Устройство для обнаружения замыканий при испытании изоляции обмоток электрических машин Советский патент 1984 года по МПК G01R31/06 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быт использовано для обнаружения дефектов изоляции при испытании обмоток электрических машин.. .

Известно устройство для испытания витковой изоляции якорей электрических машин, содержащее индуктор, подключенный к импульсному генератору, и датчик, соединенный с индикатором Cll.

( Однако данное устройство имеет низкую чувствительность к малым витковым замыканиям в якорях микромашин из-за высокого уровня помех и повьшгенные энергетические затраты для создания необходимых испытательных напряжений.

Наиболее близким к изобретению является устройство для обнаружения замыканий при испытании изоляций обмоток электрических машин, содержащее измерительный датчик, постоянный резистор, первый конденсатор, соединенный первым вьюодом с общей шино устройства, второй конденсатор, соединенный первым выводом с первым входом индикатора, соединенного вторым входом р общей шиной устройства, переменный резистор, соединенный первым вьшодом с первым выводом индуктора, генератор импульсов, соединенный первым выходом с общей шиной устройства и с первым вьгоодом индуктора, и фильтр 2..

Цель изобретения - повьш1ение достоверности результатов испытаний.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для обнаружения замыканий при испытании изоляции обмоток электрических машин, содержащее измерительный датчик, постоянный резистор, первый конденсатор, соединенный первым выводом с общей шиной устройства, второй конденсатор, соединенный первым выводом с первым входом индикатора, соединенного вторым входом с общей шиной устройства, переменный резистор, соединенный первым выводом с первым выводом цндуктора, генератор импульсов, соединенный первым выходом с общей шиной устройства и с первым выводом индуктора, введены высокочастотный трансформатор и третий конденсатор, причем Первый вывод постоянного резистора Соединен с первым входом индикатора и с первым вьтодом вторичной обмотки

