СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОСТИ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО МЕХАНИЗМА, ЦЕЛОСТНОСТИ ЦЕПЕЙ УПРАВЛЕНИЯ ТАКОЙ ОБМОТКОЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2021 года по МПК G01R31/72 F16K31/12 

Изобретение относится к средствам диагностики силового электрооборудования, имеющего электрические обмотки: электромагнитов контакторов (пускателей, реле), электродвигателей, электрических трансформаторов и дросселей (реакторов), электромагнитов замков систем контроля доступа и клапанов запорной арматуры, электромагнитов гидро(пневмо-)приводов и гидро(пневмо-)распределителей на их основе и другого электромагнитного (в том числе высоковольтного) оборудования, далее в тексте - электромагнитных механизмов. Также изобретение относится к способам контроля целостности цепей управления электромагнитными механизмами, также относится к средствам испытаний электрической аппаратуры, линий и элементов на короткое замыкание, обрыв, утечку или неправильное соединение.

Одним из требований к вновь разрабатываемым средствам диагностирования, в том числе дистанционно управляемых объектов (устройств) является наличие функции упреждающего обнаружения так называемых отказов управления [3], т.е. возможные отказы должны быть обнаружены еще до возникновения необходимости управления таким устройством.

Возможность раннего обнаружения отказов управления позволяет свести к минимуму их негативное влияние на реализацию функции устройства.

При этом наиболее эффективным является метод раннего обнаружения отказов управления путем непрерывного контроля исправности устройства. Непрерывный контроль исправности имеет особое значение для предотвращения накопления так называемых отказов управления и выявления предотказных состояний, также представляющих собой постепенное ухудшение электрических соединений [3], не исключая нарушения изоляции и выхода из строя элементов защиты и коммутации контролируемого устройства, а также его цепей управления.

Как известно, наиболее эффективным методом контроля исправности электрической цепи является измерение ее электрических параметров, а наиболее эффективным методом контроля исправности индуктивного элемента (в том числе электрической обмотки) - его электромагнитных параметров, при подключении к ним источника напряжения или тока.

Для контроля электрических параметров цепи может, например, проводиться измерение ее сопротивления, распределенных емкости и/или индуктивности электрической цепи. Контроль электромагнитных параметров индуктивного элемента может, например, проводиться как измерением его индуктивности (в том числе через дифференциал тока или напряжения такого элемента), так и измерением величины напряженности электромагнитного поля, либо величины индукции магнитного поля, создаваемого таким элементом. При этом род напряжения или тока подключаемого источника определяется особенностями как конкретной цепи, так и индуктивного элемента, не исключая элементов его зашиты, при их наличии.

Из предшествующего уровня техники известен способ постоянного контроля целостности цепей управления кранами трубопроводов и схема для его осуществления [5].

В известном способе контроль осуществляют измерением напряжения на концах нормально разомкнутого контакта реле управления электромагнитным клапаном, (т.е. непосредственно на выводах цепи управления электрической обмоткой электромагнитного клапана). При этом сигнал о целостности цепи формируют при сравнении этого напряжения со значением напряжения порога срабатывания контроллера, хранящимся в его памяти [5].

Недостатком известного способа является отсутствие принципиальной возможности контроля неисправности электрической обмотки электромагнитного клапана, вызванной коротким замыканием части ее витков, что может привести к отказу управления, поскольку сопротивление электрической обмотки может иметь значительный технологический разброс и сильную температурную зависимость. В этом случае, измерением напряжения на концах нормально разомкнутого контакта реле управления электромагнитным клапаном не удастся проконтролировать наличие короткого замыкания части витков электрической обмотки в процессе эксплуатации.

Способы и устройства управления и контроля, основанные на измерении величины индукции излучаемого магнитного поля, также известны из уровня техники.

Так, из уровня техники известны способ и устройство управления положением ротора в магнитных подшипниках [4].

Известный способ управления положением ротора в магнитных подшипниках заключается в получении сигнала с датчика, электрически соединенного с пропорционально-интегрально-дифференциальным регулятором и силовым преобразователем, при этом управление положением ротора осуществляют по напряженности внешнего магнитного поля магнитных подшипников на постоянных магнитах, использующихся в качестве основных опорных подшипников, информация об изменении которой поступает в пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор и силовой преобразователь, которые регулируют напряжение на двух электромагнитах, посредством которых управляют неустойчивостью ротора [4]. Также в известном устройстве датчики положения ротора выполнены в виде датчиков внешнего магнитного поля, установленных на внешней поверхности корпуса.

