УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТНОСТИ ИЗОЛЯЦИИ ПРОВОДОВ Российский патент 2022 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к технике электрических испытаний и может быть использовано для контроля качества изоляции проводов в процессе изготовления из них обмоток электротехнических изделий.

Известно устройство контроля дефектности изоляции проводов, описанное в [1].

Устройство предназначено для контроля точечных повреждений высоким напряжением, для проводов с жилой номинальным диаметром свыше 0,050 до 1,600 мм включительно. При этом для контроля дефектов изоляции проводов на изоляции проводов от 0,050 до 0,25 мм используемый высоковольтный электрод (датчик) выполняют в виде двух. Ролики в устройстве должны быть из нержавеющей стали и обеспечивать, каждый, контакт с проводом на длине (25 ± 2,5) мм.

При контроле на точечные изоляции проводов с номинальным размером жилы провода 0,250 до 1,600 мм применяют один высоковольтный электрод в виде ролика. Ролик должен быть из нержавеющей стали и обеспечивать контакт с проводом на длине

25 30 мм.

Недостатком устройства является, во-первых, малая универсальность датчика, так как для проводов, с диаметром жилы, лежащей в диапазоне от 0,050 до 0,25 мм, используют электрод – датчик, выполненный в виде двух роликов, и контролируемый провод протягивается через 4 ролика, два из которых являются направляющими, а два других - электродами датчика. Для проводов с диаметром, лежащим в диапазоне от 0,25 до 1,600 мм, этот датчик уже не применим, и взамен него используют один высоковольтный электрод большего диаметра.

Во-вторых, как при контроле проводов с диаметром жил, лежащей в диапазоне от 0,050 до 0,25 мм, так и при контроле проводов с диаметром, лежащим в диапазоне от 0,25 до 1,600 мм, провод многократно перегибается. Это приводит к высоким механическим нагрузкам на изоляцию провода со стороны роликов, что приводит не только к ослаблению механической и электрической прочности изоляции контролируемого провода, но и вызывает появление дополнительных дефектов в изоляции провода. Поэтому при помощи устройства – прототипа осуществляют только выборочный контроль, при постоянной и относительно малой скорости протягивания провода, равной (275 ± 25) мм/с.

Известно устройство для контроля дефектности изоляции проводов [2]. Устройство, содержит датчик-электрод, источник высокого напряжения, первый выход которого подключен к первому входу формирователя импульсов дефектов, выходом подключенного к входу счетчика количества дефектов, в него введен формирователь импульсов скорости и датчик скорости, причем второй выход источника высокого напряжения подсоединен к датчику-электроду, датчик скорости через формирователь скорости подключен к второму входу формирователя импульсов дефектов, при этом последний состоит из источника опорного напряжения, формирователя переднего и заднего фронтов и дифференциального усилителя, первый, второй входы и выход которого подключены соответственно к первому входу формирователя импульсов дефектов, к выходу источника опорного напряжения и к первому входу формирователя переднего и заднего фронтов, второй вход и выход которого являются соответственно вторым входом и выходом формирователя импульсов дефектов.

Недостатком устройства является высокое напряжение контроля, а также сложность конструкции, обусловленная тем, что электрод-датчик и датчик скорости выполнены в виде двух раздельных функциональных блока.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для контроля дефектности изоляции обмоточных проводов, описанное в [3].

