составные стержни чувствительного элемента. Торцы составных стержней совместно со средним стержнем

Ш-образного магнитопровода 6 выполнены так, что лежат в одной поверхности, повторяющей поверхность наружного диаметра проверяемого ротора 7.

Плоскость основания П-образного экрана 8 изогнута под углом 90 к плоскости его стержней и экранирует измерительные обмотки 9 и 10. Устройство содержит также короткозамкнутый виток 11, зазоры 12 и 13 под стержнями

Я-образного магинтопровода 5 зубцы про9282

5 веряемого ротора 4 и 15, участки ярма 16 и 17 ротора 7, воздушный зазор 18 между средним стержнем

19 Ш-образного магнитопровода 6 и зуб-. цом ротора 20, воздушные зазоры

21 и 22 под крайними стержнями Ш-образного магнитопровэда 6.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы производят to настройку устройства по эталонному ротору без обмотки. Чувствительный элемент устанавливают:относительно ротора 7 со стороны наружного диаметра без зазора. К измерительным об- 15 моткам 9 и 10 подключают измерительный элемент 4, например милливольтметр. Включают источник питания 1 переменного тока, эталонный ротор 7 поворачивают на 360, относительно о оси вращения, и по показанию милливольтметра фиксируют напряжение Uy.

Напряжение U„ является сигналом помехи. Затем в пазы ротора 7 помещают один короткозамкнутый виток 11 с диа- 25 метром провода, равным диаметру провода обмотки проверяемого ротора (фиг.2) .

Эталонный ротор 7 с короткозамкнутым витком устанавливают так, чтобы

L паз эталонного ротора 7 с короткозамк-5в нутым витком 11 был расположен против одного йз пазов Ш-образного магнитопровода 6. Величину напряжения U в этом случае также фиксируют по показанию милливольтметра.

Напряжение U< является полезным сигналом и должно превышать напряжение U . Если Uz. Ц, то. чувствительный элемент устанавливают относительно ротора 7 с зазором от 0,1 4О до 1,0 мм и изменением воздушного магнитопровода 6 добиваются такого положения чувствительного элемента, когда отношение Ug / Б1 будет больше единицы и будет иметь максимальную величину.

После этого производится проверка роторов с обмотками. Наличие или отсутствие короткозамкнутых витков определяют по величине напряжения U измеряемого милливольтметром при повороте проверяемого ротора на 360. о

В обмотках проверяемого ротора 7 имеются короткозамкнутые витки, если величина, измеряемого напряжения рав55 на или превышает напряжение Ug.

Под действием ИДС обмоток 2 и 3 возбуждения (рис.2) создаются два магнитных потока: основной магнитный no"

58 6 ток с о и магнитный поток рассеяния 1 . Основной магнитный поток

Фо замыкается по магнитной цепи: первый стержень П-образного магнитопровода 5, воздушный зазор 12, зубец

14 ротора 7, участки ярма 16 и 17 ротора 7, зубец 15 ротора 7, воздушный зазор 13, второй стержень П-образного магнитопровода 5.

Магнитный поток рассеяния 5 от первого стержня П-образного сердечника проходит через экран 8 в L îá" разный сердечник 6 и разделяется на два потока рассеяния с1эщ и s?

Иагнитный поток рассеяния +5< проходит по перемычке между крайними стержнями Ш-образного сердечника 6 и через экран во второй крайний стержень П-образного сердечника 5, а магнитный поток рассеяния ы проходит через зазор 21 в зубец 14 ротора и по участку ярма 17 ротора 7, где

Он разветвляется на два элементарных г1ъ !! потока рассеяния 5 и в . Эле)! ментарный поток рассеяния ср5 про" ходит по участку 16 .ярма ротора 7 в зубец 15, через зазор 22 в крайний стержень Ш-образного сердечника 6, экран 8 в П-образный сердечник, а элементарный магнитный поток рассеяния Рз — по зубцу 20 ротора 7 через зазор 18 в средний стержень

Ш-образного сердечника 6 « по перемычке между ним и вторым крайним . стержнем и экран 8 в П-образный сердечник 5. При наличии в проверяемом роторе 7 короткозамкнутого витка 11 он создает в крайнем стержне

Ш-образного сердечника 6, зубце 15 и участке 16 ярма ротора 7 магнитный поток с ьь, который разделяется в роторе на два магнитных потока .I ll сР и сРК . Иагнитный потокФ РРОходит по участку 17 ярма ротора в зубец 14 через зазор 21, первый крайний стержень Ш-образного сердечника и по перемычке между его крайни-!! ми стержнями. Иагнитный поток Р, ь рроходит по зубцу 20 через зазор 18 в средний стержень Ш-образного сер" дечника и по перемычке между средним и крайним стержнями Ш-образного сердечника.

При этом, с измерительной обмоткой 9 взаимодействуют магнитные потоки сР5 и !-Р1„, !ь, а с обмоткой 10° !! 1

ПОТОки s., Фз °, Ф „,ь, :Р„ььи т,g

При этом, с измерительной обмоткой 9 взаимодействует сумма магнит20 формула изобретения

Устройство для обнаружения корот 4О козамкнутых витков в обмотках электрических машин, содержащее источ" ник питания переменного тока, соединенный с двумя последовательно и согласно соединенными обмотками возбуждения, измерительный элемент, Ш-об° 7 282 ных потоков Фв| + Р,с измерительной обмоткой 10 - сумма магнитных

1 и потоков Рз + Ф + сР„ъ +орчьв

Р

Напряжение измерительной обмотки 10 при этом больше напряжения измерительной обмотки 9 на величину, пропорциональную магнитным потокам

li сркъь + сР з, а суммарное напряжение.U> встречно включенных иэмери. тельных обмоток 9 и 10 при наличии 10 короткозамкнутого витка в роторе больше их суммарного напряжения fJ< при отсутствии в роторе короткОзамк-. нутого витка.

Расположение обмоток возбужде- 15 ния и измерительных обмоток на разных магнитопроводах и во взаимноперпендикулярных плоскостях, а также разделение магнитопроводов экраном в данном устройстве снижает величину сигнала помехи, возникающей от изменения магнитных проводимостей воздушных зазоров и неидентичности магнитных проводимостей участков магнитной цепи ротора (ста- Zs тора) в процессе проверки обмоток и,тем самым, повышает чувствительность устройства по сравнению с известным устройством.

Применение предлагаемого устрой- зо ства позволяет повысить эффект ивность контроля обмоток электрических микромашин с диаметром обмоточного провода менее 0,2 мм. Чувст,Вительность устройства повышается более, чем в 4 раза.

58 разный магнитопровод с шагом между крайними стержнями, равным удвоенному зубцовому делению проверяемого ротора (статора), и первую измерительную обмотку, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительнос"ти, в него введены Л-образный магнитопровод, П-образный экран и вторая измерительная обмотка, причем шаг между стержнями Il-образных магнитопровода и экрана равен шагу между крайними стержнями Ш-образного магнитопровода, Высота которого равна высоте экрана и меньше высоты П-образного магнитопровода, при этом П-образный магнитопровод и Ш-образный магнитопровод соединены своими плоскостями в один пакет, а П-образный экран помещен между ними таким образом, что стержни П-образных магнитопровода, экрана и крайние стержни Ш-образного магнитопровода образуют составные стержни, торцы которых совместно со средним стержнем U-образного сердечника лежат на одной поверхности, а две последовательно и согласно соединенные обмотки возбуждения расположены соответственно каждая на стержнях П-образного магнитопровода, выше П"образного экрана и

Ш-образного магнитопровода, на котором по обе стороны от среднего стержня, между его крайними стержнями, расположены первая и вторая измерительные обмотки, .соединенные последовательно и встречно, к выводам которых подключен измерительный элемент.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 501367, кл. G 01 R 31/02, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

У 123246, кл. G 01 R 31/02, 1959

1ярототип);

928258 иг f

Фюе

Ф

12

Составитель И. Бахтина

Редактор Т.Парфенова Техред Т. Фанта Корректор А.Гриценко

Заказ 3231/5? Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по де ам изобретений и открытий

113035, Москва,M-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4