Способ обнаружения дефектов обмоток якоря электрической машины и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01R31/06 

фиг

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для обнаружения дефектов обмоток якоря электрической машины в процессе ее производства. 5

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение производительности за счет возможности определения сразу нескольких видов дефектов.Ю

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - схема блока преобразования; на фиг. 3 - электрическая схема реализации описываемого способа; на фиг. 4 - кривая изменения напряжения в контролируемой точке.

Устройство содержит (фиг. 1) генератор 1, формирователь 2 импульсов (ФИ), счетчик 3, триггер 4, дешифратор 5, блок 6 преобразования 20 (БП), генератор 7 импульсов (ГИ), аналоговый коммутатор (ЛК) 8, блок 9 компараторов (БК), элемент 10 ИЛИ, элементы 11-13 И, триггеры 14-16, дешифратор 17, блок 18 индикации 25 (НИ), входная шина которого соединена с выходной шиной дешифратора 17, первый вход которого соединен с выходом триггера 14, установочный вход которого соединен с установочными вхо-30 дами триггеров 15 и 16 и выходом триггера 4, выходы триггеров 15 и 16 соединены соответственно со вторым и третьим входами дешифратора 17,

генератора 1 и тактирующим входом триггера 4, установочный вход которого соединен с установочным входом 19 устройства, информационные входы 24.1-24.П которого соединены соответ ственно с информационными входами 25.1-25.п БК 6, управляющий вход которого соединен с выходом ГИ 7.

Генератор 1 (фиг. 1) предназначен для выработки прямоугольных импульсов тактовой частоты.

ФИ 2 предназначен для формирования узких импульсов по срезу сигнало тактовой частоты и может быть выполнен ;на разностных элементах или од- новибраторе (К155АГЗ).

Счетчик 3 предназначен для прямого счета сигналов тактовой частоты и представляет собой обычный двоичный суммируюций счетчик.

Дешифратор 5 предназначен для преобразования двоичного кода, поступающего на его адресные входы, в код 1 из N и представляет собой обычный дешифратор.

БК 6 предназначен для преобразования сопротивлений обмоток якоря электрической машины в напряжении и формирования контрольных сигналов, по величине которых судят о наличии дефектов в обмотках якоря.

БП 6 содержит (фиг. 2) преобразователи 26.1-26.П сопротивления в напряжение (ПСН), в которые входят

тактирующий вход триггера 15 соединен 35 резистор 27, конденсатор 28, резисс выходом элемента 12 И, первый вход которого соединен с третьим выходом БК 9, четвертый выход которого соединен с первым входом элемента 13 И, выход которого соединен с тактирующим входом триггера 16, второй вход элемента 13 И соединен с вторыми входами элементов 11 и 12 И, выходом ОИ 2, вь&од элемента 11 И соединен с тактирующим входом триггера 14, а первый вход элемента 11 И соединен с выходом элемента Ю ИЛИ, первый и второй входы которого оединены соответственно с первым и вторым выходами БК 9, вход которого соединен с выходом ЛК 8, входы 20.1-20.п которого соединены соответственно с выходами 21.1-21.п БК 6, адресные входы 22.1-22.п которого соединены соответственно с выходами 23.1-23.п дешифратора 5, входная шина которого соединена с входной шиной АК 8 и выходной пиной счетчика 3, вход кото- рого соединен с входом ФИ 2t выходом

40

45

50

55

тор 29, транзисторы 30 и 31, резистор 32, причем первый вывод резистора 32 соединен с первым выходом ПСН 26.1-26.п, а второй вывод соединен с эмиттером транзистора 30, коллектор которого соединен с шиной питания устройства,база первого транзистора 30 подключена к второму выводу конденсатора 28, второму выводу ре- з$стора 27 первый вывод которого со единен с адресным входом ПСН 26.1- 26.п, первым выводом резистора 29, второй вывод которого подключен к базе транзистора 31, эмиттер которого подключен к общей шине устройства, а коллектор соединен с вторым входом ПСН 26.1-26.П, управляющий вход которого соединен с первым выводом конденсатора 27, при этом вторые выходы ПСН 26.1-26.n-1 соединены с первыми выходами соответственно ПСН 26.2-26.п, второй выход ПСН 26.п соединен с первым выходом ПСН,26.1, информационным входом 25.1

генератора 1 и тактирующим входом триггера 4, установочный вход которого соединен с установочным входом 19 устройства, информационные входы 24.1-24.П которого соединены соответственно с информационными входами 25.1-25.п БК 6, управляющий вход которого соединен с выходом ГИ 7.