Устройство – прототип, содержит датчик – электрод, источник высокого напряжения, формирователь импульсов дефектов, состоящий из источника опорного напряжения формирователя переднего и заднего фронтов и дифференциального усилителя, счетчик дефектов, датчик скорости, формирователь импульсов скорости, при этом первый вход источника высокого напряжения подключен к первому входу формирователя импульсов дефектов, выход которого подключен к входу счетчика дефектов, второй выход источника напряжения подсоединен к датчику – электроду, датчик скорости через формирователь импульсов скорости подключен к второму входу формирователя импульсов дефектов, первый и второй входы дифференциального усилителя подключены соответственно к первому входу формирователя импульсов дефектов, к выходу источника формирователя переднего и заднего фронтов, второй вход и выход которого являются соответственно вторым входом и выходом формирователя импульсов дефектов, в устройство дополнительно введены счётчик импульсов скорости, ключевое устройство, счетчик протяженности дефектов с регулируемым коэффициентом пересчета, триггер, светодиод и фотодиод, при этом датчик-электрод и датчик скорости провода выполнены в виде единого функционального блока, изготовленного в виде двух роликов из нержавеющей стали, имеющие U-образную проточку по образующей, причем ролики помещают в корпус, который выполнен в виде швеллера, между параллельными стенками которого закреплена диэлектрическая основа для размещения элементов датчика, также выполненная в виде швеллера, параллельные стенки указанной основы закреплены крепежными деталями к параллельным стенкам корпуса датчика, а основание, упомянутой основы, расположено перпендикулярно к основанию корпуса датчика, в датчик дополнительно введены два металлических коромысла, две пружины, два скользящих контакта, два вывода для подсоединения источника питания, две направляющие втулки, диск с равномерно выполненными в нем сквозными радиальными прорезями, одна плоскость которого выполнена в виде цилиндрического стакана, причем коромысла выполнены в виде металлических пластин, на одном конце каждой из которых жестко закреплены перпендикулярно плоскости пластины цилиндрические оси под подшипники, на другом конце каждой пластины коромысла выполнены перпендикулярно плоскости коромысел отверстия под оси, которые жестко закреплены на диэлектрической основе для размещения элементов датчика, вращающихся роликов, прижатых с помощью пружин друг к другу образующими поверхностями в точке соприкосновения, лежащей на вертикальной оси симметрии указанных роликов, к боковой поверхности одного из вращающихся роликов соосно прикреплен стакан упомянутого диска с радиальными прорезями, по образующим поверхностям роликов выполнены проточки, лежащие при соприкосновении роликов друг против друга и служащие для фиксации и ограничения движения провода в поперечном направлении, в центральную часть роликов впрессованы подшипники, насаженные на упомянутые выше цилиндрические оси, жестко закрепленные на подвижном конце коромысел, неподвижные концы коромысел, имеющимися на них отверстиями одеты на оси, механически закрепленные на диэлектрической основе для размещения элементов датчика, ролики прижаты друг другу своими образующими поверхностями при помощи двух пружин, один конец которых закреплен механически к одному из коромысел, а два других конца пружин механически закреплены к диэлектрической основе для размещения элементов датчика, напряжение к рабочим поверхностям роликов подводится скользящими контактами, выполненных в виде упругих пластинчатых пружин, один конец которых прижат к осям роликов, другой конец электрически и механически соединен к концу с выводами для подсоединения источника питания, в стенках корпуса датчика закреплены направляющие втулки, продольные оси симметрии которых совпадают с осью провода, ультрафиолетовый светодиод расположен в зазоре между диском с равномерно выполненными в нем сквозными радиальными прорезями, со стороны плоскости, выполненной в виде цилиндрического стакана и поверхностью ролика, к которому механически прикреплен стакан, ультрафиолетовый фотодиод расположен с противоположной стороны упомянутого диска с радиальными прорезями, при этом выход фотодиода подключен к входу формирователя импульсов скорости, один из выходов которого подключен к ключевому устройству, выход ключевого устройства подключен к входу счетчика протяженности дефектов с регулируемым коэффициентом пересчета.

Недостатком устройства является невозможность использования указанного устройства для контроля дефектов в изоляции провода, вносимых элементами намоточного оборудования (элементами намоточного станка) в изоляцию провода изготавливаемых обмоток электротехнических изделий, изготовление специального высоковольтного датчика дефектов, необходимость применения высокого напряжения при контроле, необходимость зачистки провода от изоляции для гальванического подсоединения его к общей шине или источнику питания.

