Способ дистанционного определения места ослабления электрического контакта между последовательно включенными элементами электроустановки Российский патент 2024 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для дистанционного определения места ослабления электрического контакта в электроустановках, устройствах, обмотках и других объектах, содержащих последовательно включенные элементы (участки).

Предпосылки к изобретению. В процессе эксплуатации объекта, например, кабельной многовитковой обмотки устройства размагничивания судна, состоящей из последовательно включенных кабельных витков, соединенных между собой посредством резьбовых контактных соединений на клеммах соединительных коробок обмотки, может произойти ослабление электрического контакта между участками кабелей (витками) обмотки, соединенных последовательно, вследствие увеличения переходного электрического сопротивления контакта по причине его нагревания и вибрации в период эксплуатации объекта. Ослабление электрического контакта приводит к его перегреву и повышению пожарной опасности устройства.

Поиск места ослабления электрического контакта традиционными способами сопряжен с трудоемкими и длительными действиями по обходу и обследованию большого количества мест соединения участков кабелей обмотки, зачастую расположенных в труднодоступных местах, в предварительно вскрытых соединительных коробках обмотки. Поэтому становится весьма актуальной разработка способа дистанционного определения места ослабления электрического контакта в обмотке, находящейся под рабочим напряжением, со щита ее питания, без изменения режима работы обмотки устройства размагничивания, являющегося элементом защиты судна, а также выполнением минимального количества измерений минимальным числом штатных измерительных средств с минимальными временными затратами.

Как было замечено выше, ослабление электрического контакта связано с увеличением переходного электрического сопротивления контакта, поэтому протекание тока через него приводит к увеличению падения напряжения на этом контакте. По замыслу предлагаемого изобретения об ослаблении электрического контакта судят по увеличенному падению напряжения на нем, определяемому дистанционно со щита питания обмотки.

Известно изобретение [1] - Способ обнаружения некачественного электрического контакта, согласно которому воздействуют на электрический контакт тестовым видеоимпульсным сигналом. Регистрируют данный сигнал. Принимают от электрического контакта сигнал-отклик на тестовый видеоимпульсный сигнал. Повторно воздействуют тестовым видеоимпульсным сигналом с постоянным смещением. Регистрируют тестовый видеоимпульсный сигнал с допустимой нестабильностью формы при повторном воздействии. Принимают от электрического контакта сигнал-отклик на повторное воздействие тестовым видеоимпульсным сигналом. Вычисляют характеристику нелинейности. Сравнивают полученное значение этой характеристики с характеристикой, измеренной для заведомо качественного электрического контакта. По результату сравнения определяют качество контакта.

Применение способа [1] для дистанционного определения мест ослабления электрического контакта в протяженной линейной цепи не представляется возможным, т.к. согласно способу [1] необходимо последовательно диагностировать многочисленные контакты указанной цепи путем ее обхода с использованием достаточно сложной аппаратуры.

Известно изобретение [2] - Способ определения изменения уровней распределенных токов утечки через изоляцию обмотки электрической машины, согласно которому к обмоткам двух фаз, соединенных последовательно, подключают источник переменного напряжения, а к началу обмотки третьей фазы и корпусу электрической машины подключают измерительную цепь, содержащую последовательно соединенные потенциометр с градуированным полем, микроамперметр, двух позиционный переключатель, отличающийся тем, что для определения изменения уровней распределенных токов утечки через изоляцию обмотки электрической машины измерительную цепь с введенным потенциометром подключают к началу обмотки третьей фазы и корпусу посредством одной из позиций переключателя, перемещением движка выводят потенциометр, в момент появления показания тока на микроамперметре, отличного от нулевого значения, фиксируют значение деления на поле потенциометра, соответствующего этому моменту, продолжают выводить потенциометр, регистрируют значения тока микроамперметра и соответствующие им значения делений на поле потенциометра до стабилизации значения тока, получают функцию зависимости тока микроамперметра от значений делений поля потенциометра, определяют номера витков обмотки, соответствующие значениям делений поля потенциометра на основании их прямой пропорциональной зависимости, получают функцию производной от функции зависимости тока микроамперметра от номеров витков обмотки, соответствующих значениям регистрированных делений поля потенциометра, по локальным изменениям уровней ординат указанных функций на витках обмотки судят о локальном изменении уровней распределенных токов утечки через изоляцию обмотки на корпус на витках со стороны начала обмотки, подключают измерительную цепь с введенным потенциометром к концу обмотки третьей фазы и корпусу электрической машины посредством другой позиции переключателя, аналогичным образом определяют локальные изменения уровней распределенных токов утечки через изоляцию обмотки на корпус на витках со стороны конца обмотки.