Генератор 1 (фиг. 1) предназначен для выработки прямоугольных импульсов тактовой частоты.

ФИ 2 предназначен для формирования узких импульсов по срезу сигнало тактовой частоты и может быть выполнен ;на разностных элементах или од- новибраторе (К155АГЗ).

Счетчик 3 предназначен для прямого счета сигналов тактовой частоты и представляет собой обычный двоичный суммируюций счетчик.

Дешифратор 5 предназначен для преобразования двоичного кода, поступающего на его адресные входы, в код 1 из N и представляет собой обычный дешифратор.

БК 6 предназначен для преобразования сопротивлений обмоток якоря электрической машины в напряжении и формирования контрольных сигналов, по величине которых судят о наличии дефектов в обмотках якоря.

БП 6 содержит (фиг. 2) преобразователи 26.1-26.П сопротивления в напряжение (ПСН), в которые входят

резистор 27, конденсатор 28, резис

тор 29, транзисторы 30 и 31, резистор 32, причем первый вывод резистора 32 соединен с первым выходом ПСН 26.1-26.п, а второй вывод соединен с эмиттером транзистора 30, коллектор которого соединен с шиной питания устройства,база первого транзистора 30 подключена к второму выводу конденсатора 28, второму выводу ре- з$стора 27 первый вывод которого соединен с адресным входом ПСН 26.1- 26.п, первым выводом резистора 29, второй вывод которого подключен к базе транзистора 31, эмиттер которого подключен к общей шине устройства, а коллектор соединен с вторым входом ПСН 26.1-26.П, управляющий вход которого соединен с первым выводом конденсатора 27, при этом вторые выходы ПСН 26.1-26.n-1 соединены с первыми выходами соответственно ПСН 26.2-26.п, второй выход ПСН 26.п соединен с первым выходом ПСН,26.1, информационным входом 25.1

и выходом 21.1 БПб: первые выходы ПСН 26.2 - 26.п соединены соответственно с выходами 21.2 - 21.п и информационными входами 25.2 - 25.п БП6, адресные входы 22.1 - 22,п со- i единены со входами ПСН 26.1 - 26.п соответственно, управляющие входы которых соединены с управляющим входом ВП 6.

ГИ 7 (фиг. 1) предназначен для выработки прямоугольных сигналов с частотой, близкой к резонансной ч.астоте обмоток контролируемого якоря.

АК 8 (фиг. 1) предназначен для коммутации аналоговых сигналов, поступающих из БП 6. В качестве АК 8 могут применяться микросхемы мультиплексоров аналоговых сигналов (564 КП2).

БК 9 (фиг. 1) -предназначен для сравнения сигнала, поступающего с выхода АК 8 с опорными напряжениями, и формирования сигналов наличия дефектов в обмотках якоря.

БК 9 в простейшем случае представляет собой четыре компаратора, при этом к инверсным входам первого и третьего компараторов и к прямым входам второго и четвертого компараторов подключен выход АК 8, а на прямые входы первого и третьего компараторов и на инверсные входы второго и четвертого компараторов подаются с помощью резистивных делителей опорные напряжения.

Триггеры 14-16 (фиг. 1) предназначены для записи и хранения сигналов логической единицы. В качестве триггеров могут быть использованы синхронные Д-триггеры.