Техническая задача, поставленная в рамках данного изобретения, заключается, заключается в существенном упрощении устройства.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что устройство контроля дефектности изоляции проводов, содержащее датчик дефектов, счетчик количества дефектов, счетчик протяженности дефектов, и датчик скорости, подключенный к входу формирователя импульсов скорости, при этом в качестве датчика дефектов использованы элементы намоточного станка, которые закреплены на электропроводной платформе и через электроизоляционною прокладку присоединены диэлектрическими стяжками к заземленному корпусу намоточного станка, при этом в измеритель дополнительно введены, высокоомный усилитель, линия задержки, компьютер с нейронной сетью, маршрутизатор, генератор наводки и индуктор, который выполнен в виде обмотки, намотанной на ферритовый стержень, упомянутый стержень с обмоткой введен внутрь катушки обмоточного провода, выводы обмотки индуктора подсоединены к выходу генератора наводки, вход генератора наводки подключен к выходу умножителя частоты, а выход генератора наводки подключен ко входу компьютера с нейронной сетью, при этом выход генератора наводки также подключен к входу счетчика длины провода, выход которого соединен с входом компьютера с нейронной сетью, при этом электропроводная платформа подсоединена к входу высокоомного усилителя, выход которого через линию задержки подсоединен к ключевому устройству, и к компьютеру с нейронной сетью, выход ключевого устройства подключен к входу счетчика протяженности дефектов и к входу формирователя импульсов дефекта, выход которого подсоединен к входу счетчика количества дефектов, выход компьютера с нейронной сетью, соединен с входом маршрутизатора, выход которого соединен с запрещающим входом ключевого устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства заявляемого устройства.

На фиг. 2 приведены эпюры сигналов, служащие для пояснения сущности изобретения.

На фиг. 1 введены следующие обозначения: 1 - провод; 2 – катушка; 3 – шаблон;4 – ролик смотчика; 5, 6, 7, 8 – ролики намоточного станка; 9 – корпус станка;10 – платфрорма ролика смотчика; 11 – платфрорма роликов станка; 12 –датчик скорости; 13 – формирователь импульсов скорости; 14 – генератор импульсов наводки; 15 – излучатель;

16 – высокоомный усилитель; 17 – компьютер с нейронной сетью, 18 – роутер; 19 – низкочастотный фильтр; 20 - счетчик протяженности входных дефектов; 21 – счетчик количества дефектов; 22 - счетчик длины провода; 23 -диэлектрические стяжки 24 – ключевое устройство; 25 – линия задержки.

Сущность заявляемого устройства заключается в следующем. При намотке обмоток в изоляции провода могут иметь место два вида дефектов: входные и технологические дефекты. Под входными дефектами понимают те дефекты, которые уже имеются в изоляции провода при его поставке. Под технологическими дефектами понимается повреждение изоляции провода элементами 4, 5,6,7,8 (фиг. 1) намоточного оборудования до жилы провода. В реальном намоточном станке элементы 4, 5,6,7,8 представляют собой дискообразные ролики, через которые проходит провод 1 при намотке его на шаблон 3. Расстояние L_i между каждым из упомянутых элементов определяют и вносят в память нейронной сети 17. Измерение и внесение упомянутых L_i расстояний между элементами намоточного станка в нейронную сеть необходимо для правильного определения количества и протяженности дефектов в изоляции провода и исключения ошибок в процессе контроля.

Ошибки в процессе контроля могут быть обусловлены тем, что один и тот же дефект может быть посчитан столько раз, сколько раз жила провода в дефектном месте изоляции соприкоснется с различными элементами намоточного станка. Чтобы этого не происходило, в нейронной сети рассматривают различные варианты возможного ложного счета и разрабатывают алгоритмы их исключения. Предположим, в изоляции провода имеется в состоянии поставки или образовался в процессе намотки некоторый дефект, и он проходит через элемент 4 намоточного станка, являющийся роликом смотчика (фиг.1). Жила провода в месте этого дефекта при дальнейшем движении провода движении провода при намотке может соприкоснуться только с роликами 5, 6, 7 и 8, которые являются элементами намоточного станка. Рассчитаем возможные расстояния S_j , пройдя которые дефект, обнаруженный в элементе 4 намоточного оборудования, дойдет до последующих роликов и может вызвать с этими элементами замыкание жилы провода. Путь S₁ до ролика 5 равен расстоянию L₁, т.е S₁= L₁. Путь S₂ до ролика 6 равен S₂= L₁+ L₂; S₃ до ролика 7 равен S₃= L₁+ L₂+ L₃ ; путь S₄ до ролика 8 равен S₄= L₁+ L₂+ L₃ + L_4.

Если дефект вызвал контакт жилы провода на ролике 5, то он может при движении в процессе намотки вызвать замыкания на роликах 6 , 7 и 8 , пройдя соответствующие пути S₅= L₂; S₆= L₂+ L₃; и S₇= L₂+ L₃ + L_4.

