Устройство для обнаружения межвиткового замыкания и обрыва катушки ротора микродвигателя Советский патент 1992 года по МПК G01R31/02 H02K15/00 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для обнаружения дефектов изоляции при испытании обмоток электрических машин.

Цель изобретения - повышение достоверности обнаружения межвиткового замыкания и обрыва.

На фиг.1а и 16 изображена структурная схема устройства для обнаружения межвиткового замыкания и обрыва катушки ротора микродвигателя.

Устройство содержит следующие электромеханические узлы: шаговый двигатель 1, приемную головку 2, генерирующую головку 3, электромагнит 4 и датчик 5 положения. Шаговый двигатель 1 расположен на поворотном кронштейне 6. На оси шагового двигателя 1 расположена контролируемая катушка 7. Датчик положения 5 служит для определения положения поворотного кронштейна б, а электромагнит 4 - для фиксации его в рабочем положении. Приемная 2 и генерирующая 3 головки выполнены в виде магнитных головок записи-воспроизведения и стирания соответственно и располо жены в непосредственной близости от контролируемой катушки 7.

Устройство содержит следующие электронные блоки: генератор 8, блок 9 детектора, блок 10 анализатора, блок 11 индикации и блок 12 управления.

Между собой блоки и узлы соединены следующим образом. Генерирующая головка 2 соединена с выходом генератора 9. Приемная головка 3 подключена к входу блока детектора 9, выход которого соединен с первым входом блока 10 анализа. Датчик положения 5 подключен к первому входу блока 12 управления, первый выход которого соединен с управляющим входом привода (шагового двигателя 1). Управляющий вход электромагнита 4 подключен к второму выходу блока 12 управления. Первый, второй и третий выходы блока 10 анализа соединены с первым, вторым и третьим входами блока 11 индикации, соответственно. Первый и второй выходы блока 11 индикации соединены с вторым и третьим входами блока 12 управления, соответственно третий выход блока 12 управления соединен с вторым входом блока 10 анализа, четвертый выход - с четвертым входом блока 11 индикации.

Электронные блоки состоят из следующих субблоков. Блок детектора 9 состоит из соединенных последовательно усилителя 13, детектора 14, и компаратора 15. Блок анализа 10 содержит три параллельные цепи. Первая цепь состоит из первого элемента 1/1 16, вторая цепь состоит из последовательно соединенного счетчика 17,элемента ИЛИ-НЕ 18 и первого инвертора 19, третья цепь состоит из последовательно соединенных второго инвертора 20 и второго элемента И 21.

Дополнительно выход элемента ИЛИНЕ 18 подключен к вторым входам первого и второго элементов И 16, 21, Первый вход

0 блока анализа 20 является первым входом элемента И 16, С-входом счетчика 17 и входом второго инвертора 20. Второй вход блока анализа 10 является R-входом счетчика 17. Выходы первого элемента И 16, лервого

5 инвертора 19 и второго элемента И 2 являются первым, вторым и третьим выходами блока 10 анализа соответственно.

Блок индикации 11 содержит три параллельные цепи - Обрыв КЗ и Годная,

0 кажда из которых состоит из соединенных последовательно D-триггера 22, 23, 24. ключа 25, 26, 27 и индикатора 28, 29, 30 соответственно. С-входы D-триггеров 22, 23, 24 соединены между собой и подключены к

5 ВЫХОД; инвертора 31. Вход инвертора 31 является четвертым входом блока индикации 11. D-входы D-триггеров 22, 23, 24 яз ляются третьим, вторым и первым входами блока индикации 11, а входы индикаторор

0 Обрыв и КЗ 28, 29 являются первым и вторым его выходами.

Блок управления 12 содержит цепь привода, состоящую из последовательно соединенных первого делителя 32, дешифратора

5 33 и первого ключа 34; цепь формирования цикла измерения, состоящую из последовзтельно соединенных первого формирователя 35, R-вход второго триггера 36, R-входа счетчика 37 и второго формирователя 38;

0 цепь задержки, состоящую из последовательно соединенных второго делителя 39 и R-входа первого триггера 40; цепь управления, состоящую из последовательно соединенных элемента ИЛИ 41, первый вход

5 второго ключа 42, а также кнопку Сброс 43, подключенную к второму входу ключа 42. С-входы первого и второго делителей 32, 39 соединены между собой, Н-входы первого и второго делителей 32, 30 подключены к первому выходу второго триггера 36. Выход первого делителя 32 дополнительно соединен с С-входом счетчика 37, а выход второго формирователя 38 подключен к S-входом триггеров 36, 40.

