Способ контроля отверждения пропитанной изоляции и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01R31/06 H02K15/12 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к контролю качества пропитанной изоляции электротехнических изделий.

Цель изобретения -. повышение достоверности контроля.

На фиг.1 представлены частотные зависимости пропиточного изоляционного вещества КП-34 при различных степенях его высушенности, снятые при 20°С; на фиг.2 - структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.З - эпюры, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство (фиг.2) содержит источник 1 постоянного напряжения, синхронизатор 2, стабилизатор 3 тока, блок 4 компенсации, блок 5 регистрации, блок 6 коммутации, автогенератор 7, частотомер 8, блок 9 сопряжения, вычислительный блок 10 и блок 11 управления. На фиг.2 показана также измеряемая обмотка 12. Выход источника 1 постоянного напряжения соединен с входом стабилизатора 3 тока и входом синхронизатора 2, первый выход которого соединен с запускающим входом стабилизатора 3 тока. Выход стабилизатора 3 тока соединен с первым входом блока 6 коммутации и входом блока 4 компенсации, выход которого соединен с входом блока 5 регистрации. Запускающий вход блока 5 регистрации соединен с вторым выходом синхронизатора 2, третий выход которого является вторым входом блока 6 коммутации.

Первый вход блока 6 коммутации соединен с одним из зажимов для подключения объекта 12 измерения (обмотки). Второй зажим для подключения объекта 12 измерения соединен с общим выводом устройства. Выход блока 6 коммутации подключен к входу автогенератора 7, выход которого является входом частотомера 8, информационный и запускающие выходы которого соединены с входами блока 9 сопряжения. Информационный и запускающие выходы последнего подключены к входу вычислительного блока 10. Запуска- щий выход блока 9 сопряжения также соединен с входом блока 11 управления. Первый и второй выходы блока 11 управления соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока 6 коммутации, третий выход блока 11 управления соединен с запускающим входом частотомера 8 и вторым входом блока 6 коммутации.

Синхронизатор 2 содержит генератор 13 эталонных импульсов, выход которого через ключевой элемент 14 соединен со счетным входом счетчика 15, каждый из выводов которого соединен с соответствующим входом дешифратора 16. Каждый выход дешифратора 16 соединен с соответствующим неподвижным контактом многопозиционного переключателя 17„ подвижный контакт 19 которого соединен непосредственно с первым входом формирователя 18, через соответствующий конденсатор 20 - с входом сброса счетчика 15, через соответствующий конденсатор 21 с R-входами первого 22, второго 23 RS-триггеров синхронизатора 2, с вторым входом блока 6 коммутации и запускающим входом частотомера 8. S-выход

первого RS-триггера 22 через соответствующий резистор 24 соединен с общей шиной, а через однополюсный выключатель - с зажимом, являющимся входом синхронизатора 2. Выход первого RS-триггера 22 является первым выходом синхронизатора 2 и соединен через соответствующую RC- цепь 25 с управляющим входом генератора 26 расширенных импульсов, выход которого

0 через соответствующую RC-цепь 27 соединен с S-входом второго RS-триггера 23, выход которого соединен с вторым входом формирователя 18 и управляющим входом ключевого элемента 14, R-входы счетчика

5 15, первого 22 и второго 23 RS-триггеров соединены соответственно.через соответствующие резисторы 28 и 29 с общей шиной. Выход формирователя 18 является вторым выходом синхронизатора 2.

0 Блок 4 компенсации содержит сумматор, выполненный на операционном усилителе 30, первый вход которого соединен через соответствующий резистор 31с выходом источника 32 опорного напряжения и с

5 одним из выводов соответствующего резистора 33, другой вывод которого является входом блока 4 компенсации. Второй вход операционного усилителя 30 через соответствующий резистор 34 соединен с. общей

0 шиной, а выход через резистор 35 - со своим первым входом и является выходом блока 4 компенсации и подключается к выходу стабилизатора 3 тока.

