МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2011 года по МПК G01R31/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам для контроля качества изоляции, характеризуемого ее пробивным напряжением, и может быть использовано в средствах для диагностики состояния межвитковой изоляции обмотки асинхронного двигателя или трансформатора.

Уровень техники

В результате старения изоляции обмотки асинхронного двигателя снижается ее пробивное напряжение и сопротивление, что в свою очередь ведет к внезапному отказу двигателя. Для своевременного предупреждения повреждения изоляции необходима ее диагностика, т.е. контроль качества (состояния) межвитковой изоляции.

Известно устройство для измерения сопротивления и контроля качества изоляции сети с асинхронным двигателем, содержащее коммутационный аппарат с силовыми контактами, ключ первым выводом подключен к подвижному контакту первого коммутатора, левый неподвижный контакт которого подключен к первому фазному выводу обмотки асинхронного двигателя, а правый неподвижный контакт первого коммутатора соединен с правым неподвижным контактом второго коммутатора и со вторым фазным выводом обмотки асинхронного двигателя, левый неподвижный контакт второго коммутатора соединен с третьим фазным выводом обмотки асинхронного двигателя, подвижный контакт второго коммутатора соединен с общей точкой правого неподвижного контакта третьего коммутатора, первым выводом параллельно соединенных генератора и измерительного прибора, левый неподвижный контакт третьего коммутатора соединен с общей точкой вторых выводов генератора и измерительного прибора и со вторым выводом ключа, подвижный контакт третьего коммутатора заземлен (см. пат. Р.Ф. №1832223, кл. G01R 27/18). Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности.

Известно устройство для измерения емкости и диэлектрических потерь конденсаторного датчика, содержащее микроконтроллер, индикатор, два генератора, времязадающие RC-цепи генераторов. В качестве одного емкостного элемента применен конденсаторный датчик, между обкладками которого находится изоляционный материал. Микроконтроллер в определенной последовательности с помощью управляемых ключей подключает известные по сопротивлению резисторы времязадающих RC-цепей, измеряет постоянную времени RC-цепей и рассчитывает сопротивление изоляционного материала, значение которого выводит на индикатор, (см. пат. РФ №2258232, кл. G01R 27/26).

Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности, устройство не позволяет контролировать состояние межвитковой изоляции индуктивностей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению и принятое авторами за прототип является устройство для измерения сопротивления диэлектрика, содержащее усилитель, микроконтроллер, индикатор, два управляемых микроконтроллером ключа, конденсаторный датчик, в полости которого находится изоляционный материал, сопротивление которого необходимо измерить. Конденсаторный датчик первой обкладкой подключен к неинвертирующему входу усилителя, второй обкладкой подключен к первому выводу первого ключа, второй вывод которого подключен к плюсовой клемме источника питания, инвертирующий вход усилителя подключен к общему проводу, выход усилителя подключен к аналоговому входу микроконтроллера, параллельно конденсаторному датчику подключен второй управляемый ключ, управляющие выводы ключей, а также индикатор подключены к микроконтроллеру (см. пат. РФ №2258232, кл. G01R 27/26).

Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности - устройство не позволяет контролировать состояние межвитковой изоляции индуктивностей.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к расширению функциональных возможностей устройства.

Технический результат достигается тем, что в микроконтроллерное устройство для диагностики изоляции обмотки асинхронного двигателя, содержащее источник постоянного напряжения, микроконтроллер, индикатор, ключ, причем индикатор подключен к микроконтроллеру, вывод управления ключом подключен к микроконтроллеру, первый вывод ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения введены управляемый источник опорного напряжения, делитель напряжения и индуктивность, причем вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первому выводу индуктивности, второй вывод которой подключен ко второму выводу ключа, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к микроконтроллеру, крайние выводы делителя напряжения подключены к выводам ключа, средний вывод делителя напряжения подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, ко второму входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения, в качестве индуктивности включена обмотка асинхронного двигателя.

Краткое описание чертежей

На чертеже представлена структурная схема микроконтроллерного устройства для диагностики изоляции обмотки асинхронного двигателя.

Осуществление изобретения

Микроконтроллерное устройство для диагностики изоляции обмотки асинхронного двигателя содержит микроконтроллер 1, делитель напряжения 2, управляемый источник опорного напряжения 3, управляемый ключ 4, индикатор 5, источник постоянного напряжения 6 и индуктивность 7 (обмотка асинхронного двигателя).