Известный способ позволяет реализовать устройство управления положением ротора, посредством измерения напряженности внешнего магнитного поля магнитных подшипников на постоянных магнитах датчиками положения ротора, выполненных в виде датчиков внешнего магнитного поля, установленных на внешней поверхности корпуса, т.е. методом измерения величины индукции магнитного поля, излучаемого постоянными магнитами магнитных подшипников.

Недостатком известного способа, в частности, является отсутствие принципиальной возможности контроля короткого замыкания части витков электрических обмоток электромагнитов, посредством которых управляют неустойчивостью ротора.

Из предшествующего уровня техники также известен способ контроля состояния короткозамкнутой обмотки ротора по внешнему электромагнитному полю машины [1]. В известном способе контроль производят в режиме короткого замыкания машины при неподвижном (застопоренном) роторе и пониженном напряжении питания.

На корпусе машины устанавливают контрольно-измерительную магнитную систему с многополюсными намагничивающими и двухполюсными измерительными обмотками, измеряющую магнитный диполь внешнего электромагнитного поля асинхронного двигателя, который является диагностическим параметром обрыва стержня. У симметричной обмотки ротора магнитный диполь практически равен нулю, а при возникновении обрыва его величина становится значительной, что является диагностическим признаком повреждения короткозамкнутой обмотки ротора электродвигателя - так называемой «беличьей клетки» [1].

Известный способ применим только к технологическому контролю состояния короткозамкнутой обмотки ротора электродвигателя, так как его производят в режиме короткого замыкания машины при неподвижном (застопоренном) роторе и пониженном напряжении питания.

Также короткозамкнутая обмотка ротора контролируемого известным способом электродвигателя не должна быть электрически связанной с какими-либо другими элементами, поскольку любая ее электрическая асимметрия приведет к изменению величины магнитного диполя, что может быть идентифицировано как неисправность.

Также из предшествующего уровня техники известен электромагнитный фрикционный тормоз [8], имеющий повышенную надежность путем контроля за его срабатыванием, содержащий также обмотку, постоянный магнит, магнитопровод и замыкающий магнитоуправляемый элемент, например, геркон, установленный с возможностью срабатывания от полей рассеяния постоянного магнита.

Недостатками известного электромагнитного фрикционного тормоза являются: отсутствие возможности контроля исправности его электрической обмотки до момента возникновения необходимости непосредственно управления таким электромагнитным фрикционным тормозом, а также отсутствие принципиальной возможности контроля короткого замыкания части витков такой обмотки, что может привести к отказам управления, не исключая возможности их накопления [3].

Также недостатком известного изобретения является необходимость наличия постоянного магнита в конструкции такого электромагнитного фрикционного тормоза, от полей рассеяния которого возможно срабатывание геркона, что не позволяет повысить надежность контроля за срабатыванием электромагнитных механизмов аналогичного назначения, не содержащих постоянных магнитов.

Из предшествующего уровня техники также известен клапан с повышением его функциональности за счет возможности дистанционного контроля целостности цепей управления электромагнитным механизмом клапана [2].

Поставленная задача решена за счет того, что в клапане, включающем корпус, в котором образованы входной и выходной каналы и расположен подпружиненный запорный орган, согласно указанному изобретению, введен по меньшей мере один контрольный датчик, расположенный на внешней поверхности корпуса указанного клапана, в непосредственной близости от какого-либо полюса (полюсов) электромагнита управления клапаном.

Недостатком известного изобретения является отсутствие принципиальной возможности контроля короткого замыкания части витков электрической обмотки клапана до момента возникновения необходимости непосредственно управления последним, что может привести к отказу управления клапаном [3].

На современном уровне развития техники контроль параметров магнитных полей, не исключая полей рассеяния электромагнитных механизмов, осуществляют датчиками индукции магнитного поля, реализованными на физических эффектах Холла (ЭХ), AMP (анизотропного магнитосопротивления), ГМР (гигантского магнитосопротивления) и ряда других. Такие датчики позволяют в настоящее время проводить бесконтактные измерения тока, скорости и положения подвижных объектов, реализовать бесконтактные переключатели и магнитные компасы, контролировать ток батарейных систем в различных применениях - от автомобильных и потребительских до систем летательных аппаратов [6].

