УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2006 года по МПК G01R31/12 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для диагностики изоляции обмоток трехфазных электродвигателей.

Известно устройство для диагностирования обмоток электрических машин, содержащее генератор прямоугольных импульсов, формирующий и подающий импульсы прямоугольной формы с заданными параметрами на обмотку исследуемой электрической машины, три дифференциатора, обрабатывающих полученный сигнал, ключ, выходной блок и вольтметр, отображающий результат измерения. Выход генератора прямоугольных импульсов соединен с началом обмотки. Конец обмотки электрической машины подключен к входу первого дифференциатора. Выход первого дифференциатора связан с входом второго дифференциатора и первой входной клеммой ключа. Выход второго дифференциатора соединен с входом третьего дифференциатора и второй входной клеммой ключа. Выход третьего дифференциатора подсоединен к третьей входной клемме ключа. Выходная клемма ключа соединена с входом выходного блока. С выходного блока измерительная информация подается на вольтметр (см. Белоусова Н.В., Калявин В.П., Мозгалевский А.В. Опыт тестового диагностирования обмоток электрических машин. - Л.: ЛДНТП, 1989. - С.19-21, рис.6).

Это устройство позволяет получить диагностический параметр, с помощью которого после математической обработки определяются такие характеристики, как сопротивление и емкость обмотки электрической машины относительно корпуса. В то же время, состояние изоляции, в основном, зависит от параметров межвитковой изоляции, таких как межвитковое сопротивление и межвитковая емкость. Поэтому предпочтительным является измерение параметров самого волнового затухающего процесса с высокой точностью, что позволило бы более просто и с меньшей трудоемкостью оценивать значения различных параметров электроизоляционной системы электродвигателей и обобщенных диагностических параметров.

Устройство для оценки технического состояния изоляции обмоток электродвигателя, используемое в качестве прототипа, содержит генератор прямоугольных импульсов, предназначенный для соединения с началом обмотки исследуемого электродвигателя, усилитель-ограничитель, измеритель периода, пиковый детектор, блок управления, индикатор режима, блок хранения аналогового сигнала, вольтметр. Начало обмотки электродвигателя связано с выходом генератора прямоугольных импульсов, а конец обмотки электродвигателя связан с параллельными входами усилителя-ограничителя и пикового детектора. Выход усилителя-ограничителя соединен с входом измерителя периода. Первый, второй и третий входы блока управления соединены соответственно с выходами измерителя периода, пикового детектора, генератора прямоугольных импульсов. Первый и второй выходы блока управления соединены соответственно с входами блока хранения аналогового сигнала и блока индикации. Вольтметр присоединен к выходу блока хранения аналогового сигнала (см. патент РФ №2208234, МПК⁷ G 01 R 31/14).

Это устройство позволяет измерять параметры - диагностические параметры изоляции, такие, как амплитуда первого положительного полупериода, амплитуда второго положительного полупериода, значение первого и второго периодов. Однако существенными недостатками являются повышенная трудоемкость измерения и необходимость использования внешнего измерительного устройства для индикации результатов и условности индикации значений периодов, так как цифровой или аналоговый вольтметр выводит результат измерения в вольтах. Кроме того, на точность результатов оценки технического состояния изоляции обмоток электродвигателя могут оказывать воздействие параметры цепи от выхода прибора до вольтметра - сопротивления контактов, сопротивление провода.

Предлагаемым изобретением решается задача снижения трудоемкости, повышение точности и обеспечение индикации результатов оценки технического состояния изоляции обмоток электродвигателя в именованных единицах.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройство для оценки технического состояния изоляции обмоток электродвигателя, содержащее генератор прямоугольных импульсов, предназначенный для соединения с обмоткой электродвигателя, согласно изобретению введены последовательно соединенные с выводом обмотки электродвигателя блок согласования и детектор периодов, причем вход блока согласования связан с выводом обмотки электродвигателя, а выход блока согласования соединен с входом детектора периодов, первый и второй аналоговые коммутаторы, первые входы которых подключены к выходу блока согласования, а вторые входы - к первому и второму выходам детектора периодов, счетчик длительности периодов, первый вход которого соединен с третьим выходом детектора периодов, генератор тактовых импульсов, выход которого присоединен к второму входу счетчика длительности периодов, первый и второй детекторы амплитуды, входы которых связаны с выходами первого и второго аналоговых коммутаторов соответственно, а выходы - с входами введенных в устройство первого и второго генераторов, управляемых напряжением, блок управления и счетчик-дешифратор, причем первый вход счетчика-дешифратора соединен с выходом блока управления, второй вход счетчика-дешифратора - с выходом счетчика длительности периодов, третий и четвертый входы счетчика-дешифратора - с выходами первого и второго генераторов, управляемых напряжением соответственно, а выход счетчика-дешифратора подключен ко входу введенного в устройство жидкостно-кристаллического индикатора.

