Способ диагностики электротехнического устройства с обмотками и магнитопроводом Российский патент 2017 года по МПК G01R31/02 G01R31/06 

Определение частоты максимума СПМ напряжения, наведенного в соответствующей обмотке, по нормированной СПМ напряжения G_н(ƒ), полученной с учетом оценки модуля электромагнитных частотных характеристик соответствующей обмотки устройства , позволяет исключить в частотной области влияние резонансов электромагнитных контуров системы «магнитопровод - обмотки - корпус устройства» на амплитуду колебаний, связанных с механическими колебаниями конструкции, что повышает достоверность диагностики механической прочности электротехнического устройства.

Наличие в заявленном изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет его считать соответствующим условию "новизна".

Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 приведена схема устройства, реализующего способ диагностики электротехнического устройства (где Г - генератор тестовых сигналов; R - измерительное сопротивление; V₁, V₂, V₃, V₄ - измерительные точки напряжения), обмотки фаз устройства соединены «звездой»;

на фиг. 2 представлен график изменения модуля частотной характеристики в диапазоне частот от 10 до 5000 Гц трансформатора ТДТНЖ-40000/110-71У1 фаза «А»;

на фиг. 3, 4 представлены оценки СПМ напряжения G(ƒ) и нормированной СПМ напряжения G_н(ƒ) трансформатора ТДТНЖ-40000/110-71У1 фаза «А».

Способ осуществляется следующим образом.

Электротехническое устройство отключают от сети и расшиновывают. С использованием схемы (фиг. 1) последовательно в каждую обмотку устройства подают тестирующее напряжение типа «белый шум» (коммутирующее устройство обеспечивает последовательную подачу сигнала с генератора в обмотки А, В и С), в связанных RLC-контурах возникают электромагнитные колебания. Производят регистрацию временных сигналов напряжения с генератора и соответствующей обмотки. Далее производят оценку модуля электромагнитных частотных характеристик каждой обмотки [см. Дж. Бендат, А. Пирсол. «Применение корреляционного и спектрального анализа». М.: Мир, 1983 г., с. 91]. Расчет формы модуля электромагнитных частотных характеристик, образованных системой «магнитопровод - обмотки - корпус», проводят по соотношению: , где U_г(ƒ) - СПМ случайного процесса напряжения с генератора тестовых сигналов типа «белый шум», подаваемых на обмотку, U_R(ƒ) - СПМ случайного процесса после измерительного сопротивления. Затем по корпусу электротехнического устройства осуществляют импульсное механическое воздействие, исключающее любое повреждение конструкции. Место импульсного механического воздействия должно быть максимально близко к местам крепления магнитопровода устройства к корпусу. С использованием схемы (фиг. 1, коммутирующее устройство в положении N) производят измерение напряжения, наведенного в обмотках электромагнитного устройства в результате импульсного механического воздействия. Осуществляют расчет СПМ напряжения G(ƒ), наведенной в каждой обмотке. Далее, используя результаты расчетов G(ƒ) и для каждой обмотки, определяют частоту максимума спектральной плотности нормированнго напряжения G_н(ƒ) согласно выражения: .

При установке диагноза используют нормированную СПМ напряжения G_н(ƒ), т.е. вычисляют усилия прессовки P_i обмоток по соотношению: , где - постоянная величина, характеризующая степень прессовки обмоток данного устройства; ƒ_i - частота максимума СПМ напряжения, наведенного в обмотке; n - постоянная величина; P_нi0 и ƒ_нi0 - известные или ранее определенные усилие прессовки и частота максимума нормированной СПМ напряжения G_н(ƒ) соответствующей обмотки данного устройства.

Возможность промышленной реализации и практической возможности достижения требуемого технического результата при использовании изобретения иллюстрируется следующим примером.

Пример.

Проводилась диагностика трансформатора ТДТНЖ-40000/110-71У1 с целью оценки усилия прессовки обмоток фазы «А».

