Устройство для измерения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой Советский патент 1984 года по МПК G01K13/08 G01R27/08 H02K3/00 H02H5/04 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при испытаниях электрических машин переменного тока без отключения их от сети для измерения температуры обмотки.

Известны устройства для измерения температуры обмотки электрической машины переменного тока Под нагрузкой, работа которых основана на способе наложения на рабочий переменный ток обмотки измерительного постоянного тока. Эти устройства содержат дополнительный источник постоянного тока, включенный между нулевыми точками обмоток машины и дополнительного трехфазного элемента, например дросселя, соединенного пофазно с обмотками машины, и измерительный прибор, включенный в нулевой провод машнны 17 и С2.

Недостатком этих устройств является узкая область их применения вследствие возможности использования только для трехфазных машин, имеющих обмотки, соединенные в звезду с выведенной нейтралью. Кроме того, происходит утечка измерительнбго тока в сеть в случае асимметрии схемы, например, при неравенстве сопротивлений ПОСТОЯННОМУ току обмоток машины или дополнительного трехфазного элемента. Введение дополнительных регулируемых резисторов в каждое плечо трехфазного дросселя, усложняя конструкцию устройства и условия его эксплуатации, полностью этой утечки не устраняет. Это объясняется тем, что в реальных эксплуатационных режимах работы по различным фазам электрической машины протекает неодинаковый по величине рабочий ток вследствие различия в их полных сопротивлениях. Это вызывает разные приращения величин активных сопротивлений обмоток, поскольку температура обмоток различна, а температурный коэффициент сопротивления одинаков. Тем самым, в рабочих режимах происходит разбалансировка схемы по постоянному измерительному току. Это приводит к снижению чувствительности и точности измерений,а также к необходимости повышения мощности вспомогательного источника постоянного тока.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой по изменению сопротивления обмотки постоянному току, реализующее спосо§ наложения постоянного измеритель ного тока.на переменный рабочий ток, содержащее термодатчик, выполненный в виде одной из обмоток электрической машины, источник постоянного тока, последовательно с которым прд1 лючен резистор, блоки измерения величины постоянного тока в цепи источника постоянного тока и величины падения напряжения постоянного тока на термодатчике. Источник постоянного тока подключен последовательно в цепь термодатчика при помощи диода, тиристора, в цепь управления которого включен стабилитрон, и полупроводникового ключа. Последний синхронизирует прохождение измерительного постоянного тока в полупериод прохождения тока нагрузки через диод, который служит датчиком тока для полупроводникового ключа СЗ.

Недостатками этого устройства являются сложность его конструкции и низкая точность измерения. Последнее определяется следукяцим. По термодатчику протекает измерительный ток, 0 имеющий прямоугольную форму импульса, длительностью равного полупериоду тока нагрузки и синхронизированного с последним по фазе. Импульсным током можно измерить активное сопротив5 ление термодатчика, которое будет отличаться от его омического сопротивления. Перегрев же обмотки должен определяться именно по изменению ее омического сопротивления, для иэмеп рения которого необходим постоянный, а не импульсный измерительный ток. Точность измерений снижается еще и вследствие того, что напряжение стабилизации стабилитрона должно быть вьлие напряжения источника постоянно го тока для исключения возможности шунтирования последнего теристором. Тогда время протекания одного из по. лупериодов тока нагрузки уменьшается на величину, пропорциональную напря0 жению стабилизации стабилитрона. Следовательно, площади разноименных полупериодов тока нагрузки получаются неодинаковыми, а это означает, что в таком переменном токе присутствует 5 постоянная составляющая. Таким образом, наряду с постоянным импульсным током от источника постоянного тока по термодатчику протекает соизмеримая с ним по величине постоянная состав0 ляющая, обусловленная самой схемой устройства. Блок измерения падения напряжения постоянного тока по обмотке измеряет суммарную величину падения напряжения, а блок измерения g величины тока измеряет лишь величину тока источника- постоянного тока, что , и вносит дополнительную значительную погрешность в измерение температуры обмотки.

