Устройство для проверки трехфазных обмоток электрических машин и трансформаторов Советский патент 1992 года по МПК G01R31/02 

Изобретение относится к электро- измерительной технике, а именно к устройствам, предназначенным для проверки целости, правильности соединений и маркировки выводов трехфазных обмоток, а также для определения вида (треугольник или звезда) и схемы соединений трехфазных обмоток при производстве, эксплуатации, монтаже и ремонте электрических машин и трансформаторов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее источник испытательного напряжения (генератор одиночных импульсов), коммутатор, блок сравнения, два фазочувствительных усилителя, логический дешифратор с памятью и световые индикаторы.

Недостатком данного устройства является невозможность определения обрыва двух (или трех) трехфазных обмоток электрических машин трансформаторов, а также вида соединения обмоток (звезда или треугольник).

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены два то- кочувствительных элемента, элемент НЕ, элемент И-НЕ и два индикатора, причем два токочувствительных элемента включены между источником испытательного напряжения и двумя

XI СЛ 00 О О СЛ

проверяемыми обмотками с коммутатором, выходы токочувствительных элементов включены на входы элементов ИЛИ-НЕ и И-НЕ, выходы элементов НЕ и И-НЕ подключены к индикаторам. Источником испытательного напряжения является силовой трансформатор первичная обмотка которого подключен к общепромышленной сети 220 В, 50 Гц, вторичная - через последовательно соединенные диод, токочувствитель- ный элемент, коммутатор, к трехфазным обмоткам электрических машин и трансформаторов,

На фиг,1 представлена функциональная схема устройства, на фиг.2, 3 и k - варианты соединения испытуемых обмоток,

Устройство содержит источник 1 испытательного напряжения, коммутатор 2, блок 3 сравнения, два Фазочувствительных усилителя А и 5, логический дешифратор 6 с памятью, световые индикаторы 7 два токочувствительных элемента 8 и 9, элемент ИЛИ-НЕ 10, элемент И-НЕ 11, индикаторы 12, 13

К коммутатору подсоединены проверяемые обмотки , Блок 3 выполнен на магнитном сердечнике, на котором размещены две одинаковые первичные обмотки 17 и 18, включенные встречно-последовательно, и две вторичные обмотки 19 и 20. Вторичные обмотки 19 и 20 включены на входы фазочувствительных усилителей Д и 5 в противофазе, т.е. на одноименных зажимах усилителей будут напряжения противоположных полярностей. Выходы фазочувствительных усилителей подключены на входы логического дешифратора 6, выходы которого подсоединены к световым индикаторам 7.

Два токочувствительных элемента 8 и 9 включены между источником 1 и двумя проверяемыми обмотками с коммутатором 2. При этом образуется цепь: источник 1 - токочувствитель- ные элементы 8 и 9 включенные на испытательный ток источника 1 - коммутатор 2 - две из трех проверяемых обмоток 1 - 16,

Выходы токочувствительных элементов 8 и 9 включены на входы элементов 10 и 11, а выходы элементов 10 и 11 подключены к индикаторам 12 и 13. Индикаторы 12 и 13 служат для сигнализации об обрыве двух или тре

проверяемых обмоток , определения вида соединения обмоток (треугольник или звезда). Токочувстви- , тельные элементы 8 и Я служат для сигнализации прохождения тока, протекающего от источника 1 через коммутатор 2 к обмоткам 1А-16.

Если токочувствительные элементы

8 и 9 сработают, то на выходе элементов 8 и 9 формируются сигналы, поступающие на элементы 10 и 11. При этом на выходах элементов 10 и 11 сигналы отсутствуют и индикаторы 12

$ и 13 обесточены. Это означает, что обрыва 2х или 3х обмоток нет. Если есть обрыв 1-ой обмотки, то это покажут индикаторы 7 В этом случае обмотки соединены треугольником. Ес0 ли один токочувствительный элемент сработает, например, элемент 8, то на его выходе Формируется сигнал, поступающий на элементы 10 и 11. При этом на выходе элементов 10 и 11

5 сигналов нет. Но в данном случае токочувствительный элемент 9 не сработал. Поэтому на выходе элемента 10 с выдержкой времени формируется сигнал, который с выдержкой

0 времени поступает на индикатор 12. При этом индикатор 13 обесточен. Это означает, что имеет место обрыв 1 обмотки, причем обмотки соединены звездой, или обрыв 2-х обмоток, причем обмотки соединены треугольником. Для определения вида соединения обмоток (звезда или треугольник) необходимо принять во внимание загорание индикаторов 7. Если индикаторы 7 не горят, то имеет место обрыв двух обмоток и обмотки соединены треугольником. Если индикаторы 7 загораются, то имеет место обрыв одной обмотки и обмотки соединены 5 звездой.