Первый вывод источника постоянного напряжения 6 подключен к первому выводу индуктивности 7, второй вывод которой подключен к первому выводу ключа 4, вывод управления которого подключен к микроконтроллеру 1, вход управления источника опорного напряжения 3 подключен в выходу широтно-импульсного модулятора (не показан) микроконтроллера 1, выход источника опорного напряжения 3 подключен к первому входу аналогового компаратора (не показан) микроконтроллера 1, ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера 1 подключен средний вывод делителя напряжения 2, первый крайний вывод делителя напряжения 2 подключен ко второму выводу индуктивности 7, второй крайний вывод делителя напряжения 2 подключен ко вторым выводам ключа 4 и источника постоянного напряжения 6, индикатор 5 подключен к микроконтроллеру 1.

Микроконтроллерное устройство для диагностики изоляции обмотки асинхронного двигателя работает следующим образом.

Микроконтроллер 1 устанавливает с помощью внутреннего широтно-импульсного модулятора (не показан) на выходе управляемого источника опорного напряжения 3 заданный уровень опорного напряжения и замыкает ключ 4. По цепи: первый вывод источника постоянного напряжения 6, индуктивность 7, ключ 4, второй вывод источника постоянного напряжения 6 протекает нарастающий ток. В определенный момент микроконтроллер 1 размыкает ключ 4, на выводах индуктивности 7 возникает ЭДС самоиндукции, которая приложена к делителю напряжения 2. Если напряжение на выходе делителя превысит опорное, то аналоговый компаратор микроконтроллера 1 поменяет на выходе логический уровень, по этому сигналу микроконтроллер 1 оценивает значение амплитуды ЭДС самоиндукции. При отсутствии в межвитковой изоляции дефектов значение ЭДС самоиндукции будет максимальным. Если изоляция содержит дефекты, снижающие значение пробивного напряжения, а также обладает малым сопротивлением, то часть энергии, запасенной в индуктивности к моменту размыкания ключа 4, рассеется в виде тепла на межвитковых и межфазных сопротивлениях изоляции. В этом случае ЭДС самоиндукции будет ниже определенного значения, и аналоговый компаратор не поменяет логический уровень на выходе.

Затем микроконтроллер 1 переходит к следующему циклу измерения амплитуды ЭДС самоиндукции. Микроконтроллер 1 снижает напряжение на выходе управляемого источника опорного напряжения 3 и вновь замыкает ключ 4, цикл повторяется до тех пор, пока микроконтроллер 1 не определит значение амплитуды ЭДС самоиндукции, которое выводит на цифровой индикатор 6. По значению амплитуды ЭДС самоиндукции производится оценка состояния изоляции.

Для объективной оценки состояния изоляции необходимо иметь экспериментальные данные прошлого опыта, т.е. зависимости ЭДС самоиндукции от состояния изоляции. Состояние изоляции, характеризуемое ее сопротивлением и пробивным напряжением, может быть определено либо теоретическими методами, либо экспериментально с помощью других методов и средств, предназначенных для проведения соответствующих видов испытаний.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет преимущество - обладает повышенными функциональными возможностями, а именно позволяет контролировать состояние межвитковой изоляции индуктивностей, что расширяет область его применения.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к контролю качества изоляции, и может быть использовано в средствах для диагностики состояния межвитковой изоляции обмотки асинхронного двигателя или трансформатора. Технический результат: расширение функциональных возможностей. Сущность: устройство содержит микроконтроллер 1, делитель напряжения 2, управляемый источник опорного напряжения 3, управляемый ключ 4, индикатор 5, источник постоянного напряжения 6 и индуктивность 7 (обмотка асинхронного двигателя). Первый вывод источника постоянного напряжения 6 подключен к первому выводу индуктивности 7, второй вывод которой подключен к первому выводу ключа 4. Вывод управления ключа подключен к микроконтроллеру 1. Вход управления источника опорного напряжения 3 подключен в выходу широтно-импульсного модулятора микроконтроллера 1. Выход источника опорного напряжения 3 подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера 1. Ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера 1 подключен средний вывод делителя напряжения 2. Один крайний вывод делителя напряжения 2 подключен ко второму выводу индуктивности 7. Второй крайний вывод делителя напряжения 2 подключен ко вторым выводам ключа 4 и источника постоянного напряжения 6. Индикатор 5 подключен к микроконтроллеру. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Микроконтроллерное устройство для диагностики изоляции обмотки асинхронного двигателя, содержащее источник постоянного напряжения, микроконтроллер, индикатор, ключ, причем индикатор подключен к микроконтроллеру, вывод управления ключом подключен к микроконтроллеру, первый вывод ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, отличающееся тем, что в него введены управляемый источник опорного напряжения, делитель напряжения и индуктивность, причем вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первому выводу индуктивности, второй вывод которой подключен ко второму выводу ключа, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу микроконтроллера, крайние выводы делителя напряжения подключены к выводам ключа, средний вывод делителя напряжения подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, ко второму входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве индуктивности включена обмотка асинхронного двигателя.