Устройство для измерения температуры обмоток электрических машин постоянного тока Советский патент 1985 года по МПК G01K13/08 

11

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения в процессе эксплуатации температуры неподвижных обмоток и косвенного определения тем пературы подвижных обмоток электрических постоянного тока, питаемых постоянньм или пульсирукщим напряжением. . ;

Цель нз.обретения - повышение быстродействия устройства.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения температуры обмоток электрических машин постоянного тока, в частности тягового двигателя эх{ектровоза, содержит регулируемый резистор 1, состоящий из нагревателя 2, на котором разйёщены бйфилярные обмотки 3 и 4 из медной проволокИо

Обмотка 3, контролируемая обмотка 5 и нерёгул1фуемые резисторы 6 (шунт, включенный последовательно с контролируемой обмоткой 5 в цепь питания ее) и 7 образуют мост 8, в измерительную диагональ которого включены выводы первичной .обмотки 9 трансформатора 10 с ферритовым серечником. Вторичная обмотка 11 трансорматора 10, имеющая одинаковое с обмоткой 9 число витков, соединена своим началом с началом обмотки 9, а концом - через резистор 12 с одним из выводов дифференциального входа интегратора 13, Конец первичной обмотки 9 трансформатора 10 связан через резистор 14. с другим выводом дифференциального входа интегратора 13. Обкладки конденсатора 15 интегратора 13 соединены с замыкающими контактами 16, управляемыми генератором 17 импульсов. Выход интегратора 13 связан с входом нульоргана 18. Выход нуль-органа 18 соединен с управляющим входом ключа 19, связьюающего нагреватель 2 регулируемого резистора 1с вьпсодом ормирователя 20 пилообразных имульсов, вход которого соединен с ыходом генератора 17. Обмотка 4 . егулируемого резистора 1 образует замкнутый контур с зашунтйрованным онденсатором 21, нерегулируемьм резистором 22 и первичной обмоткой 23 рансформатора 24. К средней точке обмотки 23 и к точке соединения ре- ; зистора 22 и обмотки 4 регулируемого

747862

резистора 1 подключены выводы генератора 25 стабильного переменного напряжения. К вьшодам вторичной о.бмотки. 26 трансформатора. 24 подключен 5 вольтметр 27 переменного напряжения,проградуированный в значениях те.мпературы контролируемой обмотки 5. Сопротивления обмотки 3 и резистора 7 выбираются такими, чтобы при райенст0 ве температур обмотки 5 и обмотки 3 вьтолнялось условие баланса моста 8

-Ri

Кг

R.

где R - сопротив;;рение обмотки 3; R - сопротивление обмотки. 5; КБ - сопротивление резистора 6, Rif - сопротивление резистора 7. Поскольку при балансировке моста 8 скомпенсировать индуктивную составляющую сопротивления Ьбмотки 5 не возможно, то, если питание обмоток 5 в процессе эксплуатации производится пульсирукядим напряжением, . в измерительной диагонали моста 8 всегда присутствует переменное напряжение..

Устройство работает следуннцим образом.

i

При прохождении через обмотку 5

и резистор 6 рабочего тока происхойит увеличение температуры (и сопро.Тивления) обмотки 5 и устанавливает ся следуклцее соотношение между сопротгивлениями плеч моста 8:

- 51 5

V R.

В измерительной диагонали разба-; лансированного моста 8 возникает некоторое постоянное напряжение. При вызьтаемом изменением температуры обмотки 5 на 1-2 С незначительном

нарушении баланса моста 8 это постоянное напряжение недостаточно велико для того, чтобы на него отреагировал несложный нуль-орган. Переменная же составляннцая напряжения в

