Устройство для измерения сопротивления изоляции цепи ротора бесщеточной синхронной машины Советский патент 1984 года по МПК G01R27/16 

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано для измерения сопротивления изоляции цепи ротора бесщеточных синхронных машин. Известно устройство для обнаруже НИН замыкания на корпус роторной .обмотки бесщеточной синхронной машины, которое состоит из двух контуров Первый контур устройства расположен на общем валу вместе с якорем возбудителя и выпрямителем бесщеточной синхронной машины, вращается вместе с ним и вьшолнен в виде соединенных последовательно и включенных меж ду нулевой точкой цепи ротора и его корпусом обмотки якоря возбудителя и вьтрямителя, причем нагрузкой выпрямителя является обмотка индуктора генератора этого устройства. Второй контур неподвижен и расположен на статоре. Внутри этого контура расположен первый контур устройства. Второй контур содержит обмотку индуктора возбудителя, подключенную к исто нику питания постоянного напряжения и обмотку якоря генератора, нагру- женную на вторичный прибор. Показания вторичного прибора пропорциональны току утечки через сопротивление изоляции и емкости цепи ротора на корпус L1. Недостаток устройства - низкая точность измерения сопротивления изоляции цепи ротора, обусловленная влиянием емкостной составляющей тока утечки в цепи ротора. Наиболее близким к пред лагаемому является устройство для измерения сопротивления изоляции и напряжения цепи ротора бесщеточной синхронной машины, которое состоит из двух основных контуров, один из которых расположен на роторе, выполнен в виде соединенных .последовательно и включенных между искусственной нулевой точкой цепи ротора и его корпусом обмотки индуктора генератора и обмотки якоря возбудителя с выпрямителем. Причем- искусственная нулевая точка образована двумя полуобмотками индуктора датчика напряже1ШЯ, выпрямитель устройства шунтирован резисторами, а обмотка индуктора генератора шунтирована диодом, . включенным встречно вьтрямителю. Второй контур устройства неподвижен и содержит обмотку якоря генератора, 122 обмотку индуктора возбудителя, подключенные каждая к своему выпрямителю. Выпрямители шунтированы резисторами и включены между собой последовательно встречно на вторичный прибор. Источник питания устройства, стабилизированный по току, подключен к обмотке И11дуктора возбудителя L2j, Недостатком известного устройства является низкая точность измерения сопротивления изоляции цепи ротора. Это обусловлено тем, что в известном устройстве используется принцип наложения на контролируемую цепь кыпрямленного напряжения, наводимого в обмотке якоря возбудителя, и измерение постоянной составляющей тока, протекающего по обмс- ке индуктора генератора, под действием этого напряжения. Ток в обмотке индуктора генератора содержит как полезную составляющую, обусловленную величиной выпрямительного напряжения и значением сопротивления изоляции, так и сигнал помехи, обусловленный величиной напряжения возбудителя и соотношением сопротивлений изоляции положительного и отрицат€ льного полюсов цепи возбуждения. Наличие тока помехи обусловливает низкую точность измерения. Цель изобретения - повьш ение точности измерения сопротивления изоляции .. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения сопротивления изоляции цепи ротора бесщеточной синхронной машины, состоящем из двух контуров, один из которых расположен на роторе, выполнен в виде соединеннъ х последовательно и включенных между искусственной нулевой точкой цепи ротора и его корпусом обмотки индуктора генератора и обмотки якоря возбудителя с вьшрямителем, шунтированным резисторами, а обмотка индуктора генератора шунтирована диодом, включенным встречно вьтрямителю, второй контур неподвижен и содержит обмотку якоря генератора., обмотку якоря возбудителя с подключенным к ней источником питания и вторичный прибор, во второй контур дополнительно введены два преобразователя, инвертор, блок памяти, сумматор и блок управления, причем один из преобразователей подклк чен к обмотке якоря генератора. а его выход соединен с первым входом сумматора и через инвертор - с первым входом блока памяти, другой преобразователь подключен к обмотке индуктора возбудителя, а его выход к второму входу блока памяти, выход последнего подсоединен к второму входу сумматора, выходjкоторого соединен с входом вторичного прибора, а три управляющих выхода вновь введенного блока управления соединены с соответствующими входами управления блока памяти, сумматора и источника питания. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства .для измерения сопротивле.ния изоляций цепи ротора бесщеточной синхронной машины, на фиг. 2-4 - схе выпрямителя, варианты. Устройство содержит первый 1 и второй 2 контурЬ. Первый контур 1 устройства расположен на общем валу вместе с якорем возбудителя и выпрямителем бесщеточной синхронной машины 3, вращается вместе с ним и выпол иен в виде соединенных последователь но обмотки индуктора генератора 4 с дополнительным резистором 5 (если он требуется по расчету) и обмотки якоря возбудителя 6 с выпрямителем 7, которые подключены между нулевой 8 (или искусственной нулевой 9) точкай цепи ротора и его корпусом 10. При этом обмотка индуктора генератора 4 шунтирована диодом 11, включенным встречно вьтрямителю 7, а последний собран по любой из схем выпрямления и шунтирован резисторами так, что обмотка якоря возбудителя обтекается постоянным током (фиг.3-5) в режиме работы, когда в обмотке якоря возбудителя 6 переменная ЭДС не наводится и диоды выпрямителя 7 закрыты. Второй контур 2 устройства неподвижен и содержит обмотки 12 и 13 якоря генератора и индуктора возбудителя, подключенные каждая к своему преобра зователю 14, источник 13 питания, подсоединенный к обмотке 13 индуктора возбудителя, инвертор 16, блок 