Способ обнаружения повреждения межвитковой изоляции в катушках Советский патент 1986 года по МПК G01R31/02 G01R31/06 

«1250993

Изобретение относится к контрольча

но-измерительной технике и может быть использовано для обнаружения повреждений межвитковой изоляции в обмотках трансформаторов, электродвигателей, реле, катушек индуктивности и т.д.

Цель изобретения - повьшение достоверности результатов обнаружения повреждения межвитковой изоляции в катушках.

На фиг.1 приведена схема для реализации способа} на фиг.2 - зависимость мощности (Рщ) низкочастотОсуществляя интегрирование, получают

(с,) -4Р

(3)

)Для частот 0 $7 соотношение (3) имеет более простой вид:

«О

S;(W)

D;

V

0.

W

(4)

Используя (4), можно получить выражение для мощности шума (низкочастотных флюктуации, тока утечки), вы. f.

Oi

П К /гч If w. оГ/

Из соотношения (5) следует, что мощность шума в диапазоне частот и, , Q, пропорциональна флюктуациям D;

25

деляющейся на измерительном резистоного шума от амплитуда (U,) перемен- 5 ре 3 сопротивлением R., иого испытательного напряжения.

Устройство (4иг.1), реализующее способ, содержит генератор t переменного напряжения, индикатор 2, измерительный резистор 3, широкополосный усилитель 4, фильтр 5, усилитель 6 и квадратичный детектор 7.

На фиг,1 показана также испытуемая катушка 8,

Сущность способа состоит в следующем.

Выявление повреждений изоляции основано на том, что металлическим проволочным элементам низ кочастотньяй шум не свойственен. Возникновение такого шума в катушках можно объяснить только наличием межвитковых утечек через переходные сопротивления. Эти утечки проявляют себя значительно раньше, чем происходит окон- 35 чательное межвитковое замыкание.

В общем случае можно считать, что

тока в цепи катушки 1, вызванным совместным воздействием напряжения частотой fg и случайными изменениями сопротивления утечки.

Мощность шумового процесса (флюктуации тока), вьзделяющаяся на измерительном резисторе, является показателем наличия повреждений межвит-

3 ковой изоляции в катушках. Поскольку переходное сопротивление является случайной величиной, среднее значение которой зависит от величины Приложенного напряжения средняя плотность числа импульсов тока утечки SI при повьшении напряжения возрастает. Одновременно возрастает и дисперсия флюктуации тока. Поэтому в пределах выбранного диапазона

частоте f приложенного к катушке переменного напряжения соответствует среднее число импульсов тока утечки через переходное сопротивление П «if л. Для больших сопротивлений утечки Q«f, а число импульсов в единицу времени подч1-нено распределению Пуассона. Следовательно, корреляцион- 45 ная функция этого процесса

40

K(t)D;exp(-R/t/), (1)

где D{ - дисперсия флюктуации тока;

t - интервал времени. Спектральная плотность мощности (Нлюктуаций тока определяется вьфаже- кием:

Г;

S;(u)

1dt.

(2)

где СО - циклическая частота.

3

Осуществляя интегрирование, получают

(с,) -4Р

(3)

)Для частот 0 $7 соотношение (3) имеет более простой вид:

S;(W)

D;

V

0.

W

(4)

Используя (4), можно получить выражение для мощности шума (низкочастотных флюктуации, тока утечки), вы. f.

Oi

П К /гч If w. оГ/

Из соотношения (5) следует, что мощность шума в диапазоне частот и, , Q, пропорциональна флюктуациям D;

ре 3 сопротивлением R.,

тока в цепи катушки 1, вызванным совместным воздействием напряжения частотой fg и случайными изменениями сопротивления утечки.

Мощность шумового процесса (флюктуации тока), вьзделяющаяся на измерительном резисторе, является показателем наличия повреждений межвит-

ковой изоляции в катушках. Поскольку переходное сопротивление является случайной величиной, среднее значение которой зависит от величины Приложенного напряжения средняя плотность числа импульсов тока утечки SI при повьшении напряжения возрастает. Одновременно возрастает и дисперсия флюктуации тока. Поэтому в пределах выбранного диапазона

частот w П с достаточно высокой точностью, зависимость мощности шума от величины амплитуды приложенного к катушке 8 напряжения описывается выражением (фиг.2):

Ы4г

РЫ Ки„

где К - коэффициент, зависящий от типа катушки я количества замыкаемых витков; коэффициент, велг-1чина которого изменяется s пределах 1, в зависимости от типа изоляции;

1 д- амплитуда напряжения, приложенного к катушке 8, В связи е тем, что измерительная схема содержит собственные ксточни- кн шума, осуп ествляется измерение

3

зависимости шума от напряжения при включении в схему катушки 8 с неповрежденной изоляцией. Эти измерения осуществляются для каждого типа катушек 8, а полученная зависимость считается для каждого типа катушек 8 эталонной.

Для большинства катушек эта зависимость близка к линейной. При наличии повреждения изоляции в испытуемой катушке В мощность аума, выделяющаяся на эталонном сопротивлении, начиная с некоторого напряжения и,(фиг,2) растет быстрее, чем на эталонной зависимости. Максимальное напряжение, которое может быть подано на катушку 8, ограничивается величиной максимальной нераэрушаю- щей мощности. Полоса частот, в пределах которой производится измерение мощности шума,выбирается из следующих соображений. Нижняя граничная частота должна обеспечивать выполнение условия Л W, во всем диапазоне изменения напряжения U и соответственно величины Q . Верхняя граничная частота w выбирается из условия обеспечения минимального необходимого для измерения значения средней спектральной плотности мощности шума генератора 1 в пределах выбранной полосы. Последняя растет при QJ . Например, при переменном напряжении с частотой f Гц наиболее-, целесообразно производить измерения мощности шума в полосе частот Гц.

На фиг. 2приведены графи ков зависимости мощности шума от величины приложенного напряжения для катушки с неповрежденной изоляцией и этой же катуяжи после повреждения изоляции 10 путем ее локального ра- зогрева. Как следует из фигi2, изменение зависимости мощности шума от приложенного напряжения по сравнению с эталонной зависимостью 9 свидетельствует о наличии повреждения изоляции. Известным способом установить наличие межвиткового замыкания для данной степени повреждения изоляции не удается.

Переменное напряжение с генератора t подается на испытываемую катушку 8 и измерительный резистор 3. Флюктуации напряжения на эталонном сопротивлении усиливаются усилителем 4. Фильтр 5 имеет полосу пропус509934

кания f,, f 200-1500 Гц. После фильтрации флюктуации усиливаются усилителем 6 с регулируемым коэффициентом для обеспечения нормальной 5 работы квадратичного детектора 7. С выхода детектора сигнал подается на индикатпр 2, vnTopbrt осуществляет регистрацию величины Р для последующего сравнения ее с эталонной вели- fO чиной для выявления отказа.

Таким образом, в результате измерения флюктуации тока в катушке 8 на частотах отличных от f, обеспечивается выявление повреждений t5 межвитковой изоляции катушек 8 при высоких переходных сопротивлениях между витками, т.е. фактически еще . до наступления катастрофического отказа, что невозможно в известном 20 способе, согласно которому межвитко- вые переходные сопротивления не впия- ют на величину тока в цепи катушки 8 и на ее вольтампернуку характеристику, что приводит к незабракованию

5 потенциально негодных катушек.

Предложенный способ выявляет негодность катушек, незабракованных из- вестным способом, и, следовательно, дает более достоверный результат

0 испытаний.

Формула изобретения

Способ обнаружения повреждения межвитковой изоляции в катушках, состоящий в том, что на испытуемую

5 катушку подают переменное напряжение, частотой f с возрастающей по времени амплитудой, измеряют информативный электрический параметр, сравнивают измеренное значение с

0 эталонным и в случае их сов11адения считают контролируемую катушку годной, в противном случае - негодной, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности ре-

5 зультатов обнаружения повреждения межвитковой изоляции путем обнаружения повреждений изоляции при больших переходных сопротивлениях в местах замыканий, в качестве информа0 тивного электрического параметра используют мощность шумов, выделяемую на измерительном резисторе, включенном последовательно с испытуемой катушкой, в диапазоне частот f,fj

5 f JJ и сравнивают полученные значения мощности шумов с заданными значениями во всем диапазоне значений амплитуд переменного напряжения.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Может быть использовано для обнаружения повреждений межвитковой изоляции в обмотках трансформаторов, электродвигателей, реле, катушек инд тстив- ности и т.п. Цель изобретения - повышение достоверности результатов обнаружения повреждений межвитковой изоляции в катушках. Способ основан на том, что металлическим проволочным элементам не свойственен низкочастотный шум. Возникновение такого шума в катушках объясняется наличием мезквитковых утечек тока через переходное сопротивление. Эти утечки проявляют себя раньше, чем происходит окончательное межвитковое замьйсание. При этом мощность шумового процесса, выделяющаяся на измерительном резисторе, является показателем наличия повреждения межвитковой изоляции в катушках. Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1 переменного напряжения, индикатор 2, измерительный резистор 3, широкополосный усилитель 4, фильтр 5, усилитель 6, квадратичный детектор 7. Последовательность операций, предпринимаемых по данному способу, приводится в описании изобретения. 2 нл. с 9 (Л

Редактор Л.Пчелинская

Составитель В.Дворкин

Техред л,Сердюкова Корректор Е.Сирохман

Звувз 4А05/41Тираж 728Подписное

ВНИИГШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий t13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Пооизводственно-полйграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4