Задачи, решаемые посредством современных датчиков Холла, систематизированы и приведены, например, в публикации [7].

Также из уровня техники известны способы и устройства контроля исправности электромагнитных механизмов, основанные на измерении величины поглощенной такими механизмами электрической энергии.

Так, из предшествующего уровня техники известны способ и устройство для выполнения диагностики приводного механизма и приводной механизм, содержащий одно такое устройство [9].

Заявленные способ и устройство содержат также этапы отслеживания на уровне устройства диагностики электрической характеристики электрического сигнала, в частности электрического сигнала, питающего приводной механизм, также средство для определения силы тока, протекающего в линии энергоснабжения приводного механизма, или средство для определения напряжения на выводах резистивного элемента, через который протекает ток в линии энергоснабжения приводного механизма, также средство для анализа силы тока, протекающего в катушке приводного механизма, также средства аппаратного обеспечения и/или программного обеспечения, содержащие средство для определения напряжения питания катушки приводного механизма и средство для анализа напряжения энергоснабжения катушки приводного механизма [9].

В известном способе и устройстве выполнение диагностики приводного механизма основано на факте поглощения электрического тока, имеющего калиброванную силу, в ходе тестовой процедуры, когда ток, питающий электрическую обмотку, на короткое время переключается одним из ключей. При этом ток, поглощенный электрической обмоткой, переключается другим ключом и измеряется в течение заданного промежутка времени. Коммутация токов осуществляется ключами, выполненными, например, на транзисторах. В случае, если сила электрического тока, поглощенного приводным механизмом, отличается от этого калиброванного значения, делается вывод о том что приводной механизм представляет неисправность, в частности, на уровне его катушек (электрических обмоток) [9].

Недостатками известного способа и устройства являются: сложность реализации, обусловленная необходимостью применения ключей коммутации тока катушек (электрических обмоток), особенно в случае выполнения диагностики электрических обмоток высокого напряжения; необходимость встраивания устройства непосредственно в приводной механизм для исключения ошибок измерения поглощенного в ходе тестовой процедуры электрического тока, имеющего калиброванную силу, в частности, из-за влияния параметров линий связи электрической обмотки с ключами коммутации тока, а так же необходимость применения специализированных средств аппаратного обеспечения и/или программного обеспечения.

Указанные недостатки известного способа и устройства препятствуют его применению для выполнения диагностики как широкого ассортимента приводных механизмов различных производителей, так и аналогичных приводных и других электромагнитных механизмов и устройств, имеющих электрические обмотки, непосредственно встроить в которые указанное устройство не представляется возможным.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ контроля состояния короткозамкнутой обмотки ротора по внешнему электромагнитному полю машины, описанный в [1].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство управления положением ротора в магнитных подшипниках, описанное в [4].

Технической задачей изобретения является осуществление непрерывного автоматического контроля исправности электрических обмоток электромагнитных механизмов различных производителей, целостности цепей управления такими обмотками, обеспечение возможности одновременно с проведением контроля осуществлять управление работой указанных электромагнитных механизмов, а также предотвращение накопления отказов управления и повышение общей надежности управления.

Способ обеспечивает непрерывный автоматический контроль исправности электрической обмотки электромагнитного механизма, в том числе элементов защиты указанной обмотки, при их наличии, также не исключая возможности определения их неправильного подключения, целостности цепей управления такой электрической обмоткой, а так же позволяет одновременно с проведением контроля осуществлять управление работой такого электромагнитного механизма, например осуществлять резервирование в автоматическом режиме.

Устройство осуществляет непрерывный контроль исправности электрической обмотки электромагнитного механизма, в том числе элементов защиты указанной обмотки, при их наличии, непрерывный контроль целостности цепей управления такой обмоткой и непрерывный самоконтроль режима тестирования в автоматическом режиме.