БИ 18 (фиг. 1) предназначен для визуальной регистрации отсутствия, либо наличия дефектов в обмотках

10

15

20

25

30

35

40

ключают к источнику 35 постоянного тока и через конденсатор 36 подключают к источнику 37 переменного тока. Частота колебаний источника переменного тока выбирается вблизи резонансной частоты контура испытуемой обмотки, состоящего из индуктивности обмотки и ее межвитковой емкости. Спустя некоторое время (Аиг.4), достаточное для того, чтобы закончился переходный процесс и колебания напряжения на обмотке приняли установившийся режим, непосредственно на обмотке 33 измеряют амплитуду контрольного сигнала 38 (фиг. 4). Кон трольный сигнал 38 представляет собой сумму переменного и постоянного на- пряэхения (фиг. 4). По величине отклонения амплитуды контрольного сигнала от опорного судят о наличии дефектов в обмотке якоря.

Частота колебаний источника переменного тока выбирается на 5-10% ниже резонансной частоты обмотки. Это позволяет повысить точность при определении таких дефектов, как отклонение количества витков и витко- вые замыкания. Если испытуемая обмот- ка имеет витковые замыкания или количество витков обмотки меньше номинального, то индуктивность катушки будет уменьшена, а резонансная частота увеличена. При этом будут уменьшены амплитуды переменной и постоянной составляющих контрольного сигнала 38. Если испытуемая обмотка имеет отклонение количества витков в большую сторону, то индуктивность обмотки будет увеличена, а резонансная частота уменьшена. Так как частота колебаний источника переменного тока выбрана меньше резонансной частоты обмотки, то амплитуда переменной составляющей контрольного сиг- якоря электрической машины и представ- 45 нала 38 при отклонении количеСтва ляет собой набор светодиодов выведенных на переднюю панель прибора и подключенных одним выводом к общей шине устройства, а другой вывод каждого светодиода через резистор подключен к соответствующему выходу дешифратора 17.

Способ обнаружения дефектов обмотки якоря электрической машины основан на измерении активного и реактивного сопротивления испытуемой обмотки.

Испытуемую обмотку 33 (фиг. 3) последовательное резистором 34 под50

55

витков в большую сторону будет увеличена, по сравнению с номинальной. Будет увеличена также и постоянная составляющая контрольного сигнала 38, так как обмотка будет иметь увеличенное активное сопротивление.

Устройство, реализующее данный способ, работает следующим образом.

К информационным входам 24.1 - 24.п устройства (фиг. 1) подключают обмотки испытуемого якоря электрической машины. Затем с установочного входа 19 устройства на установочный

0

5

0

5

0

5

0

ключают к источнику 35 постоянного тока и через конденсатор 36 подключают к источнику 37 переменного тока. Частота колебаний источника переменного тока выбирается вблизи резонансной частоты контура испытуемой обмотки, состоящего из индуктивности обмотки и ее межвитковой емкости. Спустя некоторое время (Аиг.4), достаточное для того, чтобы закончился переходный процесс и колебания напряжения на обмотке приняли установившийся режим, непосредственно на обмотке 33 измеряют амплитуду контрольного сигнала 38 (фиг. 4). Контрольный сигнал 38 представляет собой сумму переменного и постоянного на- пряэхения (фиг. 4). По величине отклонения амплитуды контрольного сигнала от опорного судят о наличии дефектов в обмотке якоря.

Частота колебаний источника переменного тока выбирается на 5-10% ниже резонансной частоты обмотки. Это позволяет повысить точность при определении таких дефектов, как отклонение количества витков и витко- вые замыкания. Если испытуемая обмот- ка имеет витковые замыкания или количество витков обмотки меньше номинального, то индуктивность катушки будет уменьшена, а резонансная частота увеличена. При этом будут уменьшены амплитуды переменной и постоянной составляющих контрольного сигнала 38. Если испытуемая обмотка имеет отклонение количества витков в большую сторону, то индуктивность обмотки будет увеличена, а резонансная частота уменьшена. Так как частота колебаний источника переменного тока выбрана меньше резонансной частоты обмотки, то амплитуда переменной составляющей контрольного сиг- нала 38 при отклонении количеСтва

витков в большую сторону будет увеличена, по сравнению с номинальной. Будет увеличена также и постоянная составляющая контрольного сигнала 38, так как обмотка будет иметь увеличенное активное сопротивление.

