По основному авт. св. № 205941 известен способ обнаружения витковых замыканий и замыканий на корпус обмоток якорей коллекторных электрических машин с уравнительными соединениями путем подачи импульсного напряжения на коллектор и измерения магнитных потоков секций, связанных между собой уравнительными соединениями с помощью датчика. Сравнивая эти потоки, выявляют дефектную секцию по отклонению величины магнитного потока.
Целью изобретения является повышение чувствительности индикации к витковым замыканиям через большие переходные сопротивления.
Для этого индукционный датчик устанавливают в непосредственной близости к петушкам коллектора над концами витков, расположенных на одной четвертой части электрической длины от одного из концов обмотки якоря, заключенной между началом и концом одного уравнителя, а импульсное напряжение подают на начало (конец) этого уравнителя относительно корпуса.
На фиг. 1 показаны кривые распределения межвитковых напряжений и э.д.с. в индукционном датчике; на фиг. 2 - часть обмотки якоря, заключенная между началом и концом одного уравнителя с индукционным датчиком; на фиг. 3 приведена принципиальная
электрическая схема индикатора с индукционным датчиком.
Измеряя магнитные потоки дефекторной секции и секций, связанных с нею уравнителями, сравнивают большие величины измеряемых потоков при незначительных отклонениях друг от друга.
Межвитковые напряжения UB и э.д.с. ед в индукционном датчике на участке обмотки
якоря, заключенной между началом и концом одного уравнителя, измеряют при фиксированном положении якоря, подаче импульсного напряжения на начало (конец) уравнителя и перемеп ;ении датчика над выводами витков
(см. фиг. 1). На фиг. 1 приняты следующие обозначения: кривая 1 - распределение межвитковых напряжений UB, кривая 2 - э.д.с. в индукционном датчике ед для бездефекторного якоря, кривая 3 - э.д.с. в индукционном
датчике бд при витковом замыкании тех витков над концами которых он устанавливается; за длину принята часть обмотки, заключенная между началом и концом одного уравнителя, кривые 2 к 3 построены в одном
масштабе.
При отыскании дефектной секции в обмотке якоря, имеющей витковое замыкание через большое переходное сопротивление, импульсное напряжение от датчика 4 подают на колфиг. 2). Магнитный поток секций измеряют с помощью индукционного датчика 5, соединенного с измерительной схемой, представляющей собой импульсный усилитель; датчик и высоковольтный контакт, подводящий импульсное напряжение к коллектору якоря, занимают фиксируемое положение, над теми частями секции якоря, которые расположены вне его паза, причем якорь вращается.
Датчик находится от петушков коллектора на расстоянии 3-4 мм, а промежуток между датчиком и концами витков 2-3 мм.
При отсутствии виткового замыкания и установке датчика 5 в непосредственной близости к петущкам коллектора над концами витков 6, расположенных на расстоянии /4 или 3/4 электрической длины части обмотки якоря, заключенной между началом и концом одного уравнителя 7 при подаче импульсного напряжения на начало или конец этого уравнителя относительно корпуса (фиг. 2) в датчике наводится минимальная для лобовой части обмотки э.д.с. (кривая 2 для A i/4 или 3/4 на фиг. 1), а величины межвитковых напряжений в этой части обмотки якоря - максимальные (кривая 1 на фиг. 1).
Минимальная э.д.с. в индукционном датчике обусловлена наименьшим результирующим магнитным потоком в месте установки датчика. Расстояние между концами витков в месте подсоединения их к петушкам коллектора в несколько раз больше расстояния между витками секций в лобовой (пазовой) части обмотки якоря. Низкий уровень магнитного поля при отсутствии виткового замыкания в обмотке якоря в месте установки датчика и значительное расстояние между концами витков в месте подсоединения их к коллектору обеспечивают возможность отстройки от поля неповрежденных витков и измерения индикатором поля короткозамкнутого витка. Максимальные межвитковые напряжения в обмотке якоря в месте установки датчика обеспечивают достаточный уровень магнитного поля при витковом замыкании даже через большие переходные сопротивления (кривая 5 на фиг. 1). Таким образом повышается чувствительность индикации к витковым замыканиям через большие переходные сопротивления.
При данном способе подачи импульсного напряжения на коллектор якоря и расположении индукционного датчика в непосредственной близости к петушкам коллектора над концами витков (см. фиг. 2) отстраиваются также, во-первых, от поля нижней стороны короткозамкнутого витка, что объясняется ее пространственным удалением от поверхности обмотки (от места установки датчика), вовторых, от поля неповрежденных витков секций, индуктивно связанных с дефектной (в одних пазах с нижней и верхней сторонами дефектной секции). Последнее объясняется следующим. Как известно, импульсная волна распространяется в основном вдоль провода
обмотки якоря. Индуктивные и емкостные связи разных секций одного паза незначительны, хотя и имеются так называемые «предвестники, предшествующие приходу основной волны напряжения. Но амплитуда и длительность этих «предвестников значительно меньше, чем у основной волны. Поэтому если под индукционным датчиком расположены концы витков секции, индуктивно связанной с дефектной, то индикатор указывает на отсутствие виткового замыкания, что и необходимо. Таким образом, дефектную секцию определяют однозначно. Большой точности при определении места
установки индукционного датчика не требуется, так как витки одной секции паза характеризуются одинаковыми токами, протекающими по ним, и одинаковыми межвитковыми напряжениями, что объясняется сильной индуктивной и емкостной связью этих витков. Поэтому достаточно для каждого типа обмоток испытуемых якорей определить однажды тот паз, который отстоит от места подачи импульсного напряжения на 1/4 или Vi электрической длины части обмотки, заключенной между началом и концом одного уравнителя. Таким пазом является средний паз шага по пазам, верхняя сторона секции которого соединена с началом или концом уравнителя, куда подается по коллектору импульсное напряжение (см. фиг. 2).
