Устройство для измерения температуры обмотки электрической машины постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК G01K13/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНБ1 ПОСТОЯННОГО ТОКА

1

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для определения температуры обмотки электрической машины постоянного тока непосредственно в процессе эксплуатации, например, двигателя электровоза или двигателя прокатного стана.

Известно устройство для измерения температуры обмотки электрической машины постоянного тока, содержащее измерительный прибор, нуль-орган, мост с регулир.уемым и постоянными резисторами 1.

Однако известное устройство не обеспечивает требуемой точности измерения из-за погрешности, обусловленной отсутствием полной компенсации индуктивной составляющей обмотки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения температуры обмотки электрической мащины постоянного тока, содержащее измерительный прибор, источник стабильного напряжения, постоянные резисторы, регулируемый резистор с нагревателем, подключенным , к выходу нуль-органа, и бифилярными обмотками, одна из которых образует с измеряемой обмоткой

и нерегулируемыми резисторами мост, а вторая обмотка регулируемого резистора соединена последовательно с нерегулируемым резистором, защунтированным конденсатором, и с первичной обмоткой трансформатора, к средней точке которой и к точке соединения резисторов подключен генератор стабильного напряжения, а к выводам вторичной обмотки трансформатора подсоединен измерительный прибор 2.

Однако известное устройство не обла10дает требуемой точностью измерения из-за погрешности, обусловленной наличием начальной зоны нечувствительности нуль-органа и ввиду отсутствия полной компенсации индуктивной составляющей сопротивления измеряемой обмотки при пульсации питаю15щего напряжения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены интегратор с конденсатором, генератор импульсов с управляе20мыми контактами и трансформатор с ферритовым сердечником, первичная обмотка которого включена в измерительную диагональмоста, а вторичная одним выводом подсоединена к первичной, а вторым выводом через резистор - к одному из дифференциальных входов интегратора, к другому дифференциальному входу которого через резистор подключен второй вывод первичной обмотки первого трансформатора, снабженного ферритовыми сердечником, при этом выход интегратора подсоединен к входу нульоргана, а к обкладкам конденсатора интегратора, включенного между его выходом и одним из входов, подсоединены управляемые генератором импульсов, контакты. На чертеже изобрежно предлагаемое устройство. Устройство содержит регулируемый резистор 1, нагреватель 2, бифилярные обмотки 3 и 4 из медной проволоки регулируемого резистора, измеряемая обмотка 5 электрической машины, нерегулируемые резисторы 6 и 7, измерительный мост 8, первичная обмотка 9 первого трансформатора, трансформатор 10 с ферритовым сердечником, вторичная обмотка 11 трансформатора, резистор 12, интегратор 13, резистор 14, конденсатор 15, контакты 16, генератор 17 импульсов, нуль-орган 18, конденсатор 19, нерегулируемый резистор 20, первичная обмотка 21 трансформатора, трансформатор 22, генератор 23 стабильного напряжения, вторичная обмотка 24 второго трансформатора, индикаторный прибор 25. Устройство работает следующим образом. При прохождении через измеряемую обмотку 5 электрической машины и нерегулируемый резистор 6 рабочего тока происходит увеличение температуры, а следовательно, и сопротивления обмотки 5, а потому в из.мерительной диагонали разбалансированного моста 8 возникает некоторое постоянное напряжение. При вызываемом изменением те.мпературы обмотки 5 на 1-2°С и незначительном нарушении баланса моста 8 это постоянное напряжение недостаточно велико л.ля того, чтобы на него отреагировал несложный нульорган. Переменная составляющая на;фяжения в измерительной диагонали моста 8 (помеха) в десятки раз превышает постоянную составляющую (полезный сигнал). Переменная составляющая напряжения, действующего в измерительной диагонали моста 8, трансформируется без изменения амплитуды из обмотки 9 в обмотку 1 I трансформатора 10 и вычитается из полного напряжения в измерительной диагонали, моста 8. В результате этого напряжение между точками а и б имеет постоянную составляющую, практически равную постоянной составляющей напряжения в измерительной диагонали моста 8. Переменная составляющая напряжения между точками а и б имеет величