Устройство для контроля обмотки

Устройство для контроля обмотки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к устройствам для контроля обмотки, и может быть использовано для выявления дефектов в обмотках электрических машин при их изготовлении или ремонте. Целью изобретения является повышение чувствительности устройства. Индукторная обмотка из двух частей 4, 5, устройства для контроля присоединена к выходным выводам модулятора 8, состоящего из трансформатора 9 с обмотками 10, 11, подсоединенными зажимами 12, 13 к источнику синусоидального напряжения 14. Модулятор 8 содержит полностью управляемые полупроводниковые ключи 15, 16 переменного тока, присоединенные каждый как к своему выходному выводу модулятора , так и к общему для них одному входному его выводу. Устройство может быть использовано для контроля многовитковых обмоток машин при повышенной чувствительности устройства . 6 ил. С/) со 00 CD 4 .

39462 А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (29) (22) (51)4 С 01 R 31/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А BTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3928035/24 — 07 (22) 10.07. 85 (46) 23.09.87. Бюл. № 35 (75) В.А,Фокин и О.В.Фокин (53) 621 . 31 3 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1114988, кл . G 01 R 31/02, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1149891, кл. А 01 G 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 116698, кл. G 01 R 31/02, 1958.

Авторское свидетельство СССР № 1 23246, кл . G О 1 В. 31 /02, 1 959 . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОБМОТКИ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для контроля обмотки, и может быть использовано для выявления дефектов в обмотках электрических машин при их изготовлении или ремонте. Целью изобретения является повышение чувствительности устройства. Индукторная обмотка из двух частей 4, 5, устройства для контроля присоединена к выходным выводам модулятора 8, состоящего из трансформатора 9 с обмотками 10, 11, подсоединенными зажимами !2, 13 к источнику синусоидального напряжения 14. Модулятор 8 содержит полностью управляемые полупроводниковые ключи !5, 16 переменного тока, присоединенные каждый как к своему выходному выводу модулятора, так и к общему для них одному входному его выводу. Устройство может быть использовано для контроля многовитковых обмоток машин при повышенной чувствительности устройст-. ва. 6 ил.

1339462

50

Изобретение .относится к электротехнике и может быть использовано для выявления дефектов в обмотках электрических машин при их изготовлении или ремонте.

Цель изобретения — повышение чувствительности устройства.

На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг.2-6 — временные диаграммы напряжений на различных элементах устройства и эпюра соответствующеи переключающей функции.

Устройство (фиг.1) содержит Ш-образный магнитопровод 1, на среднем стержне которого расположена индикаторная обмотка 2 с измерительнь.м прибором 3 на ее зажимах, а на крайних стержнях располагается состоящая из двух последовательно соединенных частей 4 и 5 индукторная обмотка, которая присоединена к выходным зажимам 6 и 7 модулятора 8, состоящего из трансформатора 9 с обмотками

l0 и 11, присоединенными входными зажимами 12 и 13 к источнику 14 синусоидального напряжения. Обмотка 11 трансформатора 9 включена параллельно полностью управляемому полупроводниковому ключу 15, между тем как с помощью другorо полностью управляемого полупроводниквого ключа 16 об-мотку 10 трансформатора 9 можно непосредственно подключить к источнику

14 синусоицального напряжения. Ш-образный магнитопровод 1 гредлагаемого устройства наложен на магнитную систему 17 ротора (или статора) с конт— ролируемой обмоткой в его пазах 18 с таким расчетом, что расстояние между средним и одним из крайних стержней Ш-образного магнитопровода

1 соответствует одному зубцовому делению магнитной системы 17 ротора (или статора) с контролируемой обмоткой в его пазах, а расстояние между крайними стержнями магнитопровода 1 — двойному зубцовому делению магнитной системы 17.

Управляемые полупроводниковые ключи 15 и 16 переменного тока (фиг.1) можно реализовать, например, в виде диодных мостов, зашунтированных каждый цепочкой из индуктивности и тиристора, при этом одноименные электроды этих тиристоров соединены между собой коммутирующими конденсаторами, вследствие чего отпирания оа5 (0

l5

?5

35 нее запертого тиристора на стороне постоянного тока свое о диодного моста приводит одновременно к запиранию ранее открытого тиристора на стороне постоянного тока другого диодного моста. Иными словами при такой реализации полностью управляемых ключей

15 и 16 переменного тока в предлагаемом устройстве имеет место их поочередное отпирание и запирание.

