УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1995 года по МПК G01R31/12 

Изобретение относится к электротехнике, конкретнее к диагностике состояния изоляции электродвигателей.

Известны устройства, позволяющие контролировать сопротивление изоляции электроустановок, находящихся под напряжением, и содержащие источник питания, фильтры, органы контроля и индикации.

Недостатком этих устройств является то, что они контролируют сопротивление изоляции всех электрически связанных аппаратов и не могут выявить конкретного аппарата с нарушенной изоляцией. Для его обнаружения необходим периодический вывод оборудования из работы, что не всегда возможно по условиям технологии.

Известен также способ проверки сопротивления изоляции отдельных аппаратов, в частности электродвигателей, производимый мегомметром при вводе оборудования в эксплуатацию и при ремонте.

Недостаток такого контроля в его прерывности, поэтому выход из строя электродвигателя почти всегда внезапен. Чтобы ослабить фактор внезапности приходится в процессе контроля браковать оборудование даже при небольшом с точки зрения надежности ухудшения состояния изоляции, что приводит к увеличению объема профилактических работ.

Известно устройство для испытания секций обмоток электрических машин на пробой, при котором повышенное напряжение подводится через специальную гребенку к обмоткам машины и металлической плите, на которой укрепляются эти обмотки.

Такое устройство можно использовать только в период ремонта и монтажа электрических машин до их сборки. При работе электрической машины оно не приемлемо, так как металлическую плиту, на которой укрепляются обмотки машины при испытании, и гребенку нельзя включать в работу, не нарушая конструкцию.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее находящуюся в тепловом контакте с обмоткой модель ее изоляции, выполненную из двух соприкасающихся друг с другом через изоляционный слой проводников, один из которых включен в основную цепь, а другой - в цепь блока контроля (индикации). Модель укрепляется в лобовой части обмотки электродвигателя.

Недостатки этого устройства следующие: малая длина контролируемой изоляции, так как большую модель не вместить под крышку электродвигателя; осуществление контроля изоляции только лобовой части, хотя известно, что провода лобовой части соответствуют только 10-15% общей длины проводов. Тепловые, динамические, электрические и магнитные поля лобовой части могут сильно отличаться от соответствующих полей в пазах и по разному влиять на срок службы изоляции.

Например, температура лобовой части обмотки на 10-15^о С ниже, чем температура в пазах, и, следовательно находится в более легком режиме, чем рабочая обмотка; осуществление контроля изоляции только с одной стороны обмотки, где установлена модель - неблагоприятные эксплуатационные воздействия на изоляцию (влажность, дополнительный нагрев, радиация и др.), проявляющиеся с другой стороны, не будут учтены моделью, укрепленной в одной точке; невозможность осуществления контроля пазовой изоляции между обмоткой и корпусом электродвигателя.

Цель изобретения - повышение достоверности прогноза состояния изоляции за счет приближения условий работы модели к условиям работы изоляции обмотки электродвигателя во всех его частях.

Эта цель достигается тем, что модель обмотки заложена в пазы электродвигателя между основными проводами равномерно по окружности (через 1,2 или 3 паза), причем обмотка модели выполнена из того же изолированного провода, что и основная. Индикаторное устройство (мегомметр, реле и др.) подключают между моделью и основной обмоткой или корпусом электродвигателя через переключатель. Имеется независимый источник питания.

На фиг. 1 изображена общая схема контроля изоляции; на фиг.2 - пример взаимного расположения модели обмотки и основной обмотки в пазах электродвигателя; на фиг. 3 - пример расположения одного провода модели обмотки (заштрихован) и проводов основной обмотки, там же показан путь тока контроля изоляции между моделью и основной обмоткой, а также между моделью и корпусом 6.

Устройство содержит модель 1 обмотки, уложенную параллельно с основной обмоткой 2 электродвигателя. Индикаторное устройство 3 и источник 4 питания подключены с одной стороны к модели 1 обмотки, а с другой стороны через переключатель 5 к корпусу 6 электродвигателя или нейтрали 7 основной обмотки 2 (в зависимости от положения переключателя). Модель 1 обмотки и основная обмотка 2 уложены совместно в пазы 8 электродвигателя.

Устройство работает следующим образом.

Индикатор 3 с источником 4 питания подключают к модели 1 обмотки и переключателю 5, соединенному с корпусом 6 электродвигателя и проводами основной обмотки 2. Замер изоляции производят между моделью 1 обмотки и основной обмоткой 2 (I_об), а также между моделью 1 обмотки и корпусом 6 (I_к). Результаты измерения сравнивают с предыдущими.

Сопротивление изоляции модели 1 обмотки и основной обмотки 2 пропорциональны между собой, потому что воздействие механических, электрических и магнитных сил на модели 1 обмотки и основной обмотки 2 идентичны, так как модель 1 повторяет форму основной обмотки 2; тепловое воздействие на изоляцию модели 1 обмотки и основной обмотки 2 одинаковые, так как температура во всех точках паза 8 (в том числе и в точке расположения провода модели обмотки 1) при установившемся режиме одинакова. Нагревание происходит за счет тепла, выделяемого основной обмоткой 2; учитывается соотношение витков
= K = K = K = K , где R_o - сопротивление изоляции основной обмотки 2;
R_м - сопротивление изоляции модели 1;
S_o, l_o, n_o - площадь поверхности проводов, общая длина всех проводов, число витков основной обмотки 2;
S_м, l_м, n_м - то же соответственно модели 1;
К - конструктивный коэффициент, зависящий от взаимного расположения проводов основной обмотки 2 и модели 1 и расположения проводов модели 1 в пазах 8 и определяющаяся опытным путем.

В отличие от прототипа модель обмотки, по которой судят о состоянии изоляции, вложена во все фазы, все катушки, по всему объему статора электродвигателя, имеет хороший тепловой контакт за счет помещения ее в пазы электродвигателя параллельно с основной обмоткой. Предлагаемое устройство дополнено переключателем для поочередного измерения изоляции между моделью и основной обмоткой, а также между моделью и корпусом, и независимым источником питания.

Доказательcтво существенности отличий.

Известны устройства, выполненные в виде модели, установленной в одной точке обмотки электродвигателя, прибандажированной к лобовой части, по состоянию изоляции которой судят о состоянии всего электродвигателя. Но не известно устройство, выполненное в виде модели, заложенной в пазы вместе с основной обмоткой во все фазы, все катушки по всему статору электродвигателя.

Известны также устройства, позволяющие контролировать температуру электродвигателя за счет внедрения между проводами обмотки специального приспособления - позисторов, но не известны устройства, контролирующие состояние изоляции обмотки с помощью модели, внедренной между проводами основной обмотки.

Использование предложенного устройства позволит контролировать состояние изоляции без отключения электродвигателя от источника питания и других аппаратов, находящихся в электрическом контакте с контролируемым; учитывать воздействие на изоляцию односторонних неблагоприятных факторов (дождь, тепловой нагрев, радиация и др.); контролировать пазовую изоляцию (между моделью и корпусом); повысить чувствительность измерения за счет увеличения длины провода модели; лучше учитывать тепловые, магнитные, электрические и механические воздействия на изоляцию, так как модель, заложенная в пазы полностью повторяет форму основной обмотки и находится в тех же условиях, что и основная обмотка; увеличить срок службы электродвигателей за счет своевременного обнаружения ухудшения состояния изоляции; уменьшить объем профилактических работ, которые без постоянного контроля обычно производятся предварительно для поддержания практически неизменного состояния изоляции, что не обязательно по условиям надежности. Все это дает значительный экономический эффект.

Использование: относится к электротехнике, конкретно к диагностике состояния изоляции электродвигателя. Сущность изобретения: устройство содержит модель 1 обмотки, уложенную параллельно с основной контролируемой обмоткой 2 электродвигателя, индикаторное устройство 3 и источник 4 питания подключены с одной стороны к модели 1 обмотки, а с другой стороны через переключатель 5 к корпусу 6 электродвигателя или нейтрали 7 обмотки 2 (в зависимости от положения переключателя 5). Модель 1 обмотки и основная обмотка 2 уложены совместно в пазы электродвигателя. 3 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее последовательно соединенные источник питания, индикаторный блок и модель контролируемой обмотки, выполненную из такого же материала, что и контролируемая обмотка, отличающееся тем, что в устройство введен переключатель, модель контролируемой обмотки выполнена в виде приводов, соединенных между собой и заложенных в пазы по всей окружности параллельно проводам контролируемой обмотки реально действующего электродвигателя, причем второй вывод индикаторного блока соединен с моделью контролируемой обмотки, второй вывод источника питания соединен через размыкающий контакт переключателя с контролируемой обмоткой, замыкающий контакт переключателя соединен с корпусом электродвигателя.