0 Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается

тем, что в устройстве для измерения

5 температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой содержащем термодатчик, выполненный в виде одной из обмоток электрической машины, источник постоянного тока С; последовательно подключенным резистором, которые включены последовательно термодатчику, и блоки измерения величин постоянного тока и падения напряжения от него на тер модатчике, параллельно упомянутой цепи последовательно соединенных источника постоянного тока и резист ра включен шунтирующий резистор, а величины омических сопротивлений ре зисторов находятся в следующем соот ношении: р (о,01-о,о)а„в„|1 + Рн ном р, , , ГдеЁ7;ки„,„ЧО,01-0,,„Р„-ЭДС источника постоянного тока Йр - омическое сопротивление резистора; ftyj - омическое сопротивление шунтирующего резистора; К - коэффициент уменьшения рабо чего напряжения на термодат чике при включении предлаt гаемого устройства, выбирае мый из условия минимального влияния последнего на работ электрической машины; и (,- номинальные фазные значения соответственно напряжения и тока электрической машины; . RK - сумма ное омическое сопроти ление нагрузки. Сопротивление нагрузки R. рассчи тывается, например, для однофазных машин по выражению . . . а для трехфазных машин с обмоткймй, соединенными соответственно в звез ду и треугольник, по выражениям «иг{РоБм «с1 « оБм с 3оБм с где R g .. - омическое сопротивление обмотки-термодатчика в холодном состоянии Дпри известной собственной температуре )} RC - сопротивление постоянному току фазы питающей сети; f - сопротивление измерительно го шунта. На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 эквивалентная схема по постпячнс:-1у току.. Устройство содержит термодатчик 1, выполненный в виде обмотки электрической машины. Последовательно этой обмотке-термодйтчику 1 подсоединен блок 2 введения постоянного измерительного тока, который выполнен в виде цепи, состоящей из последователе но включенных источника 3 постоянного тока и резистора 4 шунтирующего резистора 5, включенного параллельно этой цепи.-Величина ЭДС Е источника 3 постоянного тока и омических сопротивлений резистора 4 ftp, и шунbd ч гчр (0,01-0,05). та 5 (., равны LO НОМ V (0,01-0,05)3 Г иТГи ч / но/л Р Последовательно обмотке-термодатчику 1 подсоединен измерительный шунт б, параллельно которому подключен блок 7 измерения величины постоянного тока, протекающего по шунту 6 и обмотке-термодатчику 1. Омическое сопротивление измерительного шунта 6 .выбирается соизмерш«ь 1 или меньше омического сопротивления обмотки-термодатчика 1. Параллельно обмотке-термодатчику 1 подключен блок 8 измерения величины падения напряжения постоянного тока. Выходы блоков 7 и 8 подсоединены к измерительному прибору 9. Питание электрической машины осуществляется от сети 10. На эквивалентной схеме (фиг. 2) обозначены: Е - ЭДС источника 3 постоянного тока; RP - омическое сопротивление резистора 4; Кщ - омическое сопротивление шунтирующего резистора 5; Е, - ЭДС питающей сети 10; Rj, - омическое сопротивление питающей сети 10; R (uf омическое сопг оти§ление измерительного шунта б; 3 и Э постоянный и временный токи, протекающие в цепи источни 3 постоянного тока - резистор 4; ц, - постоянный ток, протекающий по шунтирующему резистору 5; 3„п- измерительный постоянный ток, протекающий по обмотке- термодатчику 1; Дном номинальный ток испытываемой машины. Устройство работает следующим образом. Постоянный ток от источника 3 постоянного тока после резистора 4 протекает по двум параллельным цепочкам: по шунтирующему резистору 5 и по последовательно соединенныгл измерительному шунту 6, обмотке-термодатчику 1 и внутреннему сопротивлению питающей сети. Таким образом, последовательное подключение блока 2 введения по

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПОД НАГРУЗКОЙ, содержащее термодатчик, выполненный в виде одной из обмоток электрической машины, источник постоянного то ка с последовательно подключенным резистором, которые включены последовательно термодатчику, и блоки измерения величин постоянного тока и падения напряжения от него на термодатчике, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повьлиения точности измерения, парал лельно упомянутой цепи последовательно соединенных источника постоянного тока и резистора включен шунтирующий резистор, а величины омических сопротивлений резисторов находятся в следующем соотношении: оjЕ. V /5