высокочастотного трансформатора, второй вывод которой соединен с вторыми вьгеодами первого конденсатора, второго конденсатора, постоянного резистора и с первым выводом измерительного датчика, соединенного вторым вьгоодом с общей шиной устройства с первыми вьгоодами третьего конденсатора и первичной обмотки трансформатора, второй вывод которой соединен с вторым выводом третьего конденсатора и с вторым выводом переменного резистора, соединенного третьим выводом с первым выводом индуктора и с вторым выходом генератора импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 - амплитуда (е) сигналов измерительного датчика при испытаниях соответственно годного и дефектного якорей на первой т, , третьей 3{р и пятой 5 -f гармониках.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, индуктор 2, первый конденсатор 3, переменный резистор 4, третий конденсатор 5, высокочастот- ньй трансформатор 6 с первичной 7 и вторичной 8 обмотками, индикатор 9, второй конденсатор 10, постоянный резистор 11, измерительный датчик 12 Индуктор 2 и датчик 12 расположены над пазами испытуемого якоря 13. Первый вывод первого конденсатора 3 соединен с общей шиной устройства, первый вывод второго конденсатора 10 соединен с первым входом индикатора 9, соединенного вторым входом с общей шиной устройства, первый вывод переменного резистора 4 соединен с первым выводом индуктора 2, первый . выход генератора 1 импульсов соединен с общей шиной устройства и с первым выводом индуктора 2. Первый вывод постоянного резистора 11 соединен с первым входом индикатора 9 и с первым выводом вторичной обмотки 8 высокочастотного трансформатора 6, второй вывод которой соединен с вторыми выводами первого конденсатора 3, второго конденсатора 10, постоянного резистора 11 и с первым выводом измерительного датчика 12, соединенного вторым вьтодом с общей шиной устройства, с первыми выводами третьего конденсатора 5 и первичной обмотки 7 трансформатора 6, второй вывод которой соединен с вторым вьшодом пе31ременного резистора 4, соединенного третьим выводом с первым выводом индуктора 2 и с вторым выходом генератора 1 импульсов. Устройство работает следующим образом. Для испытания якорь 13 устанавливают между близко расположенными индуктором 2 и датчиком 12, разделенны ми электромагнитными экранами, и вращают с постоянной скоростью. С помощью индуктора 2, питаемого от генератора 1, вырабатывающего вы окочастотяые прямоугольные импульсы создают периодические импульсы магнитного поля с крутыми фронтами нарастания и спадания потока частотой О9п первая резонансная частота обмотки якоря 13.), которые пронизывают обмотку испытуемого якоря 13. Во время вращения в катушках якоря 13 последовательно трансформируется ЭДС, содержащая нечетные гар|Моники, которая в различных областях частот возбуждает в обмотке якоря 13 разные по характеру высокочастотные процессы. В предрезонансной области первые гармоники ЭДС и тока, совпадающие по частоте с первой гармоникой напряже.ния генератора 1, имеют в возбуждаемых катушках малые значения и создают в годном якоре 13 небольшой уровень первой гармоники поля. В резонансных областях третья и пятая гармоники ЭДС трансформации возбуждают в обмотке якоря 13 устойчивые резонансные процессы, создающие в ней соответствующие гармоники повьш1енных напряжений (межвитковых и межсекционных), токов и поля. Напряженность собственного поля годного якоря определяется третьей и пятой гармониками f„, значительно превьш1ающими первую из них. В обмотках некачественного якоря 13 повьпиенные за счет резонансов напряжения способствуют улучшению за мыканий и их развитию при пробоях в микропромежутках между проводниками с поврежденной изоляцией или зау енцами на соседних ламелях коллектора. Под воздействием импульсного поля индуктора 2 и возникающих короткозамкнутых контурах появляются ток и поле, содержащие первую, третью, пятую и другие нечетные гармо884НИКИ. Первая гармоника поля короткозамкнутых витков или секций превышает соответствующую гармонику собственного поля якоря 13, что вызывает в зонах над пазами якоря с дефектной катушкой усиление первой гармоники его поля, возрастающей с увеличением числа замкнутых витков в катушке. Остальные гармоники их поля, например третья, пятая, наоборот уменьшают соответствующие гармоники собственного поля якоря 13 вплоть до их полного ослабления при крупных замыканиях, когда резонансные процессы в обмотке дефектного якоря полностью подавляются. При подготовке устройства к работе проводят испытания годного якоря 13, В датчике 12 появляется сложный сигнал помехи, по мощности превьш1ающей полезные сигналы. Его спектр .содержит гармоники ЭДС,.индуктированные импульсным полем рассеяния- индуктора 2 и собственным полем якоря 13, и затухающих напряжений собственной частоты датчика 12, возникакирпс в результате ударного воздействия на его обмотку импульсов поля якоря 13. С помощью резонансного контура, образованного датчиком 12 и конден- сатором 3, из этого сигнала вьщеляют первую гармонику, подавляя остальные мешающие гармоники,что исключает влияние помех на результат контроля. Одновременно с помощью резонансного контура, образованного первичной обмоткой 7 трансформатора 6 и конденсатором 5, из поступакнцего от генератора 1 импульсного напряжения, регулируемого по амплитуде переменным резистором 4, выделяют первую гармонику, которую после трансформации в трансформаторе 6 и дополнительной амплитудно-фазовой подстройки в корректирующей Цепи, образованной резистором 11 и конденсатором 10, устанавливают равной по амплитуде и противоположной по фазе первой гармонике контролируемого сигнала. В результате их взага4ной компенсации показания индикатора 9 практически отсутствуют, что свидетельствует о годности обмотки эталонного якоря 13. при испытании дефектного якоря .13 характер сигнала в датчике 12 изменяется в соответствии с изменениями его поля. 511 По информативным гармоническим составляюп1им сигналов измерительного датчика 12, отражающим изменения напряженности поля в зонах над контролируемыми пазами качественного и дефектного якорей, видно (фиг. 2 и 3) что при мальтх замыканиях амплитуда (е) первой гармоники сигнала увеличивается в 2-2,5 раза, амплитуды третьей и пятой гармоник уменьшаются п 1,2-1,3 раза по сравнению с амплитудами соответствующих гармоник в сигналах, характерных для качественных якорей. По сравнению с другими первая гармоника сигнала датчика 12 явдяется более информативной и чувствительной к замыканиям в обмотке якоря. После частотной селекции из полученного сигнала датчика 12 первой информативной гармоники и устранения ее начального уровня соотношение.между амплитудами полезного и мешающего сигналов, контролируемых индикатором 9, возрастает до значений 10-12, что значительно вьппе, чем в известном устройстве. Ввиду высокой чувствительности устройства по показаниям индикатора 9 определяют наличие в дефектном якоре не только малых и крупных металлических замыканий, но и различных за8мыканий через повьппенные переходные сопротивления в местах касания, участков проводников с поврежденной изоляцией или в микропромежут.ках между ними. Оптимальный выбор частоты воздействующего импульсного поля и использование его высших нечетных гармоник, возбуждающих в обмотках якорей устойчивые резонансные процессы, позволяют создавать в них необходимые повыпгенные испытательные напряжения с наименьшими энергетическими затратами. Контроль дефектов по значениям низшей нечетной гармоники поля якоря (с учетом ее начального уровня) повьш1ает чувствительность устройства к замыканиям в многосекционньк обмотках якорей микромашин и, следовательно, достоверность результатов испытаний. Таким образом, использование резонансных контуров, образованных конденсаторами и первичной и вторичной обмотками трансформатора, позволяет осуществить более полйую компенсацию помех на эталонном якоре, а также увеличить амплитуду полезного сигнала (о дефекте) при испытании дефектного якоря, что повьш1ает достр верность результатов испытаний.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ЗАМЫКАНИЙ ПРИ ИСПЫТАНИИ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН, содержащее измерительный датчик, постоян ный резистор, первый конденсатор, соединенный первым выводом с общей шиной устройства, второй конденсато соединенный первым выводом с первым входом индикатора, соединенного вто рым входом с общей шиной устройства переменный резистор, соединенный первым выводом с первым выводом индуктора, генератор импульсов, соединенный первым выходом с общей шин Фиг.1 устройства и с первым выводом индуктора о.тличающёеся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытаний, в него введены высокочастотный трансформатор и третий конденсатор, причем, первьй вывод постоянного резистора соединен с первым входом индикатора и с первым выводом вторичной обмотки высокочастотного трансформатора, второй вывод которой соединен с вторыми выводами первого конденсатора, второго конденсатора, постоянного резистора и с первым выводом измерительного датчика, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, с первыми выводами третьего конденсатора и первичной обмотки трансформатора, второй вывод которой соединен с вторым выводом третьего конденсатора и с вторым выводом переменного резистора, соединенного третьимвыводом с первым выводом индуктора и с вторым выходом генератора импульсов.