Блок 6 коммутации содержит первое ре5 ле 36, размыкающие контакты которого подсоединены к первому зажиму для подключения объекта 12 измерения, а замыкающие - к выходу блока 6 коммутации, второе реле 37, замыкающие контакты кото0 рого соединены с первым концом катушки 38 индуктивности, а размыкающие подключены к выходу блока 6 коммутации, третье реле 39, замыкающие контакты которого соединены с общей шиной, а размыкающие

5 подсоединены к первому концу катушки 38 индуктивности, второй конец которой соединен с выходом блока 6 коммутации, который является входом автогенератора 7, RS-триггер 40, S-вход которого является

0 вторым входом блока 6 коммутации, R-вход соединен через резистор 41с шиной питания, а также с общей шиной через соответствующий конденсатор 42, его выход подключен через инвертор 43 к первому

5 концу обмотки первого реле 36. Первые концы обмоток второго 37 и третьего 39 реле являются соответственно третьим и четвертым входами блока 6 коммутации. Вторые выводы обмоток реле 36, 37 и 39 блока 6 коммутации соединены с шиной питания и

через соответствующие защитные диоды 44-46 со своими первыми выводами.

Выход автогенератора 7 соединен с входом частотомера 8, информационный и запускающий выходы последнего через блок 9 сопряжения подключены к входу вычислительного блока 10. Запускающий выход блока 9 сопряжения является входом блока 11 управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока 6 коммутации, а третий выход блока 11 управления соединен с запускающим входом частотомера 8.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемая обметка 12 (фиг.2) подсоединяется к выходу стабилизатора 3 тока и входу блока 4 компенсации. При нажат /и кнопки Пуск на S-вход RS-триггера 22 поступает сигнал от источника 1 постоянного напряжения (фиг.За). На выходе КЗ-триггера 22 появляется положительный потенциал (фиг.Зб), включающий стабилизатор 3 тока. Стабилизированный ток, протекающий че- рез обмотку 12, разогревает ее, вследствие чего напряжение на обмотке изменяется в соответствии с эпюрой 3 (фиг.З). Одновременно с этим напряжение с зыхода RS-триггера 22 включает генератор 26, на выходе которого появляется импульс длительностью ti (фиг.Зв). Длительность ti равна дли- тельности переходного процесса в обмотке 12. Этот импульс необходим, чтобы исключить ошибки в измерении напряжения на обмотке Uin в момент включения стабилизатора тока. По истечению времени ti задним фронтом импульса с генератора 26 запускается RS-триггер 23 и на его входе .появляется сигнал (фиг.Зг). По фронту этого сигнала срабатывает ключевое устройство 14 и через него начинают проходить от генератора 13 импуль сы стабильной частоты (фиг.Зд). Эти импульсы поступаю в счетчик 15 и через него в дешифратор 16.

Одновременно с этим по переднему фронту сигнала с RS-триггера 23 срабатывает формирователь 18 запуска вольтметра (фиг.Зж) и на запускающий вход блока 5 регистрации поступает сигнал, по которому блок 5 регистрации включается на первое измерение. Напряжение с обмотки поступает на вход блока 5 регистрации через блок 4 компенсации, который включает сумматор 30 и источник 42 опорного напряжения с полярностью, противоположной полярности напряжения на .обмотке. Поскольку UonSwloRH20, где RH20 - номинальное сопротивление обмотки при 20°С, то на выходе сумматора в начальный момент разогрева

обмотки напряжение близко к нулю, а затем по мере разогрева обмотки изменяется в соответствии с эпюрой и (фиг.З). По истечению заданного интервала времени, которое 5 определяется положением переключателя 17 на выходе дешифратора 16 по сигналу с выхода дешифратора 16 формируется импульс запуска блока регистрации для второго измерения.

0 После окончания второго измерения формируется импульс начальной установки (фиг.Зг), выключающий источник тока и замыкающий замыкающие контакты реле 36 блока 6 коммутации (фиг.Зк) и запускающий

5 частотомер (фиг.Зл), При замыкании контактов реле 36 автогенератор 7 начинает выра- багывать синусоидальное напряжение (фиг.Зн).

Таким образом, происходит первый

0 сьем собственной резонансной частоты fi обмотки 12. Ввод показаний частотомера в вычислительный блок 10 сводится к замыканию контактов реле, подключенных параллельно клавишам наборного поля блока

5 вычисления. Преобразование параллельного двоично-десятичного кода (1-2-4-8), поступающего из частотомера, в последовательное замыкание соответствующих реле осуществляется с помощью бло0 ка 9 сопряжения, а именно дешифратора, регистра сдвига, управляемого генератором КР10068ИТ, и счетчика непосредственно управляющего реле на герконах.