5 Второй выход триггера 36 подключен к первому входу элемента ИЛИ 41.

Входами и выходами блока управления 12 являются; первый вход - вход первого формирователя 35, второй и третий зходы третьей к второй плодь злеьтента ИЛИ 41.

первый и второй выходы - выходы первого и второго ключей 34. 42, третий выход выход первого триггера 40, четвертый выход- выход второго формирователя 38.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемая катушка 7 устанавливается на ось шагового двигателя 1. Поворотный кронштейн 6 с шаговым двигателем 1 и контролируемой катушкой 7 вручную из исходного положения устанавливается в рабочее положение (рабочее положение изображено на чертеже). Срабатывает датчик положения 5. На выходе первого формировз.еля 35 вырабатывается кратковременный импульс, который поступает на R-вход триггера 36 и устанавливает его в нулевое положение. В результате этого сигнал с второго выхода триггера 36 через элемент ИЛИ 41 открывает ключ 42, срабатывает электромагнит 4 и поворотный кронштейн 6 с шаговым двигателем 1 и контролируемой катушкой 7 фиксируется в рабочем положении. Одновременно сигнзл с первого триггера 36 разрушает работу первого и второго делитзлей 32, 39 и счетчика 37. На входы делителей поступают импульсы сети с частотой 50 Гц. Выходные импульсы делителя 32 через дешифратор 33 и ключ 34 поступают на шаговый двигатель 1 и он начинает врашаться. С выхода делителя 32 импульсы поступают и на С-вход счетчика 37. После того, как счетчик 37 сосчитает количество импульсов соответствующий тому, что шаговый двигатель 1 сделает один или чуть более одного оборота, на его выходе и на выходе второго формирователя 38 возникает кратковременный импульс, который установит в исходное состояние второй и первый триггеры 36, 40 и через инвертор 31 произведет запись информации с D-BXOдов D-триггеров 22, 23, 24. Записанная информация через ключи 25, 26, 27 будет индицироваться индикаторами 28, 29, 30. Сигнал с выхода второго делителя 39 устанавливает в нулевое состояние первый триггер 40, который разрешает работу счетчика 17.

На генерирующую головку 2 с генератора 8 поступает сигнал с частотой около 19 кГц. В генерирующей головке 2 возникает переменное магнитное поле, которое через контролируемую катушку 7 наводит сигнал в приемной головке 3. Сигнал с выхода приемной головки поступает и усиливается усилителем 13, детектируется детектором 14 и поступает на вход компаратора 15. На выходе компаратора 15 сигнал может быть трех видов в зависимости от состояния контролируемой катушки

7. Случай обрыв - в приемной головке сигнала не наводится и на выходе компаратора 15 будет логический нуль. Случай короткого замыкания (КЗ) - в приемной 5 головке 3 возникает прерывистый сигнал и на выходе компаратора 15 сигнал из нескольких импульсов (минимум двух). Случай, когда контролируемая катушка 7 не имеет дефектов - в приемной головке 3 возникает

0 непрерывный сигнал, и на выходе компаратора 15 - состояние логической единицы (т.е. один импульс). Сигнал с выхода компаратора 15 поступает на первый вход блока анализатора 10 на первый вход элемента И

5 16, С-вход счетчика 17 и инвертор 20. С выходов счетчика 17 через элемент ИЛИНЕ 18 сигнал поступает на вторые входы элементов И 16, 21 и инвертора 19. Рассмотрим как осуществляется анализ сигнала с

0 выхода компаратора 15 и запись информации блоков индикации 11. Случай обрыв логический нуль с выхода компаратора 15 через инвертор 20 в виде логической единицы поступает на первый вход элемента И 21,

5 а на второй его вход поступает логическая единица с элемента ИЛИ-НЕ 18, на выходе элемента И 21 будет логическая единица, которая поступая на D-вход D-триггера 22 запишется в память до следующего цикла

0 измерен1-,я. Случай когда контролируемая катущка 7 не имеет дефектов (годная) - логическая единица с выхода компаратора 15 поступает на первый вход элемента И 16, а на второй его вход поступает логическая

5 единица с элемента ИЛИ-НЕ 18 и на выходе элемента И 16 будет логическая единица, которая поступает на D-вход D-триггера 24 запишется в память до следующего цикла измерения.

Случай КЗ - с выхода компаратора 15 на первый вход блока анализатора 10 поступает сигнал в виде чередования логических нулей и единиц (не менее двух).