Если дефект возник или проявил себя на ролике 6, то он в дальнейшем может вызвать замыкания на роликах 7 и 8 , пройдя соответствующие пути S₈= L₃; S₉= L₃+ L₄.

Если дефект образовался и проявил себя замыканием жилы провода на ролике 7, то он может вызвать замыкания только на ролике 8, пройдя соответствующий путь

S₁₀= L₄.

Рассмотренные варианты возможных расстояний проходимых дефектным участком в изоляции провода от элемента, в котором он проявился замыканием, до последующих элементов, в которых он может вызвать повторное замыкание и вызвать ложный счет дефектов, вносят в нейронную сеть в процессе её обучения.

_. При движении провода 1 в процессе намотки обмоток датчик 12 скорости (фиг. 1) вырабатывает импульсы скорости, частота которых пропорциональна скорости V движения провода. Эти импульсы поступают на вход формирователя 13 импульсов скорости, который по существу является умножителем частоты. В формирователе 13 импульсов скорости происходит формирование их по напряжению и крутизне фронтов. Сформированные импульсы скорости поступают на вход генератора импульсов наводки 14, и с его выхода на вход катушки излучателя 15. Излучатель 15 излучает эти импульсы и индуцирует соответствующую наводку, в виде серии этих импульсов, в катушке 2 обмоточного провода.

Одновременно с этим сгенерированные импульсы скорости в генераторе наводки 14 поступают в счетчик 22 длины проконтролированного провода.

На счетный вход счетчика 22 длины проконтролированного провода непрерывно поступают импульсы скорости с генератора 14 наводки, с периодом следования, равным прохождению под датчиком скорости, фиксированной определенной длины l_э провода, например l_э= 0,025 мм (фиг. 2 эпюры А и Б).

Так как длительность одного импульса скорости соответствует прохождению через датчик дефектов строго фиксированной элементарной длины провода l_э, величина которой остается неизменной при изменении скорости, то проконтролированная длина провода, определяется величиной l_пр = l_э×m_пр, где m_пр - количество импульсов скорости, прошедших в счетчик 22 за время контроля.

Обозначим период следования импульсов скорости с формирователя (умножителя частоты)13 импульсов скорости через Т₁. При скорости движения провода V₁ на выходе формирователя 13 появляются импульсы, частотой f₁=. При этом за время одного периода сигнальных импульсов провод пройдет расстояние l_э, принятое за единицу измерения протяженности дефекта, равное по величине протяженности эквивалентного точечного повреждения (фиг. 2 эпюры А и Б)

l_э=V₁×T₁ (1)

При измерении скоростей протягивания провода в g раз пропорционально ей в g раз изменяется и частота импульсов эквивалентных точечных повреждений, что приводит к неизменности величины, определяемой по выражению (1).

Действительно, частота импульсов скорости изменяется пропорционально скорости провода V_пр

f= К₁ V_пр (2),

где К₁ – коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции датчика скорости.

За время одного периода индуцированного в датчике скорости напряжения, через датчик-электрод проходит участок провода длиной l_э, равный

l_э = V_пр × Т_э , (3)

где T_э=l/f – период импульсов в датчике скорости.

Как следует из выражения (3), величина l_э, не зависит от скорости движения провода. Приняв l_э за единицу измерения, можно определить какая длина провода l_пр прошла через датчик длины провода за любой интервал времени, если посчитать количество импульсов скорости n, в счетчике (рис. 1) за время контроля Т_кон указанного отрезка провода.

L_пр = n× l_э, (4)

где l_пр – длина отрезка провода, прошедшего в счетчик 22 длины проконтролированного провода; n – количество импульсов скорости за время Т_кон движения провода при контроле.

Генератор 14 импульсов наводки подает эти импульсы на вход излучателя 15, который индуцирует импульсы ЭДС в катушке 2 обмоточного провода.

При прохождении участков обмоточного провода с бездефектной изоляцией через элементы 4, 5, 6, 7, 8 если элементы намоточного станка не повреждают изоляцию, никаких изменений, кроме подсчета количества импульсов скорости в счетчике 22 длины проконтролированного провода, в сигналах устройства не происходит.