Устройство, реализующее данный способ, работает следующим образом.

К информационным входам 24.1 - 24.п устройства (фиг. 1) подключают обмотки испытуемого якоря электрической машины. Затем с установочного входа 19 устройства на установочный

вход триггера 4 поступает нулевой импульсный сигнал. На выходе триггера 4 установится уровень логического нуля, с приходом которого на установочные входы триггера 14 - 16 на их выходах установится уровень логического нуля. После того, как на установочном входе триггера 4 вновь установится уровень логической единицы, по фронту следующего с выхода генератора 1 импульса на выходе триггера 4 установится уровень логической единицы.

С выхода генератора 1 импульсы тактовой частоты поступают также на тактирующий вход счетчика 3 и на вход Ш 2.

ФИ 2 по срезу каждого импульса тактовой частоты формирует узкие

импульсы длительности

6 10

где

Т - длительность импульсов тактовой частоты. Счетчик 3 работает в циклическом режиме и производит прямой счет сигналов тактовой частоты. Счетчик 3 служит для управления работой дешифратора 5 и ЛК 8. С дешифратора 5 на входы 22.1 - 22.п БП 6 поступает двоичный код и на выходе оДного из ПСН 26.1 - 26.п формируется (контрольный сигнал. Когда на всех выходах счетчика 3 установится нулевое состояние, на выходе 23.1 дешифратора 5 установится единичный уровень. При этом на входах транзисторов 30, 31 ПСН 26.1, БП 6 установится уровень логической единицы и чере обмотку, подключешгую к информационным входам 25.1 - 25.2 БП 6, потечет

ток, определяемый значением сопротив ления резистора 32, а также значениями активного и реактивного сопротивлений подключенной обмотки. На базу транзистора 30 через конденсатор 28 ПСН 26.1 БП 6 с выхода ГИ 7 через управляющий вход БП 6 поступают прямоугольные импульсы с частотой, близкой к резонансной частоте испытуемой

обмотки. При этом, вместе с постоянной составляющей напряжения на обмот ке появится и переменная составляющая. Сумма падения постоянного и переменного напряжений на испытуемой обмотке представляет собой контрольный сигнал 38 (фиг. 4), который че- рез выход 21.1 БП 6 (фиг. 1) поступает на информационный вход 20.1 АК 8. Так как на адресных входах АК 8, как и на адресных: входах дешиЛратора 5

5

0

5

0

установлены логические нули, то контрольный сигнал 38 с информационного входа 20.1 АК 8 поступает на выход АК 8, а затем в БК 8. В БК 9 происходит сравнение контрольного сигнала 38 с несколькими опорными напряжениями. Логические сигналы с первого и второго выходов БК 9 через элемент

10ИЛИ, а также с третьего и четвертого выходов БК 9 непосредственно поступают соответственно на первые входы элементов 11 - 13 И. Затем с выхода ФИ 2 на вторые входы элементов

11- 13 И поступят единичные импульсы, при этом, в зависимости от результатов сравнения контрольного сигнала с опорными напряжениями в БК 9,

с выходов элементов 11 - 13 И поступят логические сигналы на тактирующие входы триггеров 14 - 16. Если параметры испытуемой обмотки не соответствуют заданным по техническим условиям на изготовление, но на одном из выходов БК 9 к моменту появления импульса на выходе ФИ 2 будет установлен уровень логической единицы. Опорные напряжения подаются на входы компараторов таким образом, что на первом выходе БК 9 появится уровень логической единицы, если испытуемая обмотка имеет недопустимые отклонения в большую сторону в количестве витков, либо в активном сопротивлении,

0

5

0 5

либо обмотка имеет обрыв или произ- 5 веден неправильный монтаж обмоток якоря; на втором выходе БК 9 появится логическая единица, если обмотка имеет недопустимое отклонение в меньшую сторону активного сопротивления или количества витков, а также если имеется витковое замыкание или замкнута, вся обмотка; на третьем выходе БК 9 появится логическая единица, если проведен неправильный мон- та& обмоток якоря, либо в испытуемой обмотке имеется обрыв; на четвертом выходе блока компараторов 9 появится логическая единица, если испытуемая обмотка замкнута.