Применение способа [2] для дистанционного определения места ослабления электрического контакта между последовательно включенными элементами электроустановки возможно в части, касающейся использования элементов измерительной цепи из [2] (потенциометра с градуированным полем и двухпозиционного переключателя), подключаемой к клемме питания схемы последовательно включенных элементов электроустановки для дистанционного измерения напряжения между различными точками указанной схемы и корпусом посредством изменяемой величины сопротивления потенциометра.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по своей технической сущности является способ [3], в котором для нахождения мест повреждения изоляции у объектов, содержащих последовательно соединенные участки (элементы) с неодинаковыми параметрами, измеряют у объекта распределение напряжения между соответствующими точками вдоль объекта и земляной шиной при однополюсном замыкании на земляную шину.

Согласно способу [3] измерение напряжения между соответствующими точками вдоль объекта и земляной шиной выполняется не дистанционно, а путем обхода этих точек и измерения их напряжения относительно земляной шины. В связи с большим количеством точек измерения и их нахождением в труднодоступных местах данные измерения являются трудоемкими и длительными по времени. По замыслу предлагаемого изобретения указанные измерения, необходимые для нахождения места ослабления электрического контакта, выполняются дистанционно со щита питания объекта минимальным количеством штатных приборов, в минимальное время.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является дистанционное определение схемного места ослабления электрического контакта объектов, содержащих последовательно включенные элементы (участки), без изменения режима функционирования объекта с минимальным числом измерений и минимумом штатных измерительных средств.

Указанный технический результат обеспечивается благодаря тому, что диаграмма распределения напряжений между электрической цепью, образованной последовательно соединенными элементами объекта контроля и корпусом объекта, строится на основании измерения напряжения между клеммой питания обмотки и корпусом объекта посредством схемы измерения, обеспечивающей дистанционное измерение напряжения между указанной электрической цепью и корпусом объекта.

На фигуре 1 представлена схема устройства, реализующего способ, со схемой замещения объекта контроля (а), а также диаграмма распределения напряжений между точками объекта контроля и корпусом объекта (б). На фигуре 1 приняты следующие обозначения:

U_p - рабочее напряжение, приложенное к клеммам питания обмотки «+» и «-»;

К - ключ подключения схемы измерения к клеммам питания обмотки, содержащей предохранитель Пр, защищающий электрические цепи токовых утечек через изоляцию между обмоткой и корпусом от их аварийных уровней, соединенный последовательно с потенциометром П. Параллельно к потенциометру подключен вольтметр V. Ключ К, разомкнутый в исходном состоянии, двухпозиционный: в позиции I схема измерения подключается к клемме питания «+», в позиции II схема измерения подключается к клемме питания «-». Потенциометр П, регулирующий величину тока замыкания клеммы питания обмотки на корпус, имеет поле (х), градуированное пропорционально точкам на линии цепи обмотки, между которыми и корпусом определяется напряжение. Для минимизации воздействия вольтметра на результат измерения напряжения его входное сопротивление должно быть значительно большим, чем сопротивления изоляции витков r₁, …, r_i, …, r_n-l принятыми соединенными между собой параллельно на основании того, что омическое сопротивление обмотки несоизмеримо мало относительно сопротивлений изоляции витков обмотки. Измерительные сигналы от вольтметра поступают в ЭВМ, выполняющую их обработку;

