Устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в обмотках электрических машин Советский патент 1982 года по МПК G01R31/06 

(Sk} УСТРОЙСТВО для ОБНАРУЖЕНИЯ ХОРОТКОЗАМКНУТЫХ ВИТКОВ в ОБМОТКАХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Изобретение относится к контролю обмоток электрических машин, а MMeH-i но обнаружения короткозамкнутых витков в их обмотках.

Известно устройство для определения короткозамкнутых витков обмоток электрических машин, содержащее источник питания переменного тока, соединенный с фазосдвигающим элементом и обмоткой возбуждения, располо женной на среднем стержне Ш-образного магнитопровода, шаг между стержнями которого равер зубцовому делению проверяемого ротора, две измерительные обмотки, расположенные на крайних стержнях Ш-образного магиитопровода, выходы которых подключены к одним входам демодулятора, другие входы которого соединены с выходом фазосдвигающего элемента, а. выход -демодулятора соединен с измерительным элементом 1 .

Это устройство обладает низкой чувствительностью при обнаружении

короткозамкнутых витков в обмотках, выполненных из проводов малого сечения (,2 мм).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее источник питания переменного тока, измерительный элемент, Щ образный магнитопровод с шагом между крайними стержнями, равным удвоенному зубцовому

to делению проверяемого ротора, две последовательно и согласно соединенные обмотки возбуждения, расположенные на крайних стержнях и подключенные к источнику питания, одну

ts измерительную обмотку, расположенную на среднем стержне и подключенную к измерительному элементу 21.

