Регулятор нагрева пропитываемых обмоток электрических машин Советский патент 1987 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к технологии изготовления электрических машин, в частности к оборудованию для токового нагрева обмоток электрических машин в процессе их пропитки и герметизации на многопозиционных пропиточных установках.

Целью изобретения является повышение надежности регулятора и точности определения температуры обмотки.

На фиг. 1 представлена функциональная схема регулятора нагрева пропитывания обмоток электрических машин; на фиг. 2 - блок управления.

Регулятор содержит силовой регулируемый блок 1 питания обмоток, датчик 2 температуры окружающей среды, задатчик 3 температуры нагрева обмоток, задатчик 4 интенсивности нагрева обмоток, компара- гор 5, блок 6 управления, содержащий первое реле 7 времени, второе реле 8 времени, ге1;ератор 9 импульсов, первый запоминающей элемент 10 и второй запоминающий элемент 11, второй и третий элементы И 12 и 13 и формирователь 14 импульсов, генератор 15 и.мпульсов.

Регулятор содержит также второй блок 6 памяти, состояш,ий из приводного механизма 17 и механически связанного с ним ступенчатого переключателя 18 поддиапазонов значений стабилизированного тока, блок 19 памяти, содержащий цифровой регистр 20 и генератор 21 тактовых импульсов и цифроаналоговый преобразователь 22, источник 23 стабилизированного тока, усилитель 24, измерительный прибор 25 для визуального отсчета текущей температуры обмотки, представленной пропорциональным ей напряжением, ключевые элементы 26-30 и первый элемент И 31, причем управляющий ключевыми элементами сигнал одного уровня открывает ключ 26 и запирает ключ 27, отпирает ключи 28 и 29 и запирает к;1юч 30, а сигна. второго уровня .меняет состояние ключей.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

До нагрева определяетея активное сопротивление обмотки, имеющей температуру окружающей.среды, поеле чего обмотка подключается к силовому регулируемому блоку питания. В процессе нагрева периодически осуществляется кратковременное отключение обмотки от силового регулируемого бло. питания и измерение ее активного сопротивления. По текущему и начальному значениям активного сопротивления обмотки определяется ее текущая температура, которая сравнивается с заданной. В зависимости от результата сравнения продолжается либо прекращается нагрев обмоток до следующего измерения ее температуры.

Устройство работает следующи.м образом.

После того, как статор установлен в приспособление и обмотки подключены к заo

жимам регулятора нагрева по команде «Пуск система приводится в исходное состояние.

В исходном состоянии сигнал реле 8 вре- мени через элемент И 13 удерживает в выключенном состоянии генератор 15 импульсов. Сигнал с выхода последнего запирает через элемент И 31 ключевой элемент 30, который разрывает цепь прохождения тока от блока 1 питания обмоток по обмоткам электрической машины 32.

Одновременно от генератора 15 импульсов подается сигнал на отпирание ключевых элементов 28 и 29, через которые к обмотке электрической машины 32 подключается

5 источник 23 и вход усилителя 24. Сигнал с выхода элемента И 13 отпирает также ключевой элемент 26, подключающий на второй вход компаратора 5 напряжение от датчика 2 температуры окружающей среды. К входу усилителя 24 прикладывается пол ное падение напряжения на обмотках ма-- щины 32.

Снимаемое с выхода усилителя 24 и поступающее на первый вход компаратора 5 напряжение в этом случае заведомо меньще

5 на 1ряжепия, поступающего на второй вход компаратора 5 от датчика 2 температуры, пропорционального температуре окружающей среды.

Поэтому на выходе компаратора 5, представляющего собой компаратор с двухуров0 невым выходом, устанавливается сигнал дискретного уровня.

При подаче команды «Пуск включается реле 7 времени и генератор 9 импульсов, сигнал с выхода которого включает приводное устройство 17 ступенчатого переключа5 теля 18 поддиапазонов значений стабилизированного тока 18 блока 16 памяти, определяющего значение тока на выходе источника 23 стабилизированного тока.

Приводное устройство 17 ступенями изQ меняет состояние ступенчатого переключателя 18 поддиапазонов значения стабилизированного тока (значение эталонного сопротивления, по которому протекает стабилизированный ток) и, следовательно, увеличивает значение тока источника 23 тока

5 ДО тех пор, пока напряжение на выходе усилителя 24, подаваемое на первый вход компаратора 5, не станет больше напряжения, поступающего на второй вход компаратора 5 от датчика 2 температуры окружающей среды. Одновременно с изменением

0 состояния ступенчатого переключателя 18 изменяется пропорционально сопротивлению обмотки электрической мащины 32 уставка задатчика 4 интенсивности нагрева блока 1 питания обмоток.

После того как напряжение на первом

5 входе компаратора 5 станет выше напряжения на его втором входе, на выходе компаратора 5 меняется уровень сигнала. Перепад уровней, поступающий на блок 6 управления.

запускает реле 8 времени и изменяет состояние запоминающего элемента 10.