измерительной диагонали моста 8 (помеха) в десятки раз превышает постоянную составляющую (полезный сигнал). Переменная составляющая напряжения, действующего в измерительной диагонали моста 8, трансформируется без изменения амплитуды из обмотки 9 в обмотку 11 трансформатора 10 и вычитается из полного напряжения в измерительной диагонвли моста 8. Переме ная составляющая напряжения между точками о-и S имеет величину, значительно меньшую, чем переменная составляющая напряжения в измерительной диагонали моста 8. Величины постоян ной и переменной составляющих напряжения меяду точками а, и S имеют при близительно одинаковый порядок. Поступив через резисторы 12 и 14 на вход интегратора 13, напряжение меж ду точками о, н S преобразуется инте ратором 13, переменная составляющая напряжения на выходе которого равна переменной составлякщей.напряжения между точками а-и , а постоянная составлякяцая непрерывно нарастает в течение интервалов интегрирования задаваемых генератором 17 путем периодических кратковременных перемык НИИ контактами 16 обкладок конденса тора 15 интегратора 13, со скорость пропорциональной постоянной составляющей напряжения в измерительной Iдиагонали моста 8. Постоянная времени интегратора 13 и период следования импульсов сброса, вырабатываefodx генератором 17, выбираются такими, чтобы при минимальном значении рабочего тока обмотки 5 и .при нарушении баланса моста, вызывае- мом изменением температуры обмотки на минимальную подлежащую различию величину (например, на ), проинтегрированная за период следовани импульсов генератора 17 постоянная составляющая напряжения между точка ми а и надежно превышала порог срабатывания нуль-органа 18.. Чувствительность нуль-органа Т8 должна быть достаточно малой, чтобы он не реагировал на остаточную переменную составляющую напряжения на выходе интёгратара 13... ... ; Благодаря тому, что интегратор 13 и формирователь 20 управляются одним генератором 17 импульсов, начало каждого интервала интегрирования совпадает по времени с крутым передним фронтом пилообразно спаданядего выходного импульса формирователя 20, а окончание.интервала интегрирования - с окончанием выходт иого импульса формирователя 20. В случае пребьюания моста 8 в состоянии баланса и независимо от наличия пульсации напряжения в его питающей диагонали нуль-орган 18 не переходит в состояние, при котором он вьдает команду на зa E Iкaниe ключа 19. При нарушении (даже незна чительном) баланса моста 8 на выходе интегратора 13 в течение интервала интегрирования появляется напряжение, достаточное для срабатывания нуль-органа 18 и подачи последним сигнала, замыкающего ключа 19, если для балансировки моста 8 сопротивление обмотки 3 следует увеличить. При замыкании ключа 19 нагреватель 2 оказывается подключенным к выходу формирователя 20 пилообразных импульсов. Чем .больше степень разбаланса моста 8, тем. более бистро растет выходное напряжение интегратора 13, тем скорее оно достигает уровня срабатывания нуль-органа 18. (если, для балансирования моста сопротивление обмотки 3 требуется увеличить), что приводит к замыканию ключа 19, который замыкается с момента срабатывания нуль-органа 18 до момента окончания интервала интегрирования, т.е. чем больше степень разбаланса мое-., та, тем большую часть пилообразного убьшающего выходного импульса формирователя 20 ключ 19 успевает пропустить для подпитки нагревателя 2 до завершения этого импульса в течение интервала .интегрирования. После подачи импульсов подпитки на нагреватель 2 температура и сопротлвление обмоток 3 и 4 (между которьпет имеется электрическая изоляция и хороший тепловой контакт) регулируемого резистора 1 увеличиваются до тех пор, пока мост 8 не переходит в состояние баланса. По достижении баланса моста нуль-орган 18 отключает при помощи ключа 19 питание нагр.евателя 2. Обмотки 3 и 4 остьгоают, что приводит к нарушению баланса, в результате чего происходит новое включение наг4 евателя 2 и т.д.. При переходных процессах в контролируемой обмотке 5, обусловленных изменениями режима работы контролируемой электрической машины, на выходе интегратора 13 могут появляться ошибочные сигналы, по которым нульорган 18 разрешает подачу питания на нагреватель 2. Однако действие этих сигналов непродолжительно (не более

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее измерительный прибор, источник стабильного напряжения, постоянные резисторы, регулируемый резистор с нагревателем и бифилярными обмотками, одна из которых образует с измеряемой обмоткой и нерегулируемыми резисторами мост,- а другая обмотка регулируемого соединена последовательно с нерегулируемым резистором, зашунтированным конденсатором и с первичной обмоткой трансформатора, к средней точке которой и к точке соединения резисторов подключен генератор стабильного напряжения, а к выводам вторичной обмотки трансформатора подсоединен измерительн1дй прибор а также интегратор с конденсатором, генератор шчпульсов с управляемыми контактами .и трансформатор с ферритовым сердечником, первичная обмотка которого включена в измерительную диагональ моста, а вторичная одним выводом подсоединена с первич.ной,а другим выводом через резистор - к одному из дифференциальных входов интегратора, к другому дифференциальному входу которого через резистор подключен второй вывод первичной обмотки трансформатора, при этом выход интегратора подсоединен к входу нуль§ органа, а к обкладкам конденсатора Ко интегратора, включенного между го выходом и одним из входов, подсоединены управляемые генератором импульсов контакты, отличающееся тем, что, с целью повышения быстро, действия, в него, введены ключ и формирователь пилообразных импульсов, при этом нагреватель регулируемого резистора подсоединен через ключ к выходу формирователя пшюобразных |импульсов, вход которого соединен с одним из выходов генератора импульiCOB, а выход нуль-органа подсоединен к управляющему входу ключа.