Таким образом, если испытуемая обмотка имеет какой-нибудь дефект, то на выходе по крайней мере одного из триггеров 14-16 установится единичный уровень. С выхода триггеров 14 - 16 логические сигналь поступают на адресные входы дешифратора 17, выходная шина которого является входной шиной БИ 18. Если испытуемая обмотка не имеет дефектов, то на адресных входах дешифратора 17 установлены уровни логического нуля и на первом выходе дешифратора 17 установлен единичный уровень, при этом в БИ 18 светится светодиод, указывающий на JTO, что в испытуемой обмотке дефектов нет. Если дефекты в обмотке имеются, то на одном или нескольких адресных входах дешифратора 17 будет установле единичный уровень и в ВИ 18 светится светодиод, указывающий;, какой из дефектов имеет испытуемая обмотка. Посл Того, как в счетчик 3 поступит следующий тактовый импульс, на выходе 23.2 дешифратора 5 появится единичный уро- вень, а информационный вход 20.2 АК 8 окажется подключенным к выходу АК 8. За период следования этого тактового импульса в ПСН 26.2 БП 6 сформируется контрольный сигнал, характеризующий состояние обмотки, подключенной к первому и второму выходам этого ПСН. Если эта обмотка имеет какой-либо дефект, то .в БИ 18 будет светиться соответствующий светодиод. После прихода на вход счетчика 3 тактовых импульсов будут проверены на работоспособность все обмотки якоря и в БИ 18 будут светиться светодиоды, указывающие на виды дефектов в обмотках испытуемого якоря, либо будет светиться аветодиод, показывающий, что параметры обмоток якоря соответствуют ТУ на изготовление. Межвитковое замыкание в обмотке приводит к уменьшению индуктивности и увеличению переменного тока через испытуемую обмотку. Уменьшается также и активное сопротивление обмотки. Это приводит к |уменьшению постоянной и переменной составляющих напряжения на испытуемой обмотке, т.е. уменьшается амплитуда контрольного сигнала 38, поступающего из БП 6 в АК 8.

Тактовая частота генератора 1 выбирается такой, чтобы к моменту появления импульсов на выходе ЗД 2, контрольный сигнал на соответствующем выходе БП 6 принял установившийся режим. При проверке обмоток якорей электрических машин типа ЭД-9-7, ЭД-9-10, ЭД-6 достаточно, чтобы тактовая частота была не, более 2-3 кГц. Количество ПСН равно количеству обмо- ток испытуемых якорей электрических машин.

Предлагаемое изобретение по сравнению с известным расширяет функциональные возможности за счет возможности определения таких дефектов обмоток якоря электрической машины, ка обрывы проводов обмотки якоря, ошибки в количестве витков, ошибки в монтаже обмоток, витковое замыкание в обмотке, замыкание всей обмотки, отклонение активного сопротивления обмотки.

Отсутствие необходимости приводит якорь в движение позволяет значительно сократить время обнаружения дефектов .

Формула изобретения

1.Способ обнаружения дефектов обмоток якоря электрической машины, состоящий в том, что на обмотки подают возбуждающее воздействие в виде напряжения постоянного и переменного тока, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения производительности, снимают контрольный сигнал в виде суммы постоянного и переменного напряжения непосредственно

с испытуемой обмотки в установившемся режиме, при этом по величине отклонения амплитуды контрольного сигнала от опорного судят о наличии дефектов в обмотке якоря.