Технический результат: повышение надежности управления электромагнитными механизмами, раннее обнаружение отказов управления и предотказных состояний, а также предотвращение возможного накопления отказов управления [3], контроль исправности и правильности подключения элементов защиты электрических обмоток, в том числе после проведения, например, регламентных, восстановительных и других работ, а также значительное упрощение диагностики технического состояния обмоток и целостности их цепей управления по сравнению со способами, известными из предшествующего уровня техники.

Эта техническая задача решается способом непрерывного контроля исправности электрической обмотки электромагнитного механизма, в том числе имеющей элементы защиты, а также целостности цепей управления такой обмоткой, методом измерения величины индукции магнитного поля (не исключая поля рассеяния), создаваемого (излучаемого) указанной обмоткой в тестовом режиме, т.е. при протекании по такой обмотке, одновременно через ее цепи управления, стабилизированного тестового тока и сравнением измеренной величины индукции магнитного поля, излучаемого этой обмоткой, с установленной пороговой (соответствующей норме для такой обмотки).

Из физики электромагнетизма известно, что величина индукции магнитного поля, излучаемого индуктивным элементом (в частности, электрической обмоткой) пропорциональна произведению тока, протекающего через эту обмотку, на количество ее витков, поэтому контролируя величину индукции магнитного поля (не исключая поля рассеяния), создаваемого такой электрической обмоткой, (при определенных условиях) можно однозначно определить ее техническое состояние: исправна либо неисправна.

Для определения технического состояния электрической обмотки по ней и через ее цепи управления непрерывно, либо периодически должен протекать стабилизированный тестовый ток, (величиной, значительно меньше номинальной) - постоянный, импульсный, либо переменный. Выбор рода тестового тока определяется параметрами (например, индуктивностью) и/или рабочим режимом контролируемой электрической обмотки (не исключая наличия у такой обмотки защитных элементов) и ее цепей управления, в частности, величинами распределенного индуктивного и емкостного сопротивления этих цепей. Стабилизация тестового тока должна осуществляться по его амплитудному, либо действующему (для переменного, импульсного тока) значению.

Результат сравнения измеренного значения величины индукции магнитного поля с пороговым, соответствующим норме для такой электрической обмотки, однозначно определяет ее техническое состояние - исправна либо неисправна, а так же целостность цепей управления указанной электрической обмоткой и исправность, либо правильность подключения защитных элементов такой электрической обмотки при их наличии.

В случае непревышения порогового значения измеренной величиной индукции магнитного поля - контролируемое состояние идентифицируется как неисправное. Так как при этом тестовый ток протекает либо не по всем виткам такой электрической обмотки (поскольку исключаются короткозамкнутые витки), либо не протекает вообще, из-за обрыва обмотки, либо обрыва или короткого замыкания в ее цепях управления. Так же непревышение порогового значения измеренной величиной индукции магнитного поля возможно в случае недопустимого шунтирования исправной контролируемой обмотки какими-либо элементами, не исключая демпфирующих диодов и элементов ее защиты.

Наличие у исправной контролируемой обмотки элемента защиты (подключенного параллельно такой обмотке, например, конденсатора, резистора или варистора, разрядника, диода) отказ последнего, вследствие его электрического пробоя, короткого замыкания, увеличения тока утечки либо неправильной полярности подключенного диода, приведет к шунтированию этой обмотки. При этом по всем виткам указанной электрической обмотки будет протекать лишь часть тестового тока из-за эффекта ее шунтирования неисправным элементом зашиты. Поскольку это приведет к снижению величины индукции магнитного поля, которая (не исключая поля рассеяния) не достигнет порогового значения, создаваемого такой электрической обмоткой без эффекта шунтирования, техническое состояние такой обмотки будет идентифицировано как неисправное.

В случае равенства, либо превышения порогового значения измеренной величиной индукции магнитного поля, техническое состояние обмотки идентифицируется как исправное: тестовый ток протекает по всем виткам такой электрической обмотки и, соответственно, по ее цепям управления. При этом величина индукции магнитного поля (не исключая поля рассеяния), создаваемого указанной обмоткой, не будет ниже пороговой, независимо от изменения сопротивлений как самой обмотки, так и ее цепей управления (вызванных, например, изменением температуры обмотки и/или длины цепей управления), поскольку тестовый ток стабилизирован, т.е. количество «ампер-витков» электрической обмотки в процессе работы не изменяется, т.к. не появляются короткозамкнутые.