Пусть в некоторый момент времени t₁ жила провода в дефектном месте изоляции соприкоснулась с одним из элементов 4, 5,6,7,8. Пусть продолжительность контакта соответствующего элемента с жилой провода продолжалось до некоторого момента времени t₂. Так как все указанные элементы электрически изолированы от заземленного корпуса намоточного станка, то на элементе, с которым произошел контакт жилы провода, появляются импульсы наведенной в проводе ЭДС (фиг. 2 эпюра В). Эти импульсы поступают на вход высокоомного усилителя 16 (фиг. 1), усиливаются, и с выхода упомянутого усилителя поступают на вход нейронной сети 17. Если это был первый контакт жилы провода с любым из элементов намоточного станка, то нейронная сеть никаких сигналов не вырабатывает, и импульсы скорости, задержанные в линии задержки 25 на время опроса и принятия решения нейронной сетью 17, проходят через ключевое устройство 24 на вход счетчика 20 протяженности дефектов и на вход формирователя 19 импульса дефекта. В формирователе 19 вырабатывается импульс дефекта, длительность которого T_i равняется T_i= t₂- t₁ (фиг.2 эпюра Г) времени контакта жилы провода в месте дефекта с одним из элементов намоточного станка. Этот импульс поступает на вход счетчика 21 количества дефектов и подсчитывается. По количеству подсчитанных импульсов скорости, прошедших в счетчик 20 протяженности, определяется протяженность дефекта.

Если же это был не первый контакт жилы провода с любым из элементов намоточного провода, например, в момент времени t₃, а первый контакт с каким-то элементом намоточного оборудования произошёл во время t₁, то нейронная сеть 17 подсчитывает число N импульсов скорости за интервал времени t₃- t₁ и рассчитывает величину L_k пути, которую прошёл провод за интервал времени t₃- t₁. Величину L_k нейронная сеть сравнивает с каждым из возможных вариантов расстояний S_i между элементами намоточного оборудования, по прохождению которых обнаруженный ранее дефект может вызвать повторное замыкание в последующих элементах устройства. Равенство L_k = S_i одному из вариантов указанных расстояний, рассчитанных и внесенных в память в нейронной сети , говорит о том, что дефект проявивший себя в момент времени t₃ ранее уже был зарегистрирован счетчиками 21 и 20 количества и протяженности дефектов, когда он в момент времени t₁ проходил через какой-то из элементов намоточного оборудования. Поэтому для исключения возможной ошибки, возникающей при прохождении одного и того же дефекта через различные элементы намоточного оборудования, и повторные замыкания жилы провода на эти элементы, т.е. ложные подсчеты количества и протяженностей дефектов, при повторных контактах ранее зарегистрированного дефекта, с последующими элементами намоточного оборудования, необходимо исключить. Это исключение происходит следующим образом. При выполнении равенства L_k = S_i, нейронная сеть выдает запрещающий сигнал, длительность Т_зап, которого определяется временем контакта t₄- t₃, (фиг. 2 эпюра Д), и обычно на некоторую величину ∆, превышающую указанное время, т.е. Т_зап = (t₄- t₃)+ ∆. Величина ∆ обычно определяется из прагматических соображений экспериментально. Сформированный импульс запрета поступает на ключевое устройство 24, и запрещает на время Т_зап прохождение, задержанного линией 25 сигнала от высокоомного усилителя 16 к счетчикам 21 и 20 количества и протяженности дефектов, указанные счетчики отключаются на время Т_зап и указанный дефект и его протяженность в этих счетчиках не подсчитываются. По истечению времени Т_зап ключевое устройство возвращается в исходное состояние, разрешающее прохождение сигнала к счетчикам 20 и 21 с выхода высокоомного усилителя 16.

Если L_k не равняется ни одному из упомянутых выше значений S_j рассчитанных вариантов, то нейронная цепь не вырабатывает запрещающего сигнала, и ключевое устройство пропускает задержанные в линии задержки усиленные импульсы ЭДС, на вход счетчиков 20 и 21.