Частотомер по окончании измерения

5 формирует импульс Конец измерения (фиг.Зм), который инициирует нажатием клавиши С/П (фиг.Зо) и запускает блок 11 упразления. Блок управления вырабатывает импульс, запускающий частотомер на по0 вторное измерение резонансной частоты fa колебательного контура, образованного обмоткой 12 и эталонной индуктивностью 38, соединенных последовательно, подключение которой осуществляется замыканием

5 замыкающих контактов реле 37 блока 6 коммутации (фиг.Зп), по команде с блока 11 управления и записывается в вычислительный блок 10. Измерение резонансной частоты тз контура, образованного обмоткой 12 и эта0 лонной индуктивностью 38, соединенных параллельно, инициируется сигналом с блока управления, который вырабатывает также импульсы, размыкающие контакты реле. . 37 (фиг.Зп и р).

5 После третьего измерения происходит запись fa в вычислительный блок 10, запуск программы вычислений и по сигналу С/П устройство управления вырабатывает импульс начальной установки, размыкающий замкнутые контакты реле 39 блока 6 коммугации и подготавливающий устройство для очередного измерения.

П р и м е р. В основе способа лежит зависимость диэлектрической проницаемости изоляционного вещества в неотверж- денном состоянии (фиг.1) от частоты электрического поля, Если измерять диэлектрическую проницаемость изоляционного вещества- в контролируемой обмотке Јi на частоте fi, лежащей в оптической области частотных зависимостей обмотки, а затем измерять диэлектрическую проницаемость Ј2 того же изоляционного вещества в дисперсионной области на частоте f2. то отношение Б1/Е2 дает количественную оценку степени высушенности изоляционного ез- щества. Эту количественную степень высу- шеннссти изоляционного вещества можно определить следующим образом. Семейство кривых (фиг.1) показывает, что диэлектрическая проницаемость изоляционного вещества в дисперсионной области может быть описана линейной функцией Ј2i ai-. bif, а в оптической области - Ј2i Ј1, где ai, bi, Ј2 постоянные для данной степени вы- сушеиности изоляции величины. В соответствии с ГОСТом разнимают семь степеней высушенное ги, которые определяю г по прилипанию промокательной бумаги к образцу.

Проведены исследования, заключающиеся в том, что образец пропиточного изо- ляционного вещества сушится до опоеделенной степени, затем процесс сушки прерывают и при комнатной температуре снимаэтся зависимость диэлектрической проницаемости от частоты электромагнитного поля. Результаты измерений статистически обрабатываются и определяются величины 31, Ь и BI для данной степени эысушенности образца. Затем образец проверяют на степень высушенности по ГОСТу Метод определения времени и степени высыхания.

Результаты исследований сведены в табл.1.

Измерив на частотах fi и h диэлектрические проницаемости Ј1 и Ј2 и используя табл.1, можно определить степень высушенности изоляции. В обмотках электрических машин измерить непосредственно величины Ј1 и Ј2 на частотах f i и f2 не представляется возможным, а можно измерить лишь собственные электрические емкости обмотки на этих частотах Сь и С2э.

Резонансные частоты fi, fa и fa в соответствии с формулой Томсона равны соответственно

fi

f2

f3

2 л V(L + Lo) Сгэ Co / (С2э + Co)

1 2 Lo (С1э + Co) / (L + U)

(1)

; (2)

, (3)

где L - собственная индуктивность контролируемой обмотки;

Lo, Co - собственная индуктивность и емкость подключаемой к контролируемой обмотке образцовой катушки.

Преобразовав выражения (1НЗ). получают

20

Ci3(i-Kf3 )(1г-У)/Ч12оазг-1) + К1гЧ}

(f32-fl2)

где К 4 л2 L0Co - коэффициент пропорциональности.

По формуле (5), подставив в нее значеCi3ния m и , определяют

С2э

Ј1 (Сь diV,

Ј2

Съ

m

(5)

5

0

гдеҐ0 P/2-Sn&/ (

1-яКз

4 в

) - объем воздуш- непропитанной

ных полостей обмотке;

р - число пазов, в которые всыпана контролируемая часть обмотки;

Sn - свободная площадь сечения паза;

fw - средняя длина витка обмотки;

Кз - коэффициент заполнения паза проводом;

1 С

aloQJin +U2n)Uin U2n - Um

Л

г- о р20 d Спр

- Ci - масса изоля - Uin

ционного состава в обмотке,(6)

где С - удельная теплоемкость пропиточного изоляционного вещества;

а - температурный коэффициент сопротивления провода обмотки;

Ci - удельная теплоемкость материала провода;

/020 - удельное сопротивление материала провода обмотки;

d - плотность материала провода обмотки при 20°С;

Јпр - длина провода обмотки.