Существо изобретения поясняется чертежами Фиг. 1 и Фиг. 2, на которых представлены структурные схемы вариантов устройства.

На чертеже Фиг. 1 представлена структурная схема устройства, осуществляющего контроль исправности обмотки электромагнитного механизма и целостности цепей управления такой обмоткой постоянным, либо импульсным тестовым током.

На чертеже Фиг. 2 представлена структурная схема устройства, осуществляющего контроль исправности обмотки электромагнитного механизма и целостности цепей управления такой обмоткой переменным тестовым током, причем частота тестового тока всегда совпадает с частотой тока управления указанной обмоткой электромагнитного механизма, а разность фаз тестового тока и тока управления в процессе работы устройства всегда остается постоянной, что позволяет избежать коммутационных перенапряжений и экстратоков.

Каждый вариант устройства состоит из двух каналов - опорного, непрерывно осуществляющего автоматический самоконтроль режима тестирования и измерительного, непрерывно осуществляющего непосредственно контроль исправности обмотки электромагнитного механизма, а также целостности цепей управления такой обмоткой, не исключая элементов ее защиты.

Устройство, структурная схема которого представлена на чертеже Фиг. 1, функционирует следующим образом.

При включенном источнике управления обмоткой электромагнитного механизма 2 (Uупр.), разомкнутом ключе управления 3 и включенном источнике контрольного напряжения 12 (Uкон.), выходное постоянное напряжение последнего поступает на вход двухканального генератора стабилизированного тока (ГСТ) 4, формирующего два выходных тока (Ι₁) и (I₂) и реализованного, например, по типу «токового зеркала», в том числе и с возможностью гальванического разделения всех его цепей, за исключением того, что стабильный ток второго выхода (I₂) такого ГСТ не должен зависеть от режима нагрузки его первого выхода (Ι₁) (холостой ход или короткое замыкание).

Непрерывное осуществление автоматического самоконтроля режима тестирования обеспечивается тем, что ток второго выхода ГСТ (I₂), протекая по входному сопротивлению открытого по постоянному току входу интегрирующего преобразователя 5, формирует на выходе последнего опорное напряжение, поступающее на неинвертирующий вход компаратора 10 и вход индикатора 6 «Контроль», что приводит к включению указанного индикатора и свидетельствует как об исправности опорного канала самого устройства, так и об осуществлении непосредственно режима тестирования.

Отсутствие тока второго выхода ГСТ (I₂), как и неисправность интегрирующего преобразователя 5, либо индикатора 6 «Контроль» не вызовет включения последнего, что будет свидетельствовать о неисправности самого устройства, не исключая отсутствия непосредственно режима тестирования.

Ток первого выхода ГСТ (Ι₁), протекая через контролируемую обмотку электромагнитного механизма 1 по ее цепям управления, вызовет появление магнитного поля (не исключая поля рассеяния), например, у полюсов этой обмотки. Величина индукции этого поля однозначно преобразовывается в напряжение датчиком 7, в качестве которого может быть применен, например, датчик на эффекте Холла (ЭХ), анизотропного магнитосопротивления (AMP), либо гигантского магнитосопротивления (ГМР), выход которого соединен с открытым по постоянному току входом интегрирующего преобразователя 8. Выходное напряжение последнего поступает на вход гистерезисного порогового элемента (триггера Шмитта) 9, напряжение с выхода которого поступает на инвертирующий вход компаратора 10, выходной сигнал которого подается на вход индикатора 11 «Неисправность».

В случае, если напряжение на инвертирующем входе компаратора 10 меньше напряжения на его неинвертирующем входе - контролируемое состояние идентифицируется как неисправное, поскольку при этом тестовый ток протекает либо не по всем виткам такой электрической обмотки (т.к. исключаются короткозамкнутые витки), либо не протекает вообще, из-за обрыва обмотки, либо обрыва или короткого замыкания в ее цепях управления.

В случае недопустимого шунтирования исправной контролируемой обмотки какими-либо элементами, например, демпфирующими диодами и другими элементами ее зашиты, напряжение на инвертирующем входе компаратора 10 также будет меньше напряжения на его неинвертирующем входе, поскольку по всем виткам такой электрической обмотки протекает только часть тестового тока.