Длина обмотки якоря от до Х -
i
соответствует шагу по пазам.
Необходимая чувствительность индикаций к витковым замыканиям через большие переходные сопротивления достигается при создании межвитковых напряжений в обмотке якоря, представляющих собой колебательные высокочастотные затухающие импульсы с определенной частотой следования, и при применении соответствующей схемы индикатора. Причем схема индикатора должна отвечать следующим основным требованиям: достаточно высокая чувствительность, автономное питание, линейность шкалы, простота и удобство эксплуатации в цеховых условиях (см. фиг. 3). Индикация виткового замыкания осуществляется по увеличению импульсного магнитного потока, а следовательно, по увеличению э.д.с. в индукционном датчике (кривая 3 на фиг. 1). Это связано с особенностью принципа работы измерительной схемы индикатора
(см. фиг. 3). Входная цепь (индукционный датчик 4 - переход эмиттер - база транзистора S) представляет собой амплитудно-временной преобразователь. Колебательные высокочастотные затухающие импульсы, индуктированные в датчике 4, при подключении ко входу транзистора 8 преобразуются в апериодические импульсы с одним переходом через нуль. Положительная полуволна при этом остается такой же, как первый положительцательная формируется за счет резкого уменьшения амплитуды отрицательного пика и затухания колебаний исходного высокочастотного импульса (транзистора 8 типа р-п-р). Пропорционально уменьшению отрицательного пика и демпфированию колебаний высокочастотного импульса увеличивается длительность отрицательной полуволны апериодического импульса. Транзистор работает в режиме насыщения. На выходе транзистора возникают импульсы с постоянной амплитудой, длительность которых равна длительности отрицательной полуволны импульсов на входе транзистора 8. Положительная полуволна входного апериодического импульса на нагрузке транзистора не выделяется, так как она запирает транзистор.
Таким образом, длительность выходных импульсов при неизменной их амплитуде пропорциональна величине э.д.с. в индукционном датчике. Показания стрелочного прибора 9 магнитоэлектрической системы пропорциональны среднему за период следования импульсов значению напряжения на нагрузке. Для увеличения среднего значения напряжения на нагрузке транзистора параллельно прибору включен электролитический конденсатор 10.
Линейное амплитудно-временное преобразование во входной цепи индикатора имеет место, начиная с некоторой наименьшей амплитуды. Индикатор настраивается таким образом, чтобы наименьшая амплитуда соответствовала отсутствию виткового замыкания в обмотке испытуемого якоря. При наличии виткового замыкания даже через большое переходное сопротивление величина э.д.с. в индукционном датчике достигает значения значительно большего, чем этот граничный минимум.
Таким образом, в рабочем диапазоне шкала индикатора получается линейной, что позволяет точнее сравнивать магнитные потоки дефектной секции и секции, непосредственно соединенной с ней уравнителями.
Для отыскания секции, имеющей витковое замыкание через большое переходное сопротивление, необходимо подать импульсное напряжение на коллектор якоря относительно корпуса и установить индукционный датчик в
непосредственной близости к петушкам коллектора, над концами витков, расноложенньтх на расстоянии i/4 или «А электрической длины части обмотки якоря, заключенной между началом и концом одного уравнителя, на начало или конец которого подано импульсное напряжение.
При отсутствии виткового замыкания и проворачивании якоря на 360 показания индикатора остаются неизменными, наименьшими, близкими к НУЛЮ (определяются величиной э.д.с. в датчике, соответствующей или по кривой 2 на фиг. 1).
При наличии виткового замыкания через большое переходное сопротивление и вращении якоря показания индикатора изменяются, имеются максимумы: 3 - для шестиполюсных и 2 - для четырехполюсных машин, соответствующие прохождению под датчиком дефектной секции (кривая 3 для или
на фиг. 1) и секций, непосредственно соединенных с нею уравнителями. Выявление дефектной секции осуществляется путем сравнения ее магнитных потоков и секций, соединенных с нею уравнителями по разным
характерам изменения магнитных потоков. Причем при прохождении дефектной секции под датчиком изменение магнитного потока (или э.д.с. в датчике) более резкое - большие перепады между максимальными и минимальными значениями, чем при прохождении секций, соединенных с нею уравнителями.
Предмет изобретения
Способ обнаружения витковых замыканий и замыканий на корпус обмоток якорей коллекторных электрических машин с уравнительными соединениями по авт. св. № 205941, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности индикации к витковым замыканиям через большие переходные сопротивления, индукционный датчик устанавливают в непосредственной близости к петушкам коллектора над концами витков, расположенных на одной четвертой части электрической длины от одного из концов обмотки якоря, заключенной между началом и концом одного уравнителя, и подают импульсное напряжение на начало (конец) этого уравнителя относительно корпуса.
OwtJ