Недостатком этого устройства является низкая чувствительность об20наружения короткозамкнутых витков вобмотках с небольшими диаметрами обмоточного провода (менее 0,2 мм), так как в целом ряде таких электрических микромашин как исполнительны двигатели, датчики угла, преобразователи сигналов, вращающиеся трансформаторы и др., часто применяются обмотки, выполненные из провода диаметром 0,,2 мм,и требуется высокая чувствительность обнаружени в них 1-го короткозамкнутого витка. Низкая чувствительность этого устрой ства объесняется тем, что величина полезного сигнала в его измерительной обмотке соизмерима или меньше величины помех, возникающих в ней при вращении проверяемого ротора относительно Ш-образного магнитопро вода. , Цель изобретения - увеличение чувствительности, Поставленная цель достигается тем что в устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в обмотках, содержащее источник питания переменного тока, соединенный с двумя после довательно и согласно соединенными о мотками возбуждения, измерительный элемент Ш-образный магнитопровод с шагом между крайними стержнями, рав ным удвоенному зубцовому делению про веряемого ротора (статора), и первую измерительную обмотку, дополнительно введены П-образный магнитопрс од, П-образный экран и вторая измеритель ная обмотка, причем шаг между стержнями П-образных магнитопровода и экрана равен шагу между крайними стержнями Ш-образного магнитопровода, высота которого равна высоте экрана и меньше высоты П-об Йрзного магнитопровода, при этом П-образный магнитопровод и Ш-образный магниТопровод соединены своими плоскостями в один пакет, а П-образный экран помещен между ними таким образом, что стержни П-образных магнитопровода, экрана и крайние стержни Ш-образного магнитопровода образуют составные стержни, торцы которых совместно со средним стержнем Ш-образного магнитопровода лежат на одной поверх ности, а две последовательно и согла но соединенные обмотки возбуждения расположены соответственно каждая на стержнях П-образного магнитопровода , выше П-образного экрана и Ш-оёразного магнитопровода, на котором по обе стороны от среднего стерж ня, между его крайними стержнями, расположены первая и вторая измерительные обмотки, соединенные последо вательно и встречно, к выводам которых подключен измерительный элемент. На фиг. 1 изображено устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в обмотках и проверяемый ротор; на фиг.2 - магнитная цепь устройства совместно с проверяемым ротором. Устройство содержит источник питания 1 переменного тока с частотой кГц, соединенный с двумя последовательно и согласно соединенными обмотками 2 и 3 возбуждения, измерительный элемент k, П-образный магнитопровод 5, Ш-образный магнитопровод 6 с шагом между крайними стержнями, равным удвоенному зубцовому делению проверяемого ротора 7, П- образный экран 8, высота которого равна высоте Ш-образного магнитопровода 6 и меньше высоты П-образного магнитопровода 5, две измерительные обмотки 9 и 10, соединенные последователь,но и встречно и расположенные по обе стороны от среднего стержня магнитопровода 6. К выводам измерительных обмоток 9 и 10 подключен измерительный элемент 4. Обмотки возбуждения 2 и 3 расположёны соответственно каждая на стержнях П-образного магнитопровода 5 выше Ш-образного магнитопровода 6, при этом обмотки возбуждения 2 и 3. и измерительные обмотки 9 и 10 расположены во взаимноперпендикулярных плоскостях. П-образный магнитопровод 5 Ш-образный магнитопровод 6 и П-образный экран 8 соединены в один конструктив-ный узел и образуют чувствительный элемент устройства. П-образный экран 8 размещён между П-образным магнитопроводом 5 и Ш-образным магнитопроводом 6 так, что крайние стержни Ш-образного магнитопровода 6 совпадают со стержнями П-образного магнитопровода 5 и экрана 8 и образуют составные стержни чувствительного элемента. Торцы составных стержней совместно со средним стержнем Ш-образного магнитопровода 6 выполнены так, что лежат в одной поверхности, повторяющей поверхность наружного диаметра проверяемого ротора 7. Плоскость основания П-образного экрана 8 изогнута под углом 90 к плоскости его стержней и экранирует измерительные обмотки 9 и 10. Устройство содержит также короткозамкнутый виток11, зазоры 12 и 13 под стержнями П-образного магинтопровода 5 зубцы проверяемого ротора k и 15, участки . ярма 16 и 17 ротора 7, воздушный зазор 18 между средним стержнем 19 Ш-образного магнитопровода 6 и зу цом ротора 20, воздушные зазоры 21 и 22 под крайними стержнями Ш-об разного магнитопровэда 6. Устройство работает следующим образом. Перед началом работы производят настройку устройства по эталонному ротору без обмотки. Чувствительный элемент устанавливают относительно ротора 7 со стороны наружного Диамет ра без зазора. К измерительным обмоткам 9 и 10 подключают измерительный элемент Ц, например милливольтметр. Включают источник питания 1 переменного тока, эталонный ротор 7 поворачивают на ЗбО, относительно оси вращения, и по показанию милливольтметра фиксируют напряжение U. Напряжение U| является сигналом поме хи. Затем в пазы ротора 7 помещают один короткозамкнутый виток 11 с диа метром провода,равным диаметру прово да обмотки проверяемого ротора (фиг.2) Эталонный ротор 7 с короткозамкну ым витком устанавливают так, чтобы паз эталонного ротора 7 с короткозам нутым витком 11 был расположен против одного из пазов Ш-образного магнитопровода 6. Величину напряжения и в этом случае также фиксируют по показанию милливольтметра. Напряжение Uj является полезным сигналом и должно превышать напряжение и . Если Uz. и, то чувствительный элемент устанавливают относительно ротора 7 с зазором от 0,1 до 1,0 мм и изменением воздушного ма нитопровода 6 добиваются такого положения чувствительного элемента, ко да отношение Ua / U будет больше единицы и будет иметь максимальную величину. После этого производится проверк роторов с обмотками. Наличие или отсутствие короткозамкнутых витков определяют по величине напряжения U измеряемого милливольтметром при по вороте проверяемого ротора на ЗбО 3 обмотках проверяемого ротора 7 им ются короткозамкнутые витки, если величина .