В обоих случаях компаратор 10 сформирует на своем выходе высокий уровень напряжения, которым включится индикатор 11 «Неисправность», своим входом подключенный к выходу указанного компаратора. Так же при этом будет включен и индикатор 6 «Контроль», что будет свидетельствовать о проведении контроля обмотки и выявлении ее неисправности.

В случае, если напряжение на инвертирующем входе компаратора 10 больше напряжения на его неинвертирующем входе, контролируемое состояние идентифицируется как исправное, поскольку при этом тестовый ток протекает по всем виткам такой электрической обмотки (эффект шунтирования отсутствует) и, соответственно, по ее цепям управления - величина выходного напряжения датчика 7 превысит значение, сформированное в рассмотренных ранее случаях. При этом на выходе компаратора 10 установится низкий уровень напряжения и индикатор 11 «Неисправность» не включится -включенным останется только индикатор 6 «Контроль», что будет свидетельствовать о проведении контроля обмотки и подтверждении ее исправности.

Такое построение устройства, состоящего из двух каналов - опорного и измерительного, сконфигурированных по заявленной структурной схеме, позволяет всегда достоверно идентифицировать исправное состояние контролируемой электрической обмотки электромагнитного механизма, независимо от изменения сопротивлений как самой обмотки, так и ее цепей управления (вызванных, например, изменением температуры обмотки и/или длины цепей управления), т.к. тестовый ток стабилизирован и число витков работоспособной электрической обмотки постоянно.

В случае контроля электрической обмотки импульсным тестовым током, источник контрольного напряжения 12 (Uкон.) должен функционировать в импульсном режиме с установленными параметрами (частота, скважность), а токи ГСТ 4 на его выходах (Ι₁) и (I₂) должны быть синфазны. При этом входы интегрирующих преобразователей 5 и 8 могут быть выполнены закрытыми по постоянному току, а в качестве датчика 7 можно применять как датчики на эффекте Холла (ЭХ), анизотропного магнитосопротивления (AMP) либо гигантского магнитосопротивления (ГМР), так и датчики индукционного типа.

В случае контроля электрической обмотки переменным тестовым током, устройство должно быть реализовано по схеме, представленной на чертеже Фиг. 2.

Устройство функционирует аналогично представленному на чертеже Фиг. 1 для случая контроля электрической обмотки импульсным тестовым током, за исключением того, что источник контрольного напряжения 12 (Uкон.) отсутствует (см. чертеж Фиг. 1), а токи первого и второго выходов (Ι₁) и (I₂) генератора стабилизированного тока ГСТ 4 формируются непосредственно из выходного напряжения источника управления обмоткой электромагнитного механизма 2 (Uупр.) - при этом частота тестового тока всегда совпадает с частотой тока управления указанной обмоткой электромагнитного механизма, а разность фаз тестового тока и тока управления в процессе работы устройства всегда остается постоянной, что позволяет избежать коммутационных перенапряжений и экстратоков при управлении обмоткой 1 посредством ключа 3.

Список использованной литературы

1 Диагностирование обрыва стержня клетки ротора асинхронного электродвигателя. /С.А. Волохов, П.Н. Добродеев, А.В. Кильдышев// Журнал «Электротехника», 1998 г., Выпуск №2, с. 13-15.

2 Клапан. Селютин А.В. Заявка RU 2016143426 от 03.11.2016.

3 Переборов А.С. Телеуправление стрелками и сигналами: учебник для вузов ж.-д. транспорта. /А.С. Переборов, А.М. Брылеев, В.Ю. Ефимов, И.М. Кокурин, Л.Ф. Кондратенко; под ред. А.С. Переборова/, 3-е изд., перераб. и доп. Москва, Транспорт, 1981 г., 300 с.

4 Способ и устройство управления положением ротора в магнитных подшипниках. Исмагилов Ф.Р., Хайруллин И.Х., Пашали Д.Ю., Вавилов В.Е., Охотников М.В., Бойкова О.А. Заявка RU 2012142438/07 от 04.10.2012.

5 Способ постоянного контроля целостности цепей управления кранами трубопроводов и схема для его осуществления. Дрошнев В.А., Зиновьев В.В, Рогожин С.В. Заявка RU 2013122524/06 от 15.05.2013.

