Устройство для контроля катушек электроаппаратов Советский патент 1991 года по МПК G01R31/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для обнаружения коротких замыканий в катушках электроаппаратов .

Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет выявления скрытых замыканий путем подогрева контролируемой катушки.

На фиг.1 приведена схема устройства} на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для контроля катушки (фиг.1) содержит конденсатор 2, индуктивность 3, магнитопровод 4, генератор 5 синусоидального напряжения, первый ключ 6, источник 7 напряжения подогрева, усилитель-ограничитель 8, блок 9 управления, источник 10 напряжения ограничения, источник 11 опорного напряжения, компаратор 12, второй ключ 13.

Блок 9 управления содержит формирователь импульсов 14, 15, 16.

Усилитель-ограничитель 8 содержит усилитель 17, выпрямитель 18, ограничитель 19, усилитель 20. На фиг. 1 обозначены также вход 21, вход 22 и выход 23 устройства, точка

о со оо

О О

со

616

24 соединения конденсатора 2 и индуктивности 3.

Выход генератора 5 синусоидального напряжения соединен через конден- сатор 2 с первым выводом индуктивности 3, соединенной вторым выводом с общей шиной устройства и размещенной на магнитопроводе, на котором размещена контролируемая катушка 1. Первый вход усилителя-ограничителя 8 соединен с выходом источника 10 напряжения ограничения, выход - с первым входом компаратора 12, соединенного вторым входом с выходом ис- точника 11 опорного напряжения, выходом - с выходом 23 устройства. Вход блока 9 управления соединен с первым входом 21 устройства, первый выход - с управляющим входом первого ключа 6, соединенного сигнальным входом через источник 7 напряжения подогрева с вторым входом 22 устройства, выходом - с первой клеммой для подлкючения контролируемой ка- тушки 1, вторая клемма для подключения которой соединена с общей шино устройства. Второй выход блока 9 управления соединен с управляющим входом второго ключа 13, соединенно- го сигнальным входом с первым выводом индуктивности 3, выходом - с вторым входом усилителя-ограничителя 8.

Устройство работает следующим об- разом.

В исходном состоянии ключи 6 и 13

разомкнуты, а источник 7 напряжения подогрева и общая точка конденсатора 2 и индуктивности 3 отключены соот- ветственно от катушки 1 и от входа усилителя-ограничителя 8.

Конденсатор 2 и инуктивность 3 образуют резонансный контур, настроен- ный предварительно в резонанс с частотой генератора 1. Индуктивность 3 и контролируемая катушка 1 размещены на общем магнитопроводе 4. Поэтому они образуют трансформатор, т.к. имеют магнитную трансформаторную связь и параметры вторичной цепи трансформатора (катушки 1) влияют на параметры первичной цепи трансформатора, в частности на напряжение,поступающее с общей точки 24 на сигнальный вход ключа 13. При замыкании витков катушки 1 синусоидальное напряжение в точке 24 уменьшается.

0

5

5

0

5

0

По сигналу запуска, поступающему на вход 21 устройства, срабатывает формирователь 14 импульсов в блоке 9 управления (фиг.2) и выдает на управляющий вход ключа 6 импульс, переводящий ключ 6 в проводящее состояние, при этом источник 7 через ключ 6 подключается на время Д действия импульса формирователя 14 к контролируемой катушке 1, которая в течение времени &.t, разогревается током источника 7.

По заднему фронту импульса формирователя 14 происходит запирание ключа 6, разогрев катушки 1 прекращается и производится запуск формирователя 15 (фиг о 2), который осуществляет задержку запуска формирователя 16 на время &.t2% Задержка Д.t необходима для того, чтобы переходный процесс, связанный с размыканием ключа 6 в цепи индуктивности 3 и катушки 1, закончился и образующиеся в момент размыкания броски напряжения в точке 24 не повлияли на результат контроля. Время A.t выбирается достаточным для окончания переходного процесса, но оно недостаточно для остывания катушки 1, поэтому выявленные при нагреве дефекты сохраняются.

По прошествии времени A.t2 по заднему фронту формирователя 15 запускается формирователь 16, который на время Д. to (фиг.2) отпирает ключ 13, при этом сигнал с точки 24 поступает через ключ 13 на вход усилителя-ограничителя 8, где усиливается, выпрямляется, ограничивается с целью снятия перенапряжений и поступает на вход компаратора 12.

В том случае, если при нагреве катушки 1 в ней выявились скрытые дефекты, например, замыкания витков, напряжение в точке 24 и соответственно на выходе усилителя-ограничителя 8 постоянно и меньше, чем в случае годной катушки 1. Напряжение .на входе компаратора 12 меньше опорного напряжения источника 11, и компаратор 12 выдает на выход 23 сигнал, свидетельствующий об отказе катушки 1.

Усилитель-ограничитель 8 обеспечивает сравнение напряжения в точке 24 при наличии на магнитопроводе 4 проверяемой катушки 1 с тем же напряжением, получае.мым в отсутствие проверяемой катушки 1, обнаружении

возможно имеющейся между этими напряжениями разности, превышающей определенную величину, и усилении сигнала разности.