При этом выключается генератор 9, и с его выходов подается сигнал на выключение приводного устройства 17 ступенчатого переключателя 18 поддиапазонов значения стабилизированного тока и задатчика 4 интенсивности нагрева. Таким образом, фиксируется выбор поддиапазона значений стабилизированного тока и интенсивности нагрева. Через формирователь 14 импульса с выхода блока 6 управления подается команда на включение регистра 20 первого блока 19 памяти. Состояние регистра 20 определяет значение опорного напряжения, вырабатывае.мого цифроаналоговым преобразователем 22, а последнее в сочетании с состоянием ступенчатого переключателя 18 поддиапазона значения тбка однозначно определяет значение тока на выходе источника 23. Состояние регистра 20 изменяется до получения на выходе источника 23 значения тока, обеспечивающего максимально достижимое равенство сигналов на обоих входах компаратора 5.

В дальнейщем регистр 20 не изменяет своего состояния, являясь, таким образом, устройством па.мяти, обеспечивающим совместно со ступенчатым переключателе.м 18 поддиапазона значения тока установку нормированного значения измерительного тока при последующих измерениях те.мпературы обмотки.

После точного регулирования значение тока на выходе стабилизированного источника 23 тока обеспечивает максимально достижимое равенство сигналов на обоих входах компаратора 5.

При этом на выходе усилителя 24 устанавливается напряжение, пропорциональное в выбранном масщтабе активному сопротивлению обмотки при температуре окружающей среды.

По окончании выдержки времени процесса регулирования значени тока на выходе источника 23 срабатывает реле 8 времени. Процесс запоминания сопротивления обмотки в холодном состоянии окончен.

При срабатывании реле 8 времени изменяется уровень сигнала на выходе элемента И 13. При этом закрывается ключевой элемент 26 и отпирается ключевой элемент 27, а также включается генератор 15 импульсов. Он начинает генерировать импульсы. Этим импульсом запираются ключевые элементы 28 и 29 и отпирается ключевой элемент 30, подключенный к цепи блока 1 питания o6iMOTOK и входу задатчика 4 интенсивности нагрева.

В результате переключений обмотка электрической мащины 32 ключевы.ми элементами 28 и 29 отключается от источника 23 стабилизированного тока и усилителя 24, ключевым элементом 30 подключается к блоку 1 питания обмоток, напряжение на выходе

которого пропорционально сопротивлению обмотки статора. Кроме того, к второму входу компаратора 5 ключевым элементом 27 подключается задатчик 3 температуры, с вы- 5 хода которого поступает нанряжение, пропорциональное заданной те.мпературе нагрева обмотки. Поскольку обмотка электрической машины 32 подключена к блоку 1 питания обмоток, происходит ее нагрев в те„ чение времени, заданного длительностью импульса, генерируемого генератором 15 импульсов. По истечении этого времени с генератора 15 импульсов поступает сигнал на запирание ключевого элемента 30 и открывание ключей 28 и 29. Обмотка элект5 рической мащины 32 отключается от блока 1 питания обмоток и подключается к источнику 23 стабилизированного тока, а усилитель 24 - к обмотке электрической мащины 32. Одновременно подается сигнал на измерение измерительным прибором цифро вым вольтметром 25 напряжения на выходе усилителя 24. Для удобства считывания показаний щкала вольтметра отградуирована в °С.

Напряжение на выходе усилителя 24

5 пропорционально падению напряжения на активном сопротивлении обмотки электрической мащины 32, т. е. температуре обмотки. Если это напряжение MeHbnje поступающего на компаратор 5 от задатчика температуры 3, то сигнал с выхода ко.мпаратора 5, пройдя

0 через элемент И 12, стробируемьп сигналом с генератора 15 импульсов, переводит запоминающий элемент 11, установленный в состояние «О передним фонтом стробирующе- го сигнала, в состояние «1. При этом на выходе запоминающего элемента 11 уста5 навливается уровень напряжения, разрешающий отпирание ключевого элемента 30 сигналом генератора 15 импульсов. По истечении времени замера, определяемого дли- тельпостью импульса генератора 15, снова

Q закрываются ключи 28 и 29 и открывается ключ 30. Нагрев обмотки продолжается до следующего замера. Описанный процесс повторяется до тех пор, пока напряжение на выходе усилителя 24 не станет равным или больщим напряжения, поступающего

5 на компаратор 5 от задатчика 3 температуры, что соответствует нагреву обмотки до заданной или несколько более высокой температуры. В этом случае на выходе компаратора 5 появляется сигнал, который, пройдя через элемент И 12, оставляет запоминаю0 П1ИЙ элемент 1 I в состояние «О. На выходе запоминающего элемента 1 1 устанавливается уровень, запрещающий вк,1ючение к,г1ю- чевого элемента 30 сигналом генератора 15, и,следовательно, нагреваемая обмотка остается отключенной от блока питания обмоток до следующего опроса. Нагрев продолжается в течение времени, определяемого технологическим циклом пропитки обмотки. При необходимости уставки задатчика 3

температуры могут изменяться в соответствии с технологическим циклом пронитки от внешних устройств.

По истечении времени, необходимого для проведения пропитки, срабатывает реле 7 времени, переводя систему в исходное состояние.

Использование стабилизированного источника тока с управляемым через запоминающий элемент источником опорного напряжения повышает точность измерения температуры и помехоустойчивость.

Устройство может быть применено при изготовлении электрических машин различных конструкций и катушек электрических аппаратов с медными и алюминиевыми проводами.

Применение предлагаемого регулятора нагрева пропитываемых обмоток электрических машин позволяет достичь более высокой по сравнению с известным регулятором точности определения температуры обмотки гфи его повышенном быстродействии, дает возможность использования пропиточных и герметизационных материалов, критичных к отклонению температурного режима, а также более производительно проводить термообработку обмоток.

Формула изобретения

1. Регулятор нагрева пропитываемых обмоток электрических машин, содержаш.ий силовой регулируемый блок питания обмоток, датчик температуры окружаюш,ей среды, задатчик температуры нагрева обмоток, задатчик интенсивности нагрева обмоток, первый генератор импульсов, источник стабилизированного тока, усилитель, первый блок памяти и второй блок памяти, содержащий приводной механизм и ступенчатый переключатель поддиапазонов значений стабилизированного тока, блок управления, компаратор и измерительный прибор, а также пять ключевых элементов и первый элемент И, причем выход усилителя подключен к перво.му входу компаратора н входу измерительного прибора, датчик температуры окружаюп ей среды и задатчик температуры нагрева обмотки подключены к второму входу компаратора через первый и второй ключевые элементы соответственно, первый вход источника стабилизированного тока соединен с выходом ступенчатого переключателя поддиапазонов значений стабилизированного тока, выход источника стабилизированного тока через третий ключевой элемент подключен к нагреваемой обмотке, первый вход блока- управления подключен к выходу компаратора, второй вход блока управления, управляющие входы третьего и четвертого ключевых элементов, второй вход первого элемента И и вход синхронизации измери- тель} ого прибора соединены с выходом пер5

вого генератора импульсов, первый выход блока управления соединен с первым входом первого блока памяти, второй выход блока управления соединен с входом приводного

5 механизма второго блока памяти, механически связанного со ступенчатым перек-тюча- телем поддиапазонов значений стабилизированного тока и задатчиком интенсивности нагрева обмоток, третий выход блока управления соединен с пусковым входом первого

О генератора импульсов и управляющими входами первого и второго ключевых элементов, а четвертый выход блока управления подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с управляющим

входом пятого ключевого элемента, информационный вход которого соединен с выходом задатчика интенсивности нагрева, а выход соединен с управляющим входом силового регулируемого блока питания обмоток, отличающийся тем, что, с целью повышения

0 надежности и точности определения температуры обмотки, первый блок памяти содержит последовательно соединенные цифровой регистр, цифроаналоговый преобразователь, а также генератор тактовых импульсов, причем вход запуска цифрового регистра является первым входом блока, вход данных регистра соединен с выходом компаратора и является вторым входо.м блока, тактовый вход регистра соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход ре гистра соединен с входом цифроаналогового преобразователя, а аналоговый выход цифроаналогового преобразователя подключен к второму входу источника стабилизированного тока и является выходом блока, а вход усилителя через четвертый ключевой элемент

2 соединен с нагреваемой обмоткой.

2. Регулятор по п. , отличающийся тем, что блок управления содержит два реле времени, второй генератор импульсов, два запоминающих элемента, два элемента И и

0 формирователь импульса, причем вход второго реле времени, информационный вход первого запо.минающего элемента и первый вход второго элемента И подключены к первому входу блока управления, второй вход второго элемента И и второй обнуляющий

5 вход второго запоминающего элемента подключены к второму входу блока управления, выход второго элемента И соединен с информационным входом второго запоминающего элемента, выход первого реле вре.мени соединен с первым обнуляющим входом второго запоминающего элемента и обнуляющи.м входом первого запоминающего элемента, выход которого соединен с входом формирователя импульса, входом запуска генератора импульсов и первым входом третьего

5 элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго реле времени, выход формирователя импульса соединен с первы.м выходом блока управления, выход генера0

тора импульсов соединен с вторым выходом блока управления, выход третьего элемента И соединен с третьим выходом блока управления, а выход второго запоминающего элемента соединен с четвертым выходом блока управления.

Фиг.2

Изобретение касается технологии изготовления электрических машин, в частности оборудования для токового нагрева обмоток электрических машин в процессе их пропитки и герметизации на многопозиционных пропиточных установках. Цель изобретения - повышение надежности регулятора и точности определения температуры обмотки. Регулятор содержит силовой регулируемый блок питания обмоток 1, датчик температуры окружающей среды 2, за- датчик температуры нагрева обмоток 3, измерительный блок, состояш.ий из источника стабилизированного тока 23, усилителя 24 и двух блоков памяти 16, 19, блок управления 6 и блок сравнения 5. Новым в регуляторе является то, что источник стабилизированного тока имеет второй управляюш,ий вход, в один из блоков памяти введен цифровой регистр 20, генератор тактовых импульсов 21 и цифроаналоговый преобразователь 22, являющийся источником напряжения для источника стабилизированного тока. 1 3. п. ф-лы, 2 ил. Ф сл оо оо со со 00