С помощою способа i , -трпйстпэ ществляю контроль о.веожл .иг грогн ТОЧНОЙ ИЗОЛЯЦИИ Обмыто J-TTI „v,K IX

машин по коэффииие v п TKI стег - ни высушенное™ мзогчдии Дл со гр-т1 выбраны два однотипна о .А 112М4 Осуществляют пропитку этих стато рое компаундом КП-34 обмотки гуч а -о известному техноаогическо лу пробел По окончании сушки on роде/1 я ьт с ч MOJ ю предлагаемого способа и угтпойсгва измерения массы сухого остатка прип точного состава и степе - высушен, ост,

Результаты измерений J - U2n, fi, 2 и f s сведены s iaE 2

Величии эталонной HI цукп чы бирают изуспов я

Lo,Kfl- V

где fi - средчестат собг венная резонансная частсга обмотки

f2 частота лежаадся Б дисперсионной облагти, и выбирается изуслозия frj -f2 frp где fno - ограничена ncrpei ностью грибг- ра;

frp - гоаничмач , тотг пеоеход -з д с. персионной jGflacrn L or,Tiii Ь1чую

L- инду кт/ вис сть обмот об-ьек is мереиия

По результат ре ли 1пп12пм обеих обмоток статоэоо определяю i нели чины, массы пропиточного cot тава в of ю ках mi ь mi по Лормутз

1 iglo(Uln-j-iJ2n)Uln Ш )

Гг ГЛр2

L 1;

thn

где m - масса пропиточного состава изме репная предлагаемым устройством г

ее- температурный косчрфиц г сопротивления провода (меди), равный 00038 градус,

10 - величина стабилизированного тока греющего обмотку, равнзч 12 А,

t - врем разогрева обмотки тсго О измерения L)2nj, равное 20 с,

Ci - удельная теплоемкость материала провода (меди) равна 038209 Ю Дж/кгд х град;

С - удельная теплоемкость прспиточ,ю- го компаунда КП-34, равная 1,и467 103х хДж/кг-град;

р20 удельное сопротивление меди, равное 1.72 Ом м,

I ) -до на i iiu j г оСмот и рае iSi 60 11

- nr« T Lеь f f д равная 8,89 х

03-l/r J

io«.rei jiv- of BI л j ьыряжен ледпя определения PC X численных значений оно т идодится к виду

m 43565 1 ч

.

--1П

Lbn - bin)

0

0

5

0

5

О-фоде 1.|О1 пс формуле (6) массу проп /,°чьо о OCTSV о г .и статооов Nss 1 и 2 Они Ovj3 ч С4- iJ1- 1 it mi - 0,124 кг m2 G i8C Ki Г j 4 (4) юдсгавив в нее -нгчен if c r i гз из табл 2 и з aчeния Ц, 8 ь Co-ritr плодят отноиенис д1 oofiix ююч статоров Они T-J .nCis/Cz i 1(С,э/С2э)2 0 78 Определяю яепич1-ну Кс оформуль (5) для обеих 5h ло с а г пов подставив а него значе- ч.,,)- Г-Ш12 (Ci / С2э)Ч(1э/С2чЪ) и вепичины oi . 1Cri3 получают

к i 1 i Kc2 э ; s

Последова- йльно подс эвляют значе- i eh а гыражен it ц; я f i/ ; последней графы Гзи/i 1 онуча ст для пеового статора -,-.г-р з а - , (ti 064 (Јi/Ј2)i2 073 и ),з 083 ;ii/P2)ii 0,85. (fi/Јz)i5 088 if, ju 093 (M/Ј2h--1

3Hd-ьнии цлч второго статора

CC1 7t2)21 - 0 6м V Ј2)22 - О Г4 (Ј1/Ј2)23

ОЯЗ /f2b. 035 If )25 0,88.

t,/c 26-094 (M f2)27 1

Сравниврют знаисьич KCI и Кс2 с полученными набора значении Ј1/Ј2 и находят Кс 1

(Јl/f2 23 Kcz (f 1/Ј2)24

По первой i иафе табл 1 определяют, что степень выушеннисти обмотки первого счзтор uOOTBeiCTsveT седьмой степени вы- cyLL8hrircT4 опоедетяемои по ГОСТу, а обмотка второго статора - между третьей и четвертэи степенями высушенности по ГОСТу

Таким образом преимуществом изо- брэтения по сравнению с известным является BOCN ожносто определения степени BbicvLueHHOCTnмзоаяимиобмоток чтоувели- достоверность контроля качества

ПрОПИТ гч Л

Формула эобретения 1 Способ оч i роля отверхдения пропитанной изоляции обмоток электротехнических изделий, ЗЙСЛЮЧРЮЩИЙСЯ в измерении электрического на двух частотах, од -ig мз которьх по счт в дисперсионной