измеряемого напряжения рав на или превышает напряжениеUtПод действием МДС обмоток 2 и 3 буждения (рис.2) создаются два магнитных потока: основной магнитный п ток о и магнитный поток рассеяния . Основной магнитный поток Фо замыкается по магнитной цепи: первый стержень П-образного магнитопровода 5, воздушный зазор 12, зубец ротора 7, участки ярма 16 и 17 ротора 7, зубец 15 ротора 7, воздушный зазор 13, второй стержень П-образного магнитопровода 5Магнитный поток рассеяния 5 от первого стержня П-образного сердечника проходит через экран 8 в Ш- образный сердечник 6 и разделяется на два потока рассеяния Фв и Магнитный поток рассеяния Фs проходит по перемычке между крайними стержнями Ш-образного сердечника 6 и Через экран во второй крайний стержень П-образного сердечника 5, а магнитный поток рассеяния проходит через зазор 21 в зубец 1( ротора и по участку яриа 17 ротора 7, где он разветвляется на два элементарных потока рассеяния Si. и sz. Элементарный поток рассеяния i проходит по участку 16-ярма ротора 7 в зубец 15, через зазор 22 в крайний стержень Ш-образного сердечника 6, экран 8 Б П-образный сердечник, а элементарный магнитный поток рассеяния sg. - по зубцу 20 ротора 7 через зазор 18 в средний стержень Ш-образного сердечника 6 и по перемычке между ним и BTopWM крайним стержнем и экран 8 в П-образный сердечник 5- При наличии в проверяемом роторе 7 короткозамкнутого витка 11 он создает в крайнем стержне Ш-образного сердечника 6, зубце 15 и участке 16 ярма ротора 7 магнитный поток ..ъб , который разделяется в роторе на два магнитных потока ср,,в и rtiu . Магнитный поток рроходит по участку 17 ярма ротора в зубец 1 через зазор 21, первый крайний стержень Ш-образного сердечника и по перемычке между его крайними стержнями. Магнитный потокфЛ рроходит по зубцу 20 через зазор 18 в средний стержень Ш-образного сердечника и по переьадчке между средним и крайним стержнями Ш-образного сердечника. При этом, с измерительной обмоткой 9 взаимодействуют магнитные потоки Ф$, и ,е, , а с обмоткой 10 потоки Ф .si , кььи т.| При этом, с измерительной обмоткой 9 -взаимодействует сумма магнитных потоков Psi + с измеритель ной обмоткой 10 - сумма магнитных потоков Фх, + Ф$ + cpV,4e, Напряжение измерительной обмотки 10 при этом больше напряжения измерительной обмотки 9 на величину, пропорциональную магнитным потокам , суммарное напряжение Uj встречно включенных измери тельных обмоток 9 и 10 при наличии короткозамкнутого витка в роторе больше их суммарного напряжения U при отсутствии в роторе короткйзамк нутого витка. Расположение обмоток возбуждения и измерительных обмоток на разных магнитопроводах и во взаимноперпендикулярных плоскостях, а также разделение магнйтопроводов экраном в данном устройстве снижает величину сигнала помехи, возникающей от изменения магнитных проводимостей воздушных зазоров и неидентичности магнитных проводимостей участков магнитной цепи ротора (ста тора) в процессе проверки обмоток и,тем самым, повышает чувствительность устройства по сравнению с известным устройством. Применение предлагаемого устройства позволяет повысить эффек ивность контроляобмоток электрических микромашин с диаметром обмоточного провода менее 0,2 мм. Чувст ,вительность устройства повышается более, чем в k раза. Формула изобретения Устройство для обнаружения корот козамкнутых витков в обмотках элект рических машин, содержащее источник питания переменного тока, соединенный с двумя последовательно и согласно соединенными обмотками воз буждения, измерительный элемент, Шразный магнитопровод с шагом между крайними стержнями, равным удвоенному зубцовому делению проверяемого ротора (статора), и первую измерительную обмотку, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены П-образный магнитопровод, П-образный экран и вторая измерительная обмотка, причем шаг между стержнями П-образных магнитопровода и экрана равен шагу между крайними стержнями Ш-образного магнитопровода, бысота которого равна высоте экрана и меньше высоты П-образного магнитопровода, при этом П-образный магнитопровод и Ш-образный магнитопровод соединены своими плоскостями в один пакет, а П-образный экран помещен между ними таким образом, что стержни П-образных магнитопровода, экрана и крайние стержни Ш-образного магнитопровода образуют составные стержни, торцы которых совместно со средним стержнем Ш-образного сердечника лежат на одной поверхности, а две последовательно и согласно соединенные обмотки возбуждения расположены соответственно каждая на стержнях П-образного магнитопровода, выше П-образного экрана и Ш-образного магнитопровода, на котором по обе стороны от среднего стержня, между его крайними стержнями, расположены первая и вторая измерительные обмотки, .соединенные последовательно и встречно, к выводам которых подключен измерительный элемент. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР ff 501367, кл. G 01 R 31/02, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР ff 1232il6, кл. G 01 R 31/02, 1939 Гпрототип).