кл.1, …, кл.i, …, кл.n - клеммы соединения витков обмотки;

R_п1, …, R_пi, …, R_пn-1 - переходное электрическое сопротивление контакта, являющееся переходным сопротивлением контакта места оконцевания кабеля витка и резьбового контактного соединения клеммы обмотки;

U_n - напряжение на клемме n (кл.n) относительно корпуса;

U₊- исходное напряжение на клемме n относительно корпуса при разомкнутом ключе К;

U_- - исходное напряжение на клемме 1 относительно корпуса при разомкнутом ключе К;

Δ - падение напряжения на ослабленном контакте;

OL - прямая линия, условно пролегающая вдоль прямолинейно развернутой обмотки с нанесенными на ней схемными местами клемм;

N₀ - точка на диаграмме напряжений обмотки с нулевым потенциалом относительно корпуса (точка нулевого потенциала), соответствующая исходному состоянию схемы;

1, 2, 3 - диаграммы напряжений обмотки относительно корпуса соответственно:

1 (пунктирный график U₊÷U₁ - исходная диаграмма (ключ К разомкнут);

2 (график сплошной линии N₀÷U₁) - диаграмма при подключенной схеме измерения к клемме «-» (ключ К в позиции II);

3 (график сплошной линии U_n0÷U_N0+) - диаграмма при подключенной схеме измерения к клемме «+» (ключ К в позиции I);

U_N0-, …, U_i, …, U₁ - значения напряжений обмотки относительно корпуса на диаграмме 2;

U_n0, U_n-1, …, U_N0+ - значения напряжений обмотки относительно корпуса на диаграмме 3;

O'L' - положение исходной линии OL после замыкания клеммы «-» на корпус.

Способ осуществляют следующим образом

Пусть на объекте, например, на обмотке размагничивания судна, находящейся под рабочим напряжением, произошло ослабление контактов на клеммах кл.4 и кл.n-2, связанное с увеличением переходного сопротивления контактов R_п4 и R_пn-2, и образование на них падений напряжения А. При этом на диаграмме 1 при разомкнутом ключе К напряжения обмотки относительно корпуса характеризуются ординатами относительно линии OL, а падения напряжения А отмечаются скачкообразным изменением ординат на указанной диаграмме. Полностью вводят потенциометр П, посредством ключа К подключают схему измерения к одной из клемм питания обмотки, измеряют напряжение этой клеммы относительно корпуса. Аналогичные действия выполняют с другой клеммой питания. Получают исходные значения напряжений клемм питания обмотки относительно корпуса: U₊ и U_-.

Для дистанционного определения схемных мест ослабленных контактов схему измерения подключают, например, к клемме «-» (ключ К в позиции II), выводят потенциометр, вследствие чего клемма «-» замыкается на корпус через предохранитель Пр. При этом напряжение между клеммой «-» (кл.1) и корпусом становится равным нулю (U₁=0), а напряжение между клеммой «+» (кл.n) становится равным рабочему напряжению U_p. В этом случае напряжения обмотки относительно корпуса характеризуются ординатами диаграммы 1 относительно линии O'L'. Затем плавно вводят потенциометр П, вследствие чего напряжение между обмоткой и корпусом увеличивается от нулевого значения (U₁=0) до значения U_N0-=U_-, соответствующему полностью введенному потенциометру. Процесс ввода потенциометра характеризуется диаграммой 2, обеспечивающей определение места ослабленного контакта по падению напряжения на нем Δ (кл.4) на участке обмотки кл.1÷N₀.

Для определения места ослабленного контакта на другом участке обмотки N₀÷кл.n схему измерения подключают к клемме «+» (ключ К в позиции I), выводят потенциометр, вследствие чего клемма «+» замыкается на корпус через предохранитель Пр. При этом напряжение между клеммой «+» (кл.n) и корпусом становится равным нулю (U_n0=0). Затем плавно вводят потенциометр П, вследствие чего напряжение между обмоткой и корпусом увеличивается от нулевого значения до значения U_N0+=U₊, соответствующему полностью введенному потенциометру. Процесс ввода потенциометра характеризуется диаграммой 3, обеспечивающей определение места ослабленного контакта по падению напряжения на нем Δ (кл.n-2) на участке обмотки кл.N₀÷кл.n.