Способ диагностики заключался в том, что с использованием схемы (фиг. 1) в обмотку высокого напряжения с генератора в диапазоне частот 10…24000 Гц подавался тестирующий сигнал электрического напряжения типа «белый шум» (фиг. 1, коммутирующее устройство в положении А). В измерительных точках V₁ и V₂ проводилась регистрация временных сигналов напряжения. На основе результатов регистрации был оценен модуль частотной характеристики , представленный на фиг. 2 (для наглядности дальнейшего изложения форма амплитудно-частотной характеристики приведена в диапазоне частот 10…5000 Гц). Расчет модуля электромагнитных частотных характеристик, образованных системой «магнитопровод - обмотки - корпус», проводили по соотношению: , где U_г(ƒ) - СПМ случайного процесса напряжения с генератора тестовых сигналов типа «белый шум», подаваемых на обмотку, U_R(ƒ) - СПМ случайного процесса после измерительного сопротивления. По днищу обследуемого трансформатора осуществлялось импульсное механическое воздействие. С использованием схемы (фиг. 1, коммутирующее устройство в положении N) производилась регистрация напряжения, наведенного в обмотке трансформатора, при импульсном механическом воздействии. Осуществляли расчет СПМ напряжения G(ƒ), наведенной в каждой обмотке (фиг. 3). Далее, используя результаты расчетов G(ƒ) и для каждой обмотки, определяли частоту максимума спектральной плотности нормированного напряжения G_н(ƒ) (фиг. 4) согласно выражения: . Частота максимума ƒ_i для СПМ напряжения G(ƒ) (фиг. 3) составила 706 Гц, а частота максимума нормированной СПМ напряжения G_н(ƒ) (фиг. 4) - 228 Гц.

Оценка остаточного усилия прессовки обмоток трансформатора фазы «А» по соотношению , с использованием полученных значений ƒ_i, привело к существенно различающимся результатам. При плановом ремонте данного трансформатора были проведены измерения остаточных усилий прессовки обмоток. Результаты измерений подтвердили правильность оценки остаточного усилия прессовки обмоток с использованием частоты максимума ƒ_i, определенной по нормированной СПМ напряжения G_н(ƒ) (фиг. 4).

Таким образом, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для испытаний электротехнического устройства на способность противостоять внешнему короткому замыканию и значительной вибрации, возникающей при работе устройства;

- повышение достоверности диагностики механической прочности электротехнического устройства;

- для заявляемого способа в том виде, в котором он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к диагностике механической прочности электротехнического устройства. Сущность: способ заключается в том, что создают вибрационные процессы путем механических воздействий на устройство, измеряют напряжение, наведенное в обмотках устройства в результате механического воздействия, определяют частотные характеристики G(f) отклика на эти воздействия. Производят оценку модуля электромагнитных частотных характеристик по соотношению , где U_г(ƒ) – спектральная плотность мощности (СПМ) случайного процесса напряжения с генератора тестовых сигналов типа «белый шум», подаваемых на обмотку; U_R(ƒ) - СПМ случайного процесса после измерительного сопротивления. Определяют частоту максимума спектральной плотности мощности нормированного напряжения согласно выражению: . Определяют усилие прессовки по соответствующему соотношению , где - постоянная величина, характеризующая степень прессовки обмоток данного устройства; ƒ_i - частота максимума СПМ напряжения, наведенного в обмотке; n - постоянная величина; P_i0 и ƒ_i0 - известные или ранее определенные усилие прессовки и частота максимума СПМ напряжения данного устройства. Устанавливают диагноз по вычисленному усилию прессовки. Технический результат: повышение достоверности диагностики механической прочности электротехнического устройства. 4 ил.

Способ диагностики электротехнического устройства с обмотками и магнитопроводом, заключающийся в том, что создают вибрационные процессы путем механических воздействий на устройство, измеряют напряжение, наведенное в обмотках устройства в результате механического воздействия, определяют частотные характеристики G(f) отклика на эти воздействия и устанавливают диагноз по вычисленному усилию прессовки P_i, отличающийся тем, что производят оценку модуля электромагнитных частотных характеристик по соотношению

,

где U_г(ƒ) – спектральная плотность мощности (СПМ) случайного процесса напряжения с генератора тестовых сигналов типа «белый шум», подаваемых на обмотку;

U_R(ƒ) - СПМ случайного процесса после измерительного сопротивления, определяют частоту максимума спектральной плотности мощности нормированного напряжения согласно выражению

и определяют усилие прессовки по соответствующему соотношению:

,

где - постоянная величина, характеризующая степень прессовки обмоток данного устройства;

ƒ_i - частота максимума СПМ напряжения, наведенного в обмотке;

n - постоянная величина;

P_i0 и ƒ_i0 - известные или ранее определенные усилие прессовки и частота максимума СПМ напряжения данного устройства.