Кривая синусоидального напряжения источника 14 энергии представлена на фиг,2. Эпюра переключения ключей 15 и 16 (фиг.3) соответствует одному варианту выбора частоты переключения этих ключей. Напряжение на последовательно соединенных частях

4 и 5 (фиг.4) индукторной обмотки предлагаемого устройства получают умножением синусоиды (фиг.2) на эпюру переключения (фиг.3). Эпюра переключающей функции (фиг.5) соответствует другому выбранному значению периода цикла коммутации ключей !5 и

16, положительной полуволне которой соответствует открытое состояние одного из этих ключей, а отрицательной полуволне — другого соответственно эпюре переключения (фиг.5) представлена кривая синусоидального напряжения на индукторной обмотке (фиг.6) предлагаемого устройства. Из кривых фиг.4 или 6 видно, что частота сснонной составляющей выходного несинусоидального напряжения модулятора

8 выражается разностью частот сети и циклов переключения ключей 15 и

16; амплитуда этой основной составляющей выходного напряжения модулятора в 2/П раз отличается от амплитуды выходного синусоидального напряжения модулятора. Анализ этих не. синусоидальных кривых фиг,4 и 6 показывает также, что такую же амплитуду имеет составляющая частотой в виде суммы частот сети и циклон коммутации.

Таким образом, предлагаемое устройство отличается от известного наличием дополнительно введенного модулятора 8, задачей которого является получение на индукторной обмотке вместо синусоидального напряжения квазипериодического несинусоидального напряжения, характеризующегося наличием периодически повторяющихся скачков этого напряжения с почти прямоугольным фронтом, это обуслав!

339462

1О

25

35 ливает появление аналогичных периодически повторяющихся скачков напря— жения на заложенных в пазы машины секциях контролируемой ее обмотки.

Модулятор 8 выполняет преобразования синусоидального напряжения источника 14 в несинусоидальное напряжение с периодически повторяющимися разнополярными импульсами, о форме которого можно судить по кривым фиг.2-6.

При замыкании ключа 15 происходит закорачивание обмотки I! трансформатора 9, который в последующий интервал времени работает в режиме короткого замыкания. Если пренебречь ак— тивным сопротивлением и индуктивностью рассеяния трансформатора 9, в этот интервал времени можно считать равным нулю падение напряжения на обмотке 10 и потому напряжение на выходных зажимах 6 и 7 модулятора 8 оказывается практически совпадающим с его входным напряжением. При последующем размыкании и замыкании ключа 15 и замыкании ключа 16 обмотка

11 трансформатора 9 оказывается непосредственно подключеной к источнику 14 синусоидального напряжения, а наводимое в обмотке !1 напряжение трансформируется в обмотку 10 этого трансформатора, в этот интервал вре— мени напряжение на выходных зажимах

l2 и 13 модулятора 8 равно напряжению на обмотке 10. Из разметки зажимов обмоток 10 и 11, трансформатора

9 следует, что начальная фаза напряжения на выходных зажимах 12 и 13 в этот интервал изменится на сто восемьдесят градусов по сравнению с начальной фазой этого напряжения в предыдущий интервал времени. Если числа витков обмоток 10 и 11 выбрать одинаковыми, амплитуды кусков синусоиды напряжения на выходных зажимах модулятора сохраняются неизменными в соответствии с кривыми (фиг.2) . Далее, происходит размыкание ключа 16, замыкание ключа 15 и электромагнитные процессы повторяются.

Выходное напряжение модулятора 8 можно представить как результат умножения синусоидального напряжения (фиг.2) на эгпору коммутационной функции (фиг. 3) и получать кривую (фиг.4), либо умножения синусоиды (фиг.2) на коммутацйонную функцию

55 (фиг.5) и получить кривую выходного напряжения (фиг.6) .

Получаемое таким образом несинусоидальное почти периодическое напряжение разнополярными повторяющимися импульсами подается на индукторную обмотку, подразделенную на две последовательно включенные части 4 и 5 с равными числами витков и расположенные на крайних стержнях магнитопровода 1 устройства. На среднем стержне магнитопрс!вода 1 располагается индикаторная обмотка 2, которая не пронизывается потоком индукторной обмотки и потому поток этой обмотки не оказывает непосредственного влияния на индикаторную обмотку 2. Для усиления этого эффекта под средним стержнем магнитопровода 1 предусмотрен воздушный зазор, отделяющий этот стержень от стального пакета части машины (статора или ротора), в пазах которой размещены проводники контролируемой обмотки.

Поток индукторной обмотки наводит

ЭДС в проводниках части обмотки, l размещенной в соседних двух пазах машины, охватываемых крайними стержнями Ш-образного магнитопровода 1, устройства. Под воздействием высокочастотных составляющих ЭДС, повторяющей по форме напряжение на индукторной обмотке устройства с периодически повторяющимися разнополярными импульсами в соответствии с кривыми (фиг.2-6), в проводниках этой пары пазов машины протекают токи как в

- цепи с распределенными параметрами даже при отсутствии повреждения изоляции этих проводников. Если в одном из этих двух пазов машины имеются проводники с поврежденной изоляцией, не образующие контур с металлическим коротким замыканием, под действием периодически повторяющихся разнополярных импульсов напряжения, наводимого в этих проводниках машины аналогичными импульсами напряжения индукторной обмотки устройства, протекают токи, отличающиеся по величине или по фазе от токов в проводниках соседнего паза. Под действием этой разницы токов или намагничивающих сил в индикаторной обмотке 2 наводится напряжение, показываемое измерительным .прибором 3.

Особенности выходного напряжения модулятора 8 состоят: в периодичес1 339462

50 циклов переключения и т.д.

Таким образом, частота источника синусоидального напряжения выбрана достаточно большой: близкой к значеком синусоидальном характере всех

его спектральных составляющих, т.е. в практически периодическом характере и всего несинусоидального напряже5 ния, что позволяет передавать таксе напряжение в секции испытуемой обмотки электрической машины трансформаторным путем с помощью индукторной обмотки устройства; в зависимости формы и спектрального состава этого напряжения от выбираемой частоты циклов поочередной коммутации его ключей 15 и 16 (фиг.2-6), что позволяет в каждом конкретном случае выбрать требуемую форму и спектральный состав напряжения, обеспечивающие наибольшую эффективность выявления дефектов в контролируемой обмотке; в изменяемости формы и продолжительности импульсов этого напряжения по мере изменения времени даже при фиксированном значении частоты циклов переключения ключей 15 и 16, что также способствует повышению эффективности выявления дефектов в секциях контролируемой обмотки машины.

Несинусоидальное, почти периодическое, напряжение, получаемое путем фазовой модуляции однофазного синусоидального напряжения источника, можно представить произведением синусоидального напряжения источника на модулирующую функцию в виде прямоугольной синусоиды единичной амп35 литуды с периодом повторения, отличающимся от периода синусоидального напряжения источника. При этом ос. новная составляющая разложения в ряд такой несинусоидальной кривой имеет частоту в виде разности частот питающего источника и циклов коммутации; частота равной ей по амплитуде другой составляющей этого напряжения выражается суммой частот ис45 точника и циклов коммутации. Далее следуют составляющие: с меныпей в три раза амплитудой, частоты которых выражаются суммой и, соответственно, разностью между частотой источника и утроенной частотой циклов переключения; с меньшей в пять раз амплитудой, частоты которых выражаются суммой и разностью между частотой источника и пятикратной частотой

55 ниям, соответствующим необходимости представления схемы замещения контролируемой обмотки в виде цепи с распределенными параметрами; частота циклов переключения ключей уст— ройства немного превышает частоту источника однофазного синусоидального напряжения; частота спектральной составляющей, выражаемой суммой частоты источника и утроенной частоты циклов коммутации, обеспечивает достижение режима резонанса напряжений в контролируемой обмотке, как в цепи с распределенными параметрами, и аналогично известному устройству обуспечивает переход неявно выраженного дефекта проверяемой обмотки в явный ее пробой. В условиях рассматриваемого модулированного напряжения информативная составляющая сигнала имеет во много раз меньшую частоту, выражаемую разностью между частотой однофазного источника синусоидального напряжения и частотой модуляции.

Возможность регулирования частоты циклов коммутации получить очень низкую частоту информативной составляющей позволяет резко увеличить сигнал на основной частоте по сравнению с сигналами помехи, даже если не учитывать применения в предлагаемом устройстве дифференциального датчика на основе использования Ш-образного электромагнита.

Предлагаемое устройство позволяет расширить область применения известного устройства на многовитковые обмотки машин, располагаемых в их пазах, сохранив относительную простоту и повышенную чувствительность. формул а изобретения

Устройство для контроля обмотки в пазах электрической машины, содержащее Ш-образный магнитопровоц с индикаторной обмоткой на среднем стержне и индукторными последовательно соединенными обмотками на крайних стержнях, при этом индукторные обмотки поцключены к источнику напряжения„. индикаторная — к измерительному прибору, а магнитопровод предназначен для установки на магнитной системе проверяемой электрической машины, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности устройства,, оно снаб ;ено модулятоСоставитель В.Никаноров

Редактор Н.Рогулич Техред Л.Олийнык Корректор А.Зимокосов

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4215/34

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 1 ром, содержащим однофазный трансформатор и два полностью управляемых полупроводниковых ключа переменного тока, при этом первичная обмотка трансформатора подключена одним вхо— дом к первой клемме источника переменного напряжения, а вторым — к индукторной обмотке, второй вывод которой подключен к вторичной обмотке трансформат..1 а, подсоединенной дру339462

O гим выводом к второй клемме источника напряжения, параллельно вторичной обмотке трансформатора подключен первый полностью управляемый полупро5 водниковый ключ, а второй полностью управляемый полупроводниковый ключ подключен к второй клемме источника напряжения и выводу первичной обмотки трансформатора, соединенного с индукторной обмоткой.