2.Устройство для обнаружения дефектов обмоток якоря электрической машины, содержащее импульсный генератор, блок индикации, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей

и повышения производительности, в него введены-генератор, формирователь импульсов, счетчик, первый триггер, первый дешифратор, блок преобразования, аналоговый коммутатор, блок компараторов, элемент ИЛИ, первый-тре- тий элементы И, второй-четвертый триггеры, второй дешифратор, выходная шина которого является входной шиной блока индикации, а первый вход второго дешифратора соединен с выходом второго триггера, установочный вход которого соединен с установочным входом третьего триггера, выходом первого триггера и установочным входом четвертого триггера, выход которого соединен с третьим входом второго дешийратора, второй вход которого соединен с выходом третьего триггера, тактирующий вход которого соединен с выходом второго элемента

И, первый вход которого соединен с третьим выходом блока компараторов, четвертый выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с тактирующим входом четвертого триггера, а второй вход третьего элемента И соединен с вторым входом второго

элемента И, выходом формирователя импульсов, вторым входом первого элемен т& И, выход которого соединен с тактирующим входом второго триггера, а первый вход первого элемента И соединен с выходом элемента ИЛИ, первый и1 второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока компараторов, вход которого соединен с выходом аналогового коммутатора, первый-п-й входы которого соединены соответственно с пер- вым-п-м выходами блока преобразования, первый n-й адресные входы которого соединены соответственно с первым n-м выходами первого дешифратора входная шина которого является вход- Иой шиной аналогового коммутатора, выходной шиной счетчцка, вход которого соединен с входом формирователя импульсов, выходом генератора, тактирующим входом первого триггера, установочный вход которого .является установочным входом устройства, пер- $ый-п-й информационные входы которого являются соответственно первым- п-м информационными входами блока преобразования, управляющий вход ко- toporo соединен с выходом импульсного генератора.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок преобразования устройства содержит пер- йый-п-й преобразователи сопротивления в напряжение, которые снабжены

0

5

0

5

0

первым и вторым транзистором, конденсатором, первым, вторым и третьим резисторами, причем первый вывод ( третьего резистора является первым выходом преобразователя сопротивления в напряжение, а второй вывод третьего резистора соединен с эмиттером первого транзистора, коллектор которого соединен с шиной питания, а база первого транзистора подключена к второму выводу конденсатора, к второму выводу первого резистора, первый вывод которого соединен с адресным входом преобразователя сопротивления в напряжение, первым выводом второго резистора, второй вывод которого подключен к базе второго транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине устройства, а коллектор соединен с вторым выходом преобразователя сопротивления в напряжение, управляющий вход которого соединен с первым выводом конденсатора, при этом второй выход первого (п-1)-го преобразователя сопротивления в на пряжение соединен с первым выходом, соответственно второго - n-го преобразователей сопротивления в напряжение, второй выход n-го преобразователя сопротивления в напряжение соединен с первым выходом первого преобразователя сопротивления в напряженней является первым информационным входом и первым выходом блока преобразования, первые выходы второго n-го преобразователей сопротивления в напряжение являются соответственно вторым -n-м информа-- ционным входом и соответственно вторым - n-м выходами блока преобразования, первый - n-й адресные входы которого являются адресными входами соответственно первого - n-го преобразователей сопротивления в напряжение.

Фиг. 2

Ъ &

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для обнаружения дефектов обмоток якоря электрической машины в процессе производства. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение производительности за счет возможности определения сразу нескольких видов дефектов, В устройство, содержащее импульсный генератор 7 и блок 18 индикации, введены генератор 1, формирователь 2 импульсов, / счетчик 3, триггер 4, дешифраторы 5 и 17, блок 6 преобразователей, аналоговый коммутатор 8, блок 9 компараторов, элемент ИЛИ 10, элементы И 11-13, триггеры 14-16 и соответствующие связи. На обмотки контролируемого якоря подают возбуждающее воздействие в виде напряжения посто- с янного и переменного тока, а контроль- 58 ный сигнал в виде суммы постоянного и переменного напряжения снимают непосредственно с контролируемой обмотки в установившемся режиме. 2с, и 1 з.п.ф-лы, 4 ил. (Л

фиг.З

Ч.

(риг, 4