6 Сысоева С.Датчики магнитного поля. Новые применения и технологии измерения движения и тока. Журнал «Компоненты и технологии», 2011 г., №3. Информационный ресурс Internet: www.kit-e.ru.

7 Сысоева С.Новые интегральные датчики Холла специального назначения. Журнал «Компоненты и технологии», 2004 г., №9. Информационный ресурс Internet: www.kit-e.ru.

8 Электромагнитный фрикционный тормоз. Заявка SU 1684823 Α1; Н01 Н47/00, H02K 7/102 от 15.10.1991, Бюл. №38.

9 Способ и устройство для выполнения диагностики приводного механизма, и приводной механизм, содержащий одно такое устройство. Заявка 2012110819/28 от 21.03.2012, ШЕЛЛУ Мустафа (FR), ШНЕЙДЕР ЭЛЕКТРИК ЭНДЮСТРИ САС (FR).

Изобретение относится к средствам диагностики силового оборудования с электрическими обмотками, например электромагнитов, трансформаторов, электродвигателей и цепей управления электромагнитными механизмами. Технический результат: повышение надежности управления электромагнитными механизмами, раннее обнаружение отказов управления и предотказных состояний, предотвращение возможного накопления отказов управления, контроль исправности и правильности подключения элементов защиты электрических обмоток, упрощение диагностики. Сущность: формируют два стабилизированных постоянных или импульсных или переменных тока: тестового и опорного. Тестовый ток непрерывно протекает по обмотке, одновременно через ее цепи управления, вызывая возникновение магнитного поля. Величину индукции магнитного поля непрерывно измеряют датчиком. Напряжение с датчика подают на вход первого интегрирующего преобразователя, напряжение с выхода которого сравнивается гистерезисным элементом с порогом своего включения, соответствующим норме для обмотки. Гистерезисный элемент формирует на своем выходе сигнал высокого уровня в случае исправной электрической обмотки и подтверждение целостности ее цепей управления, либо низкого уровня в случае, если электрическая обмотка неисправна и/или если нарушена целостность цепей управления такой обмоткой. Подают указанный сигнал на инвертирующий вход компаратора, напряжение с выхода которого подают на индикатор «Неисправность», включающийся, если напряжение на инвертирующем входе компаратора не превысит напряжение на его неинвертирующем входе, на который подают напряжение с выхода второго интегрирующего преобразователя. Подают указанное напряжение также на индикатор «Контроль», включающийся в случае наличия второго тока - опорного, протекающего через второй интегрирующий преобразователь. При этом тестовый ток непрерывно протекает по контролируемой электрической обмотке, находящейся во включенном или отключенном состоянии. 4 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ непрерывного контроля исправности электрической обмотки электромагнитного механизма, целостности цепей управления такой обмоткой заключается в формировании двух стабилизированных постоянных или импульсных или переменных токов: тестового и опорного, первый из которых - тестовый - непрерывно протекает по указанной обмотке, одновременно через ее цепи управления, вызывая возникновение магнитного поля, величину индукции которого непрерывно измеряют датчиком, однозначно преобразующим измеряемую величину индукции в напряжение, которое подают на вход первого интегрирующего преобразователя, напряжение с выхода которого сравнивается гистерезисным элементом с порогом своего включения, соответствующим норме для такой обмотки, формирующим на своем выходе сигнал высокого уровня в случае исправной электрической обмотки и подтверждение целостности ее цепей управления либо низкого - в случае, если электрическая обмотка неисправна и/или если нарушена целостность цепей управления такой обмоткой, подают указанный сигнал на инвертирующий вход компаратора, напряжение с выхода которого подают на индикатор «Неисправность», включающийся, если напряжение на инвертирующем входе компаратора не превысит напряжения на его неинвертирующем входе, на который подают напряжение с выхода второго интегрирующего преобразователя, подают указанное напряжение также на индикатор «Контроль», включающийся в случае наличия второго тока - опорного, протекающего через второй интегрирующий преобразователь, при этом тестовый ток непрерывно протекает по контролируемой электрической обмотке, находящейся во включенном или отключенном состоянии.

2. Устройство для реализации способа непрерывного контроля исправности электрической обмотки электромагнитного механизма, целостности цепей управления такой обмоткой при помощи переменного тока содержит электрическую обмотку с цепями управления, соединенную первым выводом посредством первой цепи управления с выходом ключа управления режимом работы электрической обмотки, соединенную вторым выводом посредством второй цепи управления с общим проводом устройства, на входе соединенного с первым выводом источника управления электрической обмоткой, питающего ее переменным током, соединенного вторым выводом с входом ключа управления режимом работы электрической обмотки, двухканальный генератор стабилизированного тока, соединенный на входе со вторым выводом источника управления электрической обмоткой, первым выходом соединенный с первой цепью управления указанной электрической обмотки, также первым выходом соединенный с выходом ключа управления режимом работы электрической обмотки, вторым выходом соединенный с входом второго интегрирующего преобразователя, на выходе соединенного с неинвертирующим входом компаратора, также соединенным с индикатором «Контроль», и соединенного на выходе с индикатором «Неисправность», по инвертирующему входу соединенного с выходом гистерезисного порогового элемента, на входе соединенного с выходом первого интегрирующего преобразователя, по входу соединенного с выходом датчика индукции магнитного поля, однозначно преобразующего измеряемую величину индукции в напряжение, при этом первый и второй интегрирующие преобразователи выполнены с входами, закрытыми по постоянному току.

3. Устройство для реализации способа непрерывного контроля исправности электрической обмотки электромагнитного механизма, целостности цепей управления такой обмоткой при помощи постоянного тока содержит электрическую обмотку с цепями управления, соединенную первым выводом посредством первой цепи управления с выходом ключа управления режимом работы электрической обмотки, соединенную вторым выводом посредством второй цепи управления с общим проводом устройства, на входе соединенного с первым выводом источника управления электрической обмоткой, питающего ее постоянным током, соединенного вторым выводом с входом ключа управления режимом работы электрической обмотки, двухканальный генератор стабилизированного тока, соединенный на входе с первым выводом источника питания устройства постоянным током, вторым выводом соединенного с общим проводом устройства, кроме того, двухканальный генератор стабилизированного тока первым выходом соединен с первой цепью управления указанной электрической обмотки, также первым выходом соединен с выходом ключа управления режимом работы электрической обмотки, вторым выходом соединен с входом второго интегрирующего преобразователя, на выходе соединенного с неинвертирующим входом компаратора, также соединенным с индикатором «Контроль», и соединенного на выходе с индикатором «Неисправность», по инвертирующему входу соединенного с выходом гистерезисного порогового элемента, на входе соединенного с выходом первого интегрирующего преобразователя, по входу соединенного с выходом датчика индукции магнитного поля, однозначно преобразующего измеряемую величину индукции в напряжение, при этом первый и второй интегрирующие преобразователи выполнены с входами, открытыми по постоянному току.

4. Устройство для реализации способа непрерывного контроля исправности электрической обмотки электромагнитного механизма, целостности цепей управления такой обмоткой при помощи импульсного тока содержит электрическую обмотку с цепями управления, соединенную первым выводом посредством первой цепи управления с выходом ключа управления режимом работы электрической обмотки, соединенную вторым выводом посредством второй цепи управления с общим проводом устройства, на входе соединенного с первым выводом источника управления электрической обмоткой, питающего ее импульсным током, соединенного вторым выводом с входом ключа управления режимом работы электрической обмотки, двухканальный генератор стабилизированного тока, соединенный на входе с первым выводом источника питания устройства импульсным током, который вторым выводом соединен с общим проводом устройства, кроме того, двухканальный генератор стабилизированного тока первым выходом соединен с первой цепью управления указанной электрической обмотки, также первым выходом соединен с выходом ключа управления режимом работы электрической обмотки, вторым выходом соединен с входом второго интегрирующего преобразователя, на выходе соединенного с неинвертирующим входом компаратора, также соединенным с индикатором «Контроль», и соединенного на выходе с индикатором «Неисправность», по инвертирующему входу соединенного с выходом гистерезисного порогового элемента, на входе соединенного с выходом первого интегрирующего преобразователя, по входу соединенного с выходом датчика индукции магнитного поля, однозначно преобразующего измеряемую величину индукции в напряжение, при этом первый и второй интегрирующие преобразователи выполнены с входами, закрытыми по постоянному току.