Таким образом, по работе индикаторов 7 и 12 судят о наличии обрыва двух обмоток проверяемых электрических машин и трансформаторов. 5о Аналогичная картина получается в случае, если токочувствительный элемент 9 сработал, а токочувствительный элемент 8 не сработал.

Если два токочувствительных зле- мента 8 и 9 не сработают,, то на их выходе сигналов нет. Поэтому при подаче испытательного напряжения от источника 1 и при отсутствии сигналов на выходе элементов 8 и 9 с

5

0

5

выдержкой времени сработают элементы 10 и 11. На их выходе формируются сигналы, поступающие на индикаторы 12 и 13. Это означает, что имеет место обрыв двух или трех обмоток. При этом индикаторы 7 не горят.

В настоящее время изготовлено и испытано предлагаемое устройство в электромастерских и на судах Западного речного пароходства (г.Калининград) . В качестве токочувствитель- ных элементов 8 и 9 использованы токовые реле, В качестве элементов НЕ 10 и И-НЕ 11 использованы последовательно соединенные нормально-закрытые контакты реле 8 и 9. В качестве индикаторов 12, 13 использованы световые индикаторы 12 и 13.

Предлагаемое устройство позволяет определить вид соединения обмоток (треугольник или звезда) проверяемых электрических машин и трансформаторов в любом случае. Для определения вида соединения к предлагаемому устройству подключают обмотки , устраняют все имеющиеся дефекты, а затем обрывают одну из обмоток. По показанию индикатора 12 судят о виде соединения обмоток. При этом, если сигнал на индикатор 12 поступает, то обмотки соединены звездой, а если сигнал на индикатор 12 не поступает, то обмотки соединены треугольником (табл. 1).

Предлагаемое устройство позволяет определить обрыв двух и трех обмоток (см. табл4 1).

При обрыве двух обмоток, соединенных звездой, на индикаторы 12 и 13 поступают сигналы с выхода элементов 10 и 11, Индикаторы 7 не горят,

При обрыве двух обмоток, соединенных треугольником, с выхода элемента 10 поступает сигнал на индикатор 12. При этом с выхода элемента 11 сигнал не поступает и индикатор 13 обесточен. Индикаторы 7 не горят.

При обрыве трех обмоток, соединенных з,вездой или треугольником, с выхода элементов 10 и 11 поступают сигналы на индикаторы 12 и 13. Индикаторы 7 не горят.

Таким образом, обрыв одной проверяемой обмотки определяется по индикаторам 7 и 12, при этом индикатор

586056

13 обесточен Обрыв двух и трех проверяемых обмоток определяется по индикаторам 12 и 13, при этом индикаторы 7 обесточены, Вид соединения обмоток определяется по индикаторам 7, 12 и 13.

Важно подчеркнуть, что в устройстве по а,с. Г 1027650 при обрыве

10 ДВУХ или трех проверяемых обмоток индикаторы 7 не загораются, т.е. устройство сообщает оператору о целости обмоток.

Отсюда устройство по а.с. 1027650

15 не определяет обрыв двух и трех обмоток, не информирует о нарушении целости двух или трех обмоток и оператор в этом случае получает информацию об отсутствии обрывов обмоток,

20 а также устройство не дает информации о виде соединения обмоток.

В предлагаемом устройстве обрыв двух и трех обмоток и вид соединения обмоток определяется по индикаторам

25 7, 12 и 13.

На фиг. 2 - k представлены схемы проверки обмоток с использованием токовых реле 8 и 9t нормально-закрытых контактов реле 8 и 9, световых

JQ индикаторов 12, 13. Причем обмотки двух реле включены между источником 1 и двумя проверяемыми обмотками (из трех ), последовательно соединенные световой индикатор 13 и нормально-закрытые контакты двух реле 8 и 9 включены на источник 1, а индикатор 12 включен на один нормально- закрытый контакт (реле 9).

Коммутатор 2 служит для поочеред

ного подключения проверяемых обмоток

Й-16 к источнику 1. Коммутатор 2 имеет 3 положения. В устройстве по а.с. 1027650 введено нулевое (одно из трех) положение для приведения схемы в нулевое положение. Это положение коммутатора 2 можно считать вспомогательным.