Пример конкретного выполнения

Был проведен контроль с применением заявляемого устройства дефектности обмоточных проводов, блок–схема которого приведена на фиг. 1. При намотке обмоточный провод проходил через ролик смотчика 4 и ролики 5,6,7,8, являющиеся элементами намоточного станка. Указанные ролики изолировались от заземленного корпуса намоточного станка 9. Для этого они закреплялись на металлических платформах 10 и 11, и эти платформы через электроизоляционные прокладки из тефлона прикреплялись к корпусу станка 9 диэлектрическими стяжками 23, выполненными из капролактама.

В качестве датчика скорости использовался индукционный датчик 12. Датчик скорости 12 и вращающийся диск 3, на котором закреплялся шаблон изготавливаемой всыпной обмотки статора электродвигателя, показаны внизу фиг. 1 для пояснения работы индукционного датчика скорости 12. При намотке обмоток на шаблон, стальной диск 3, на котором этот шаблон располагается, начинает вращаться. При прохождении зубчатой части диска 3 возле катушки датчика скорости 12 за счет изменения величины магнитного потока индуцируются электрические импульсы, частота которых определяется размерами и количеством зубьев на диске 3 и скоростью вращения этого диска. При равномерной скорости вращения диска, частота наведенных импульсов остается постоянной. При изменении скорости вращения диска, изменяется и частота упомянутых импульсов, пропорционально изменению скорости вращения диска. Полученные на выходе датчика 12 импульсы поступают на вход формирователя импульсов 13 скорости, представляющий собой умножитель частоты. Введение умножителя частоты позволяет повысить точность при определении протяженности дефектов. Сформированные импульсы скорости поступают на генератор наводки 14, и с его выхода проходят на катушку 15 излучателя. Электромагнитные импульсы излучателя 15 наводят в катушке провода 2 импульсную ЭДС, частота импульсов которой пропорционально скорости. За время одного наведенного в катушке 2 импульса скорости, проходит элементарный путь l_э. За счет введения в устройство умножителя частоты удалось обеспечить величину

Перед контролем измерялись расстояния между роликами смотчика и намоточного станка 4,5, 6,7,8. Они были равны соответственно L₁= 620 мм, L₂=500мм, L₃=400 мм и L₄=400 мм.

По измеренным расстояниям L_i определялись варианты S_i возможных расстояний, которые может пройти дефектный участок после его обнаружения, за счет возникновения контакта жилы провода, в этом участке, с каким-то из элементов намоточного оборудования. Эти S_i приведены ниже:

S₁= L₁=620 мм; S₂= L₁+ L₂=620+500=1120мм; S₃= L₁+ L₂+ L₃ = 620+500+400=1520 мм; S₄= L₁+ L₂+ L₃ + L₄= 620+500+400+400=1920 мм. Все величины L_i и S_i были внесены в нейронную сеть 17. Для проверки работоспособности заявляемого способа в изоляции провода искусственно были нанесены два дефекта, границы которых находились на расстоянии 300 мм, с протяженностями l₁=5 мм и l₂=10 мм. Вначале отрезок провода с нанесенными на него искусственными дефектами протягивался через все элементы намоточного оборудования при отключенной нейронной сети. При этом оба дефекта вызвали замыкание со всеми элементами намоточного оборудования, и без обученной нейронной сети счетчик количества дефектов показал 10, что говорило о том, что оба дефекта вызвали замыкание жилы провода на соответствующие элементы 4,5,6,7,8 элементов станка по одному разу.

После этого нейронную цепь подключали и протягивали со скоростью V≈50 мм/с упомянутый отрезок провода с нанесенными в его изоляции двумя дефектами через те же элементы намоточного станка, но при использовании схемы, приведенной на фиг. 1, реализующей заявляемый способ.

Рассмотрим, как происходила регистрация количества и протяженности дефектов.

В момент времени с начала протягивания провода t₁=12,4 с, было обнаружено первое замыкание. Оно продолжалось до t₂=12,5 с. На выходе усилителя 16 за время Т₁ = t₂- t₁= 12,5- 12,4 =0,1 с появилось 20 импульсов скорости. Поскольку до момента времени t₁ никакого замыкания в схеме не было обнаружено, то L_j,_k=0. Нейронная сеть 17 сравнила величину L_j,_k =0 с каждым из вариантов S_i, приведенных выше. Поскольку L_j,_k не равнялось ни одному из приведенных выше вариантов расстояний, т.е. L_k S_i , то на ключевое устройство 24 из нейронной сети 17 запрещающего сигнала не поступало и импульсы, задержанные в линии задержки 25 прошли в счетчик 20 протяженности дефектов и на вход формирователя импульса дефекта 19, выходе которого появился импульс дефекта длительностью Т₁=0,1. В счетчик 20 прошло 20 импульсов скорости, которые соответствовали протяженности дефекта l₁= l_э×n₁=0,25×20= 5 мм. Счетчик 21 посчитал 1 дефект.