области неотвержденного изоляционного пропиточного состава, а другая - в оптической области неотвержденного изоляционного пропиточного состава, отличаю - щ и и с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, через пропитанную обмотку пропускают стабилизированный ток 0, производят измерение напряжения Uin на ней в момент подключения источника стабилизированного тока к обмотке и повторно U2n по истечении заданного времени t, затем определяют массу пропиточного состава в об- мотке по выражению

г

lo (Uin + U2n) Uin U2n-Uln

t-Ci

I о/020 d fn p Um

где С - удельная теплоемкость пропиточного изоляционного состава;

а- температурный коэффициент сопротивления провода обмотки;

Сч - удельная теплоемкость материала провода;

/320 - удельное сопротивление материала провода обмотки;

d - плотность материала провода обмотки при 20°С;

&р - длина провода обмотки, в качестве электрического параметра изоляции используют собственную емкость обмотки Cia, измеряемую на частоте, лежащей в оптической области неотвержденного изоляционного состава, и Саз - на частоте, лежащей в дисперсионной области неотвержденного изоляционного состава, по результатам проведенных измерений определяют коэффициент К, гго которому определяют степень отверждения, по выражению

Cia

С2э

diV0

in

где V0 - объем полостей непропитанной обмотки;

di - плотность сухого изоляционого состава.

2. Устройство контроля отверждения

пропитанной изоляции обмоток электротехнических изделий, содержащее источник постоянного тока, выход которого соединен с входом стабилизатора тока и с вхсщом

синхронизатора, первый выход которого соединен с запускающим входом стабилизатора тока, выход которого соединен с входом блока компенсации, выход которого соединен с входом блока регистрации, запуекающий вход которого соединен с вторым выходом синхронизации, о.т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля путем определения степени высушенное™ изоляции пропитанных обмоток, устройство дополнительно содержит блок коммутации, автогенератор, частотомер, вычислительный блок и блок управления, зажимы для подключения измеряемой обмотки, причем первый вход блока коммутации подключен к выходу стабилизатора тока и к первому зажиму для подключения измеряемой обмотки, второй вход блока коммутации соединен с третьим выходом синхронизатора и с запускающим входом

частотомера, второй зажим для подключения измеряемой обмотки соединен с общей шиной, выход блока коммутации соединен с входом авгогенератора, выход которого соединен с входом частотомера, информационный и запускающий выходы которого

.соединены с входами блока сопряжения,

информационный и запускающий выходы

которого подключены к соответствующим

входам вычислительного блока, запускающий выход блока сопряжения соединен с входом блока управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с третьем и четвертым входами блока коммутации, третий выход блока управления соединен с запускающим входом блока коммутации.

Таблица 1

Таблица 2

Изобретение относится к электротехнике, в частности к контролю качества пропитанной изоляции электротехнических изделий. Цель изобретения - повышение достоверности контроля. Через пропитанную обмотку пропускают стабилизированный ток to, производят измерения напряжения Uin на ней в момент подключения источника стабилизированного тока к обмотке и повторно U2n по истечении заданного времени t. Затем определяют массу пропиточного состава в обмотке по выражению rgl0(Uin+U2n)Uin U2n - Um m Ci . io P20 d в лр Uin где С - удельная теплоемкость пропиточного изоляционного состава, а- температурный коэффициент сопротивления провода обмотки; Ci - удельная теплоемкость материала провода; piQ - удельное сопротивление материала провода обмотки; d - плотность материала провода обмотки при 20°С; fhp - длина провода обмотки. Затем измеряют собственную емкость обмотки Сь на частоте, лежащей в оптической области неотвержденного изоляционного пропиточного состава, а С2э - на частоте, лежащей в дисперсионной области неотвержденного изоляционного пропиточного состава, и по результатам измерений определяют коэффициент К, по которому определяют степень отверждения, по выражению К /С|эч d V0. . ,. (, где Vo - обьем полостей непроW m сл с питанной обмотки; di - плотность сухого изоляционного состава. Устройство контроля отверждения пропитанной изоляции обмоток электротехнических изделий содержит источник постоянного тока, стабилизатор тока, блок регистрации, блок коммутации, автогенератор, частотомер, синхронизатор, вычислительный блок и блок управления. 2 с.п.ф-лы, 3 ил., 2 табл. о 4 2 VI 00

J 5 4acmo/vo,lgf,fi( Vkfll