В предлагаемом устройстве в отличие от устройства по а.с. 1027650 все положения коммутатора 2 - основные, а схема устройства приводится в нулевое положение кнопкой сброс, В первом положении коммутатора 2 предлагаемого устройства к источнику 1 подключаются обмотки и 15, к первичной обмотке 17 блока 3 выводы обмоток I и 16, и к первичной обмотке 18 блока 3 - выводы обмоток 16 и 15 (фиг. )

Во втором положении к источнику 1 подключаются обмотки 15 и 16, к первичной обмотке 17 блока 3 выводы обмоток 15 и , к обмотке 18 - выводы обмоток k и 16 (фиг. 3).

В третьем положении к источнику 1 подключаются обмотки 16 и 1, к первичной обмотке 17 блока 3 выводы обмоток 16 и 15, к обмотке 18 - выводы обмоток 15 и 1 (фиг. k) ,

При подключении обмоток к источнику в них подается импульс испытательного напряжения. При этом между выводами обмоток 1А-16 и на первичных обмотках блока 3 возникают напряжения и V,g. Эти напряжения в зависимости от целости и действительного соединения обмоток в каждом положении коммутатора могут иметь различные соотношения, как равные, так и не равные.

При равенстве напряжений V17 и (V - ) результирующий Mai- нитный поток в сердечнике блока 3 равен нулю и напряжения VAt) и Уго на вторичных обмотках блока 3 от1758605-8

В устройстве по а.с. 1027650 предусмотрена установка -х индикаторов. Каждый вариант соединений обмоток (как и в предлагаемом устройстве) характеризуется двоичным кодом. В первом положении коммутатора 2 при дефекте обмоток загорается один световой индикатор, во втором положении коммутатора 2 при дефекте загорается еще один световой индикатор. Таким образом, по загоранию одного или двух из Ь-х индикаторов 7 определяют дефекты обмоток. Число вариантов загораний световых индикаторов будет 8 (см. табл. 2).

10

15

20

25

Отсюда проверка с помощью устройства по а.с. 1027650 ограничена распознаванием только восьми дефектов обмотки,

Однако, для контроля всех вариантов дефектов (неправильное соединение обмоток, обрыв обмоток, короткое замыкание обмоток) при различном соединении обмоток (звезда, треугольник) требуется, как минимум, 18 вариантов загорания световых индикаторов (табл. 3)

сутствуют (V

19

V

го

0).

Если напряжение V больше напряжения (,g) или, наоборот напряжение больше напряжения V,,7 (V,(), в сердечнике возникает магнитный поток, направления которого в первом и втором случаях будут противоположны и на вторичных обмотках блока 3 появятся равные напряжения V и V20 (V19 V2o) Фазы которых будут определяться направление магнитного потока в сердечнике.

Напряжения V и V20 , поступая на вход фазочувствительных усилителей и 5, управляют их работой. При VW V2o 0 напряжение на выходах усилителей нет. При V V 2О i- О на выходе одного из усилителей, полярность зажимов которого совпадает с фазой управляющего напряжения, появляется выходной сигнал.

Наличие напряжений нэ выходах фазочувствительных усилителей соответствует логическому сигналу 1, а его отсутствие - логическому сигналу О. Тогда каждый вариант соединений обмоток характеризуется определенным двоичным кодом. Двоичный код преобразуется и запоминается логическим дешифратором 6 и воспроизводится световыми индикаторами 7.

0

25

35

30

40

45

50

55

Отсюда проверка с помощью устройства по а.с. 1027650 ограничена распознаванием только восьми дефектов обмотки,

Однако, для контроля всех вариантов дефектов (неправильное соединение обмоток, обрыв обмоток, короткое замыкание обмоток) при различном соединении обмоток (звезда, треугольник) требуется, как минимум, 18 вариантов загорания световых индикаторов (табл. 3)

Поэтому в предлагаемом устройстве число положений коммутатора 2 увеличено до трех и число световых индикаторов 7 увеличено до шести, При этом число вариантов загорания световых индикаторов будет значительно превышать требуемое число 18, что позволит более полно определить целость и правильность соединений и маркировки обмоток.

Устройство по а.с, 1027650 позволяет определить целость одной обмотки. Если у проверяемой электрической машины или трансформатора нарушена целость двух или трех обмоток, то устройство по а.с. 1027650 этот дефект не отличает от исправного состояния обмоток, при этом световые индикаторы не загораются,

Для обнаружения обрыва двух или трех обмоток в проверяемой электрической машине или трансформаторе, а также для определения способа соединения обмоток в предлагаемое устройство введены два токовых реле 8 и 9 и световые индикаторы 12 и 13, причем обмотки двух реле включены между источником испытательного напряжения и двумя проверяемыми обмотками через коммутатор 2, последовательно

9

соединенные световой индикатор 13 и нормально-закрытые контакты двух реле 8 и 9 включены к источнику испытательного напряжения, а индикато 12 включен на один нормально-закрытый контакт,

Такое включение двух реле 8 и 9 не влияет на производимые проверки. При любом дефекте обмоток (кроме обрыва обмоток) происходит срабатывание двух реле 8 и 9. Их нормально-закрытые контакты разрывают цепи питания световых индикаторов 12, 13 и индикаторы 12, 13 не загораются.