Принцип действия усилителя-ограничителя 8 состоит в четырех последовательных операциях над входным напряжением. Первая операция - усиление усилителем 17 со смещением уровня нуля операционного усилителя. При этом получается двуполярное переменное напряжение с синусоидальной положительной и ограниченной снизу отрицательной полуволнами. Вторая операция - выпрямление выпрямителем 18 с фиксированием нижнего уровня, при этом получается последовательность положительных синусоидальных импульсов, основания которых фиксированы на первом положительном уровне. Третья операция - ограничение ограничителем 16 импульсов снизу на втором положительном уровне, превышающем первый. Четвертая операция - усиление с вторым коэффициентом усиления. i

Необходимость смещения нуля первого усилителя 17 вызвана тем, что для исключения влияния помех уровень входного напряжения при конкретной реализации должен быть 18, для обеспечения работы последующих каскадов коэффициент усиления указанной разности входных напряжений должен быть К,, АО, но без дополнительных мер невозможно получить от используемого интегрального операционного усилителя К553УД2, у которого амплитуда выходного напряжения не превышает 10В, усиление с К1(. 40, т.к. 10В/1В 10. Информацию о замыкании витков несут как положительные , так и отрицательные амплитуды входного напряжения усилителя- 17, поэтому достаточно усиливать только, например, положительные амплитуды путем подачи на один вход операционного усилителя напряжения сигнала, на другой вход - определенного постоянного положительного напряжения. Это постоянное напряжение смещения, подаваемое на инвертирующий вход в отсутствие сигнала, вызывает отрицательное смещение, выходного напряжения, а при наличии сигнала на неинвертирующем входе вызывает ограничение снизу

5

0

выходного напряжения.Напряжение смещения выбирается так,что при требуемом коэффициенте усиления форма

положительных полуволн выходного на- пряжения усилителя 17 остается синусоидальной, отрицательные полуволны при этом оказываются ограниченными. Необходимость выпрямления выпрямителем 18 после усиления вызвана не-, обходимостью подачи на ограничитель 14 напряжения только положительной полярности. Фиксирование отрицательных полуволн выходного напряжения выпрямителя на первом положительном уровне производится для облегчения режима работы ограничителя 19.

В ограничителе 19 напряжение ограничения снизу выбирается равным уровню положительных амплитуд напряжения сигнала, соответствующего наличию замкнутых витков. В зависимости от их количества, которое по условиям контроля катушек требуется обнаружить, это напряжение, определяемое источником 10, может быть изменено пользователем. При таком выборе второго положительного уровня выходным сигналом ограничителя 19 являются поло0 жительные синусоидальные импульсы, когда отсутствуют замкнутые витки, или практически постоянное напряжение, когда они имеются.

Усилие выходного напряжения ог5 раничителя 19 производится для обеспечения режима работы компаратора 12, на вход которого в первом случае поступает переменное напряжение, а во втором - постоянное.

0 Таким образом, устройство обеспечивает контроль катушки 1 в условиях предварительного иппульсного прогрева, что обеспечивает выявление скрытых дефектов и повышает достовер5 ность контроля межвитковых замыканий. Формула изобретения

5

Устройство для контроля катушек электроаппаратов, содержащее генератор синусоидального напряжения, соединенный выходом через конденсатор с первым выводом индуктивности, соединенной вторым выводом с общей шиной устройства и размещенной на магнитопроводе, на котором размещена контролируемая катушка, усилитель-ограничитель, соединенный первым входом с выходом источника напряжения ограничения, выходом - с

первым входом компаратора, соединенного вторым входом с выходом источника опорного напряжения, а выходом - с выходом устройства, о т л и- чающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в него введены, две клеммы для подключения контролируемой катушки, блок управления, два ключа, источник на- пряжения подогрева, причем вход блока управления является первым входом устройства, первый выход блока управления соединен с управляющим

входом первого ключа, соединенного сигнальным входом через источник напряжения подогрева с вторым входом устройства, а выходом - с первой клеммой для подключения контролируемой катушки, вторая клемма для подключения которой соединена с общей шиной устройства, второй выход блока управления соединен с управляющим входом второго ключа, соединенного сигнальным входом с первым выводом индуктивности, выходом - с вторым входом усилителя-ограничителя.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для обнаружения коротких замыканий в катушках электроаппаратов. Цель изобретения повышение достоверности контроля - достигается путем выявления скрытых замыканий при подогревании контролируемой катушки. Устройство для контроля катушки 1 содержит конденсатор 2, индуктивность 3, магнитопровод 4, генератор 5 синусоидального напряжения, ключи 6, 13, источник 7 напряжения подогрева, усилитель-ограничитель 8, блок 9 управления, источник 10 напряжения ограничения, источник 11 опорного напряжения, компаратор 12. За счет введения ключей 6, 13, источника 7 напряжения подогрева, блока 9 управления устройство обеспечивает контроль катушки 1 в условиях подогрева током, что выявляет скрытые дефекты и повышает достоверность контроля. 2 ил. о

Составитель В.Дворкин Редактор М.Циткина Техред А.Кравчук Корректор С.Черни

Заказ 926

Тираж 428

ВНИИПИ Гоеударствечного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

I

Подписное