5 Счетчик 17 начнет считать импульсы, которые поступят на вход элемента ИЛИ-НЕ 18 и на его выход будет логический нуль, который поступая на зход инвертора 19 превратится в логическую единицу на его выходе,

0 которая поступает на D-8xoд D-триггера 23 запишется в память до следующего цикла измерения. Одновременно логический нуль с выхода элемента ИЛИ-НЕ 18 поступает на вторые входы элементов И 16 и 21 и блокирует возникновение на их выходе логических единиц. В случае, если после цикла измерения сработал один из двух элементов индикации ОБРЫВ 28 или КЗ 29 сигналы ключей 25 или 26 через элемент ИЛИ 41 блокируют второй ключ 42 и электромагнит 4 остается во включенном состоянии до следующего измерения, или нажатия на кнопку СБРОС 43.

Формула изобретения

1.Устройство для обнаружения межвиткового замыкания и обрыва катушки ротора микродвигателя, содержащее привод, генерирующую и приемную головки, датчик положения, генератор, блок детектора, блок анализа, блок индикации, блок управления, первый вход и первый выход которого соединены соответственно с выходом датчика положения и управляющим входом привода, выход генератора соединен с входом генерирующей головки, выход приемной головки соединен с входом детектора, выход которого соединен с первым входом блока анализа, первый выход которого соединен с первым входом блока индикации, первый выход которого соединен с вторым входом блока управления, отличающееся тем, что. с целью повышения достоверности обнаружения межвиткового замыкания и обрыва, в устройство введен поворотный кронштейн с электромагнитом, при этом привод выполнен в виде шагового двигателя и установлен на поворотном кронштейне, управляющий вход электромагнита соединен с вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен с вторым входом блока анализа, второй и третий выходы которого соединены с вторым и третьим входами блока индикации соответственно, четвертый вход блока индикации соединен с четвертым выходом блока управления, третий вход которого соединен с вторым выходом блока индикации.

2.Устройство поп.1,отличающеес я тем, что генерирующая и приемная головки выполнены в виде магнитных головок старания и записи-воспроизведения.

3.Устройство поп.1,отличающеес я тем, что блок детектора содержит последовательно соединенные усилитель, детектор и компаратор.

4.Устройство поп.1,отличающеес я тем, что блок анализа содержит счетчик, С-вход которого является первым входом блока и соединен с первым входом первого элемента И непосредственно и через второй инвертор - с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И. входом первого инвертора и выходом элемента

ИЛИ-НЕ, входы которого соединены соответственно с выходами счетчика Я-вход ко торого является вторым входом блока, выходы первого элемента И, первого инвертора, второго элемента И являются соотвегственно первым, вторым, третьим выходами блока.

5.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ;jf е ес я тем, что блок индикации СОДСАЖИТ ь.ивертор, вход которого являемся чеч г-ртьвходом блока, а выход соединен с С-; ходами первого, второго, третьего D-триггеров. D-вход каждого из которых является соответственно первым, вторым, третьим кходами блока, выход каждого из 0-триггер1; coeди :eн через соответствующий кЮЧ г входом соответствующего инди.огор при этом вход индикаторов Обрыв и КЗ являются соответственно первым, о-ооь вь:ходами блока.

6.Устройство по п. 1, о т л и ч а о -j, е е-с я тем, что блок управления содержит последовательно соединенные первый деп-тель частоты, дешифратор, первый .,

выход которого является первым выходом блока, С-вход первого делителя частоты соединен с С-входом второго делителя частоты, выход которого соединен с R-входом первого триггера, выход которого является

третьим выходом блока, выход первого делителя частоты соединен с С-входом счетчика, выход которого через формирователь соединен с S-входами первого и второго триггеров и является четвертым выходом

блока, R-входы первого, второго делителей частоты и счетчика соединены с первым входом элемента ИЛИ, второй и третий входы которого являются соответственно вторым и третьим входами блока,

выход элемента ИЛИ соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом кнопки Сброс. выход второго ключа является вторым выходом блока, R-вход второго триггера соединен с выходом первого формирователя. вход которого является первым входом блока.

Vuz.i

12

Использование; относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для обнаружения дефектов изоляции обмоток электрических машин. Сущность изобретения: устройство содержит шаговый двигатель, приемную головку, генерирующую головку, электромагнит, датчик положения, поворотный кронштейн, генератор, блок детектора, блок анализа, блок индикации, блок управления. 5 з.п.ф-лы, 1 ил.'Puz.fo .VJSо ел