Второе и последующие замыкания жилы провода в одном из нанесенных дефектов с различными элементами намоточного оборудования и анализ вариантов анализа, которые происходили в обученной нейронной сети отображены в приведенной ниже табл.1.

В момент времени t₃ =18,5 с произошло второе замыкание жилы провода в одном из дефектов с каким-то элементом намоточного станка. С этого момента на выходе высокоомного усилителя 16 появилась серия из 40 импульсов скорости, которая продолжалась до момента времени t₄ =18,7 с. С момента времени t₁ до момента времени t₃ в счетчик 22 длины проконтролированного провода поступило 1200 импульсов, что соответствовало расстоянию L_k =300 мм, который прошёл провод после первого, выявленного в момент времени t₁ контакта жилы провода в дефектном участке изоляции, с каким-то элементом намоточного станка контакта.

Таблица 1. Анализ вариантов замыканий жилы провода на элементы станка

№ контакта,j Время контакта, с Продолжительность контакта, с Расстояние L_jk, пройденное проводом от момента контакта j к моменту контакта k, мм Вывод нейронной сети Запрещающий сигнал нейронной сети, (да, нет). 1 12,5 0,1 L_0,1=0 L₀₁ S_i нет 2 18,5 0,2 L_1,2=300 L₁₂ S_i нет 3 24,9 0,1 L_2,3=320
L_1,3=620 L₁₃= S₁
L₂₃ S₂ да 4 30,9 0,2 L_3,4=320
L_2,4=620
L_1,4=920 L₃₄ S_i
L₂₄= S_i
L₁₄ S_i да 5 34,9 0,1 L_4,5=320
L_3,5=620
L_2,5=920
L_1,5=1120 L₃₄ S_i
L₂₄= S_i
L₁₄ S_i
L₁₅ S_i да 6 40,9 0,2 L_5,6=320
L_4,6=620
L_3,6=920
L_2,6=1120
L_1,6=1420 L_5,6 S_i
L_4,6= S_i
L_3,6 S_i
L_2,6= S_i
L_1,6 S_i да 7 42,9 0,1 L_6,7=320
L_4,6=620
L_3,6=920
L_2,6=1120
L_1,6=1420
L_1,7=1520 L_6,7 S_i
L_4,6= S_i
L_3,6 S_i
L_2,6= S_i
L_1,6 S_i
L_1,7= S_i да 8 48,9 0,2 L_7,8=320
L_6,8=620
L_5,8=920
L_4,8=1120
L_3,8=1420
L_2,8=1520
L_1,9=1820 L_7,8 S_i
L_6,8= S_i
L_5,8 S_i
L_4,8= S_i
L_3,8 S_i
L_2,8= S_i
L_1,9 S_i да 9 50,9 0,1 L_8,9=320
L_7,9=620
L_6,9=920
L_5,9=1120
L_4,9=1420
L_3,9=1520
L_2,9=1820
L_1,9=1920 L_8,9 S_i
L_7,9= S_i
L_6,9 S_i
L_5,9= S_i
L_4,9 S_i
L_3,9= S_i
L_2,9 S_i
L_1,9= S_i да 10 56,9 0,2 L_9,10=320
L_8,10=620
L_7,10=920
L_6,10=1120
L_5,10=1420
L_4,10=1520
L_3,10=1820
L_2,10=1920
L_1,10=2220 L_9,10 S_i
L_8,10= S_i
L_7,10 S_i
L_6,10= S_i
L_5,10 S_i
L_4,10= S_i
L_3,10 S_i
L_2,10= S_i
L_1,10 S_i да

Поскольку L_k =300 мм не равнялось ни одному из приведенных выше вариантов расстояний, т.е. L_k S_i , то на ключевое устройство 24 из нейронной сети 17 никакого сигнала не поступало, и импульсы скорости с выхода высокоомного усилителя 16, задержанные в линии задержки 25, прошли в формирователь импульса дефекта 19, и на входы счетчиков 20 и 21. Счетчик количества дефектов 21 зарегистрировал второй дефект, а счетчик 20 протяженности дефектов, в котором было подсчитано 40 импульсов скорости, показал что протяженность обнаруженного второго дефекта

l₂= l_э×n₂=0,25×40=10 мм.