При обрыве обмоток и подаче испытательного напряжения по загорани индикаторов 12, 13 в соответствии с табл.1 определяют количество целых обмоток, а также соединения проверяемых обмоток. Причем при обрыве двух или трех обмоток индикаторы 7 не горят,

В исходном состоянии, когда испытательное напряжение не подается на обмотки, световые индикаторы 12, 13 не горят.

Таким образом сущностью предложенного технического решения является обеспечение возможности обнаружения обрыва двух или трех проверяемых обмоток, и определения вида соединения обмоток.

Проверку обмоток производят следующим образом.

На зажимы коммутатора 2 подключаю три начала фазных обмоток. При отсутствии маркировки подключение выполняют произвольно, условно присваивая названия начало и конец. Если обмотки имеют 6 свободных выводов, то собирают искусственную звезду, соединяя между собой выводы концов обмоток.

Далее последовательно коммутатор 2 переключает сперва в первое, затем во второе, затем в третье положение. При этом в каждом положении в обмотк подается испытательное напряжение. По показаниям световых индикаторов 7, 12, 13 определяют целость и правильность соединений и маркировки обмоток, а также вид соединения обмоток. При загорании индикаторов 7, 12, 13 целость одной, двух или трех обмоток нарушена (см. табл.1).

586051П

По загоранию индикаторов 7, 12, 13 определяют вид соединения обмоток (см. табл. 1).

Использование изобретения позволяет заменить все известные устройства для проверки трехфазных оГмпток унифицированным устройством, пригодньм для проверки обмоток всех типов и JQ назначений,

Устройство может быть иеготовлено из различных элементов: транзисторов, интегральных микросхем, магнитных сердечников.

jc Процесс проверки и маркировки полностью автоматизирован и не требует высокой квалификации исп пннтелл .

Формула изобретения

Устройство для проверки трехфазных обмоток электрических машин и трансформаторов, содержащее источник полупериодного выпрямленного напряжения, коммутатор, входы которого соединены с соответствующими клеммами для подключения проверяемого объекта, первый выход коммутатора соединен с первым входом блока сравнения, выходы которого соединены с входом соответствующих с азочувстви - тельных усилителей, выходы которых соединены с входами логического дешифратора с памятью, выход которого соединен с входом первого индикатора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в устройство введены первый и второй токочувствительные элементы, элемент ИЛИ-НЕ, элемент И-НЕ, второй и третий индикаторы, при этом первый и второй выводы источника полупериодного выпрямленного напряжения соединены с вторым и третьим входами блока сравнения непосредственно, а через первый и второй токочувстви- тельные элементы - с вторым и третьим выходами коммутатора, третьи вы

воды первого и второго токочувстви- тельных элементов соединены соответственно с первыми и вторыми входами элементов ИЛИ-НЕ и И-НЕ, выходы которых соединены соответственно с входом рторого и третьего индикаторов.

Таблица 1

Работа индикаторов 12 и 13 при обрывах обмоток, имеющих различные виды соединений

Использование: относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам, предназначенным для проверки целостности, правильности соединений и маркировки выводов трехфазных обмоток, а также для определения вида (треугольник или звезда) и схемы соединений трехфазных обмоток при производстве, эксплуатации и ремонте электрических машин и трансформаторов. Сущность изобретения: устройство содержит источник (1) испытательного напряжения, коммутатор (2), блок сравнения (3), 2 фазочувстви- тельных усилителя (k, 5), логический дешифратор (6) с памятью,-сетевые индикаторы (7), 2 токочувстви- тельных элемента (8, 9), элемент И-НЕ

X(-) означает, что на индикаторе есть (нет) сигнал.

Таблица 2 Варианты загораний световых индикаторов по а, с, 1027650.

иа

Световые индикаторы

IIIIIIII

х X X

X

X

X

X X

X X

Таблица 3

Необходимое количество вариантов загорания световых индикаторов

X

X X

X X

13

Жц

175860514

Продолжение табл.3.

Фиг./

Фиг. 2

as.

fe,3

12

® 13

2208

50 Гц