Измерительные сигналы, поступающие на ЭВМ, обрабатываются, в результате чего получают данные о схемных местах ослабленных контактов на обмотке.

Источники информации

1. https://findpatent.ru/patent/256/2560034.html.

2. RU 2759886 С1.

3. patents.su>3-1580294-sposob-opre…

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для дистанционного определения места ослабления электрического контакта в электроустановках. Способ дистанционного определения места ослабления электрического контакта между последовательно включенными элементами электроустановки, заключающийся в том, что у объекта, содержащего последовательно включенные элементы, измеряют напряжение между клеммами питания объекта и корпусом объекта, отличается тем, что с целью дистанционного определения места ослабления электрического контакта между последовательно включенными элементами электроустановки схему измерения, содержащую потенциометр с градуированным полем, пропорциональным точкам на линии цепи элементов объекта, между которыми и корпусом объекта определяют напряжение вольтметром с высоким входным сопротивлением, подключенным параллельно к потенциометру, подключают к одной из клемм питания объекта, измеряют напряжение этой клеммы относительно корпуса объекта при введенном потенциометре, аналогичные действия выполняют с другой клеммой питания объекта, получают исходные значения напряжения клемм питания объекта относительно корпуса объекта, для дистанционного определения мест ослабленных контактов схему измерения подключают к одной из клемм питания объекта, выводят потенциометр, затем плавно вводят потенциометр, получают диаграмму распределения напряжения между точками объекта и корпусом объекта со стороны клеммы питания, к которой подключена схема измерения, определяют место ослабленного контакта по полученной диаграмме по скачкообразному изменению напряжения на ней, схему измерения подключают к другой клемме питания объекта, выводят потенциометр, затем плавно вводят потенциометр, получают диаграмму распределения напряжения между точками объекта и корпусом со стороны другой клеммы питания, к которой подключена схема измерения, определяют место ослабленного контакта по полученной диаграмме по скачкообразному изменению напряжения на ней. Техническим результатом при реализации заявленного решения является дистанционное определение схемного места ослабления электрического контакта объектов, содержащих последовательно включенные элементы (участки), без изменения режима функционирования объекта с минимальным числом измерений и минимумом штатных измерительных средств. 1 ил.

Способ дистанционного определения места ослабления электрического контакта между последовательно включенными элементами электроустановки, заключающийся в том, что у объекта, содержащего последовательно включенные элементы, измеряют напряжение между клеммами питания объекта и корпусом объекта, отличающийся тем, что с целью дистанционного определения места ослабления электрического контакта между последовательно включенными элементами электроустановки схему измерения, содержащую потенциометр с градуированным полем, пропорциональным точкам на линии цепи элементов объекта, между которыми и корпусом объекта определяют напряжение вольтметром с высоким входным сопротивлением, подключенным параллельно к потенциометру, подключают к одной из клемм питания объекта, измеряют напряжение этой клеммы относительно корпуса объекта при введенном потенциометре, аналогичные действия выполняют с другой клеммой питания объекта, получают исходные значения напряжения клемм питания объекта относительно корпуса объекта, для дистанционного определения мест ослабленных контактов схему измерения подключают к одной из клемм питания объекта, выводят потенциометр, затем плавно вводят потенциометр, получают диаграмму распределения напряжения между точками объекта и корпусом объекта со стороны клеммы питания, к которой подключена схема измерения, определяют место ослабленного контакта по полученной диаграмме по скачкообразному изменению напряжения на ней, схему измерения подключают к другой клемме питания объекта, выводят потенциометр, затем плавно вводят потенциометр, получают диаграмму распределения напряжения между точками объекта и корпусом со стороны другой клеммы питания, к которой подключена схема измерения, определяют место ослабленного контакта по полученной диаграмме по скачкообразному изменению напряжения на ней.