Аналогичная процедура анализа и выработки решений в нейронной сети при каждом очередном замыкании жилы провода в одном из дефектов отображена в таблице 1.

В результате проведенного контроля провода с нанесенными в его изоляции двумя искусственными дефектами с использованием устройства фиг.1 , реализующего заявляемый способ было зарегистрировано 2 дефекта, один из которых имел протяженность 5 мм, а другой-10 мм.

Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемое устройство существенно упрощено за счет того, что оно позволяет производить контроль реального процесса намотки обмоток электротехнических изделий с гальванической развязкой элементов и для его реализации отпадает необходимость специального изготовления датчика дефектов, исключается необходимость использования высокого напряжения для питания датчика дефектов, исчезает необходимость очистки от изоляции одного из концов провода и подсоединения его к общей шине.

Используемые источники:

1. ГОСТ Р МЭК 60851-5-2008. Провода обмоточные. Методы испытаний. Часть 5. Электрические свойства.

2. Смирнов Г.В. Прибор контроля качества эмалевой изоляции обмоточных проводов. Ж. Надежность и контроль качества, 1987, №10, с.51.

3. Авторское свидетельство СССР № 364885, кл. G01N27/68.

4. Патент РФ 2737515 (по заявке 2020107811 от 21.02.20.) Способ контроля дефектности изоляции обмоточных проводов / Смирнов Г.В. Опубл.01.12.2020 Бюл. № 34, 15 стр. (Прототип)

Изобретение относится к технике электрических испытаний и служит для контроля качества изоляции проводов в процессе изготовления из них обмоток электротехнических изделий. Технический результат - упрощение конструкции устройства контроля дефектности изоляции проводов. Технический результат достигается тем, что в качестве датчика дефектов использованы элементы намоточного станка, которые закреплены на электропроводной платформе и через электроизоляционную прокладку присоединены диэлектрическими стяжками к заземленному корпусу намоточного станка, при этом в измеритель дополнительно введены высокоомный усилитель, линия задержки, компьютер с нейронной сетью, маршрутизатор, генератор наводки, счетчик длины провода и индуктор, который выполнен в виде обмотки, намотанной на ферритовый стержень, упомянутый стержень с обмоткой введен внутрь катушки обмоточного провода. 2 ил.

Устройство контроля дефектности изоляции проводов, содержащее датчик дефектов, счетчик количества дефектов, счетчик протяженности дефектов и датчик скорости, подключенный к входу формирователя импульсов скорости, отличающееся тем, что в качестве датчика дефектов использованы элементы намоточного станка, которые закреплены на электропроводной платформе и через электроизоляционною прокладку присоединены диэлектрическими стяжками к заземленному корпусу намоточного станка, при этом в измеритель дополнительно введены высокоомный усилитель, линия задержки, компьютер с нейронной сетью, маршрутизатор, генератор наводки и индуктор, который выполнен в виде обмотки, намотанной на ферритовый стержень, упомянутый стержень с обмоткой введен внутрь катушки обмоточного провода, выводы обмотки индуктора подсоединены к выходу генератора наводки, вход генератора наводки подключен к выходу умножителя частоты, а выход генератора наводки подключен ко входу компьютера с нейронной сетью, при этом выход генератора наводки также подключен к входу счетчика длины провода, выход которого соединен с входом компьютера с нейронной сетью, при этом электропроводная платформа подсоединена к входу высокоомного усилителя, выход которого через линию задержки подсоединен к ключевому устройству, и к компьютеру с нейронной сетью, выход ключевого устройства подключен к входу счетчика протяженности дефектов и к входу формирователя импульсов дефекта, выход которого подсоединен к входу счетчика количества дефектов, выход компьютера с нейронной сетью соединен с входом маршрутизатора, выход которого соединен с запрещающим входом ключевого устройства.