17 памяти, блок 18 управления, сумматор 19 и вторичный прибор 20. Преобразователи 14 предназначены для преобразования сигналов с обмоток 12 и 13 в форму (аналоговую или цифровую), удобную для дальнейшей обработки этих сигналов. Выход преобразователя 14, подкпюченного к обмотке 12 якоря генератора, соединен с первым входом сумматора 19 и через инвертор 16 - с первым входом блока 17. памяти, второй вход которого подключен к выходу другого преобразователя 1А, а выход - к второму входу сумматора 19. Выход сумматора 19 соединен с входом вторичного прибора 20, представляющего информацию о величине сопротивления изоляции в удобном виде (например, в цифровой форме). Блок 18 управления задает последовательность и режим работы источника 15 питания, блока 17 памяти и сумматора 19, воздействуя на соответствующие входы управления этих блоков. Устройствоработает циклически. Каждый цикл разбит на три такта. Первьм такт подготовительный. Во время этого такта по команде от блока 18 управления источник 15 питания отключается, информация, запиЬанная в блок 17 памяти во время предьщуще ° цикла, стирается, а на сумматор 19 поступает сигнал Запрет. Во время второго такта работы устройства от блока 18 управления на управляющий вход блока 17 питания поступает сигнал, разрешающий запись информации или с выхода инвертора 16, или с выхода преобразователя 14, подключенного к обмотке 13 индуктора возбудителя. Появление сигналов или в обмотке 12, или в обмотке 13 объясняется тем, что в первом контуре 1 устройство под действием напряжения на выходе выпрямителя в цепи возбуждения синхронной машины или по обмотке индуктора генератора 4, или по обмотке якоря возбудителя 6 протекает постоянный по характеру ток, являющийся током помехи. В качестве положительного напряжения выбрано направление протекания тока от корпуса 10 к нулевой 8 или к искусственной нулевой 9 точке цепи ротора (в зависимости от выбранной схемы подьспючения). При снижении сопротивления изоляпии на положительном полюсе направление протекания тока совпадает с выбранным направлением. При снижении сопротивления изоляции на отрицательном полюсе направление протекания тока меняется на противоположное. Таким образом, во время второго такта работы устройства в блок памя51ти записывается величина, прямо прсяюрционаяьная току помехи, но с противоположным знаком. Ш конце вто рого такта работы блок 18 управления вырабатывает импульс,, запрещающий перезапись И1 орма1щи в блок 17 памяти. На этом второй такт работы заканчивается. Во время третьего такта работы блок 18 управления подключает к обмотке 13 индуктора возбудителя источник 15 питания. Под действием этого напряжения в упомянутой обмот ке протекает постоянный ток, стабил зированный по уровню. Вследствие вращения обмотки якоря возбудителя 6 относительно неподвижной обмотки 13 индуктора возбудителя в первой наводится переменная ЭДС, которая после выпрямления оказывается прило женной к цепи: обмотка индуктора генератора 4, нулевая 8 (или искусственная нулевая 9) точка цепи рото ра, эквивалентное сопротивление изо ляции цепи ротора, корпус 10. Вслед ствие вращения обмотки индуктора генератора 4 относительно неподвижной обмотки его якоря в последней наводится переменная ЭДС, величина которой прямо пропорциональна велич не измеряемого тока утечки. После соответствующей обработки сигнйла в преобразователе 14 сигнал 2 пропорциональньи току 5, поступает на первый вход сумматора 19, на второй вход которого подается сигнал, прямо пропорциональный току помехи ,, взятого с обратным знаком (т.е. проинвертированного). После подачи с блока 18 управления на управляющий вход сумматора 19 разрешанмцего сигнала на выходе последнего появляется сигнал, пропорциональный разности между двумя токами, т.е. величине полезного сигнала. Между величиной полученного сигнала и величиной сопротивления изоляции цепи ротора существует однозначная зависимость. Сигнал с выхода сумматора 19 далее поступает на вход вторичного прибора 20, где преобразуется в величину, пропорциональную величине измеряемого сопротивления изоляции цепи ротора. Таким образом, в предлагаемом устройстве за счет алгебраического суммирования измеренного полного тока утечки через сопротивление изоляции цепи ротора и тока помехи с последующим преобразованием полученного полезного сигнала достигается повышение точности измерения сопротивления изоляции цепи ротора бесщеточной синхронной машины.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЦЕПИ РОТОРА БЕСЩЕТОЧНОЙ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ, состоящее из двух контуров, один из которых расположен на роторе, выполнен в виде соединенных последовательно и включенных между искусственной нулевой точкой цепи ротора и его корпусом обмотки индуктора генератора и.обмотки якоря возбудителя с вьтрямителем, шунтированным резисторами, а обмотка индуктора генератора шунтирована диодом, включенным встречно вьтрямителю, второй контур неподвижен и содержит обмотку якоря генератора, обмотку якоря возбудителя с подключенным к ней источником питания и вторичный прибор, отличающееся тем, что, с целью повыиения точности измерения, во второй контур дополнительно введены два преобразователя, инвертор, блок памяти, сумматор и блок управления, причем один из преобразователей подключен к обмотке якоря генератора, а его выход соединен с первым входом суммат.ора и через инвертор - с первым входом блока памяти, другой преобразователь подключен к обмотке индуктора возбудителя, а его выход - к второму входу блока памяти, выход последнего соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с входом вторичного прибора, а три управляющих выхода вновь введенного блока управления соединены с соответствующими входами управления блока памяти, сумматора и источника питания. 1ЧЭ 00

ri

Фиг1

frW

фиг. 2

фиг. 4f

Фиг.З