Снижение трудоемкости, повышение точности и обеспечение индикации результатов оценки технического состояния изоляции обмоток электродвигателя обеспечивается применением цифровой обработки выделенных параметров аналогового сигнала за счет введения счетчика длительности периода, генераторов, управляемых по напряжению, первого и второго аналоговых коммутаторов, первого и второго детекторов амплитуды, счетчика-дешифратора, а также жидкостно-кристаллического индикатора, а также отсутствием необходимости использования внешнего измерительного устройства, а именно вольтметра.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства для оценки технического состояния изоляции обмоток электродвигателя.

Устройство для оценки технического состояния изоляции обмоток электродвигателя содержит генератор прямоугольных импульсов 1, предназначенный для соединения с началом обмотки исследуемого электродвигателя 2, блок согласования 3, детектор периодов 4, блок управления 5, генератор тактовых импульсов 6, счетчик длительности периодов 7, первый аналоговый коммутатор 8, первый детектор амплитуды 9, первый генератор 10, управляемый напряжением, счетчик-дешифратор 11, жидкостно-кристаллический индикатор 12, второй аналоговый коммутатор 13, второй детектор амплитуды 14, второй генератор 15, управляемый напряжением. Один из выводов обмотки электродвигателя 2 связан с выходом генератора прямоугольных импульсов 1, а другой вывод - со входом блока согласования 3. Выход блока согласования 3 связан со входом детектора периодов 4, первым входом первого 8 и первым входом второго 13 аналоговых коммутаторов. Первый, второй и третий выходы детектора периодов 4 связаны соответственно со вторым входом первого аналогового коммутатора 8, вторым входом второго аналогового коммутатора 13, первым входом счетчика длительности периодов 7. Выход генератора тактовых импульсов 6 соединен со вторым входом счетчика длительности периодов 7. Выход первого аналогового коммутатора 8 соединен со входом первого детектора амплитуды 9. Выход первого детектора амплитуды 9 связан со входом первого генератора 10, управляемого напряжением. Выход второго аналогового коммутатора 13 соединен со входом второго детектора амплитуды 14. Выход второго детектора амплитуды 14 связан со входом второго генератора 15, управляемого напряжением. Первый, второй, третий и четвертый входы счетчика-дешифратора 11 связаны соответственно с выходами блока управления 5, счетчика длительности периодов 7, первого 10 и второго 15 генераторов, управляемых напряжением. Выход счетчика-дешифратора 11 связан со входом жидкостно-кристаллического индикатора 12.

Генератор прямоугольных импульсов 1 обеспечивает подачу на обмотку электродвигателя импульсов длительностью 1 мс и амплитудой 3В. Генератор 1 имеет мощный усилительный каскад на выходе, позволяющий подключать устройство к двигателям с низким сопротивлением "фаза-корпус", что характерно для асинхронных двигателей большой мощности. Блок согласования 3 обеспечивает подключение электронной части устройства к электродвигателю. Блок 3 выполнен в виде эмиттерного повторителя, что обеспечивает ему большое входное сопротивление и малое выходное. Этим достигается отсутствие искажения получаемого с асинхронного двигателя сигнала, вызванного действием нагрузки всего устройства. Детектор периодов 4 предназначен для определения моментов времени, в которые амплитуда получаемого сигнала больше порога 3В (положительные полуволны затухающего колебательного процесса), а также определения промежутка между этими сигналами. Блок управления 5 управляет работой жидкостно-кристаллического индикатора 12 и определяет, значение какого параметра отображать в данный момент: амплитуды первого положительного полупериода, амплитуды второго положительного полупериода, периода затухающих колебаний. Генератор тактовых импульсов 6 предназначен для создания последовательности калиброванных высокочастотных сигналов. Счетчик длительности периодов 7 подсчитывает количество калиброванных высокочастотных сигналов за время наличия сигнала с детектора периодов 4 и на основе этого определяет длительность периода волнового затухающего процесса. Первый аналоговый коммутатор 8 обеспечивает выделение из сигнала волнового колебательного процесса положительной полуволны первого периода. Первый детектор амплитуды 9 формирует постоянное напряжение с величиной, равной амплитуде положительной полуволны первого периода волновых затухающих колебаний. Первый генератор 10, управляемый напряжением, формирует цифровой сигнал с частотой, пропорциональной напряжению, подаваемому с первого детектора амплитуды 9. Счетчик-дешифратор 11 осуществляет подсчет количества цифровых импульсов и преобразование полученных величин в параллельный цифровой сигнал, пригодный для управления жидкостно-кристаллическим индикатором 12. Жидкостно-кристаллический индикатор 12 предназначен для отображения результатов измерений. Второй аналоговый коммутатор 13 обеспечивает выделение из сигнала волнового колебательного процесса положительной полуволны второго периода. Второй детектор амплитуды 14 формирует постоянное напряжение с величиной, равной амплитуде положительной полуволны второго периода волновых затухающих колебаний. Второй генератор 15, управляемый напряжением, формирует цифровой сигнал с частотой, пропорциональной напряжению, подаваемому со второго детектора амплитуды 14.

Устройство для оценки технического состояния изоляции обмоток электродвигателя работает следующим образом.

С выхода генератора прямоугольных импульсов 1 диагностирующий сигнал подается на один из выводов обмотки электродвигателя 2. С другого вывода обмотки исследуемого электродвигателя 2 сигнал поступает на вход блока согласования 3, обеспечивающего отсутствие искажений этого сигнала, которые могут быть вызваны работой заявляемого устройства. С выхода блока согласования 3 сигнал поступает на вход детектора периодов 4, первый вход первого аналогового коммутатора 8, первый вход второго аналогового коммутатора 13. На второй вход первого аналогового коммутатора 8 с первого выхода детектора периодов 4 поступает управляющий сигнал, благодаря которому удается выделить для дальнейшей обработки первую положительную полуволну диагностического сигнала, которая и поступает на вход первого детектора амплитуды 9. На второй вход второго аналогового коммутатора 13 со второго выхода детектора периодов 4 поступает управляющий сигнал, благодаря которому удается выделить для дальнейшей обработки вторую положительную полуволну диагностического сигнала, которая и поступает на вход второго детектора амплитуды 14. В первом 9 и втором 14 детекторах амплитуды происходит определение наибольшего значения напряжения и преобразование его в постоянную величину напряжения, которое и подается на входы соответственно первого 10 и второго 15 генераторов, управляемых напряжением. В первом 10 и втором 15 генераторах, управляемых напряжением, происходит преобразование постоянного напряжения на входе в последовательность высокочастотных прямоугольных импульсов, количество которых пропорционально величине напряжения. С выходов первого 10 и второго 15 генераторов, управляемых напряжением, последовательность высокочастотных импульсов поступает соответственно на третий и четвертых входы счетчика-дешифратора 11. С третьего выхода детектора периодов 4 сигнал, длительность которого соответствует длительности периода, поступает на первый вход счетчика длительности периодов 7. Счетчик длительности периодов 7 подает на второй вход счетчика-дешифратора 11 последовательность высокочастотных прямоугольных импульсов, частота которых задается генератором тактовых импульсов 6, а их число пропорционально длительности периода сигнала. В счетчике-дешифраторе 11 происходит считывание поступающей информации и преобразование ее в сигнал для жидкостно-кристаллического индикатора 12. Блок управления 5 подает на первый вход счетчика-дешифратора 11 сигнал, который определяет, величину какого из трех параметров - амплитуды первого положительного полупериода, амплитуды второго положительного полупериода, периода затухающих колебаний - необходимо индицировать в данный момент времени на жидкостно-кристаллическом индикаторе 12.

Достоинствами предлагаемого устройства являются простота, удобство в использовании, высокая достоверность и точность оценки получаемых результатов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики изоляции обмоток трехфазных электродвигателей. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата устройство содержит генератор прямоугольных импульсов, блок согласования, детектор периодов, первый и второй аналоговые коммутаторы, счетчик длительности периодов, генератор тактовых импульсов, первый и второй детекторы амплитуды, первый и второй генераторы, управляемые напряжением, блок управления, счетчик-дешифратор, жидкостно-кристаллический индикатор. Согласующее устройство и детектор периодов последовательно соединены с выводом обмотки электродвигателя. Вход блока согласования связан с выводом обмотки электродвигателя, а выход согласующего устройства соединен с входом детектора периодов. Первые входы первого и второго аналоговых коммутаторов подключены к выходу блока согласования, а вторые входы - к первому и второму выходам детектора периодов. 1 ил.

Устройство для оценки технического состояния изоляции обмоток электродвигателя, содержащее генератор прямоугольных импульсов, предназначенный для соединения с обмоткой электродвигателя, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные с выводом обмотки электродвигателя блок согласования и детектор периодов, причем вход блока согласования связан с выводом обмотки электродвигателя, а выход блока согласования соединен с входом детектора периодов, первый и второй аналоговые коммутаторы, первые входы которых подключены к выходу блока согласования, а вторые входы - к первому и второму выходам детектора периодов, счетчик длительности периодов, первый вход которого соединен с третьим выходом детектора периодов, генератор тактовых импульсов, выход которого присоединен к второму входу счетчика длительности периодов, первый и второй детекторы амплитуды, входы которых связаны с выходами первого и второго аналоговых коммутаторов соответственно, а выходы - с входами введенных в устройство первого и второго генераторов, управляемых напряжением, блок управления и счетчик-дешифратор, причем первый вход счетчика-дешифратора соединен с выходом блока управления, второй вход счетчика-дешифратора - с выходом счетчика длительности периодов, третий и четвертый входы счетчика-дешифратора - с выходами первого и второго генераторов, управляемых напряжением соответственно, а выход счетчика-дешифратора подключен ко входу введенного в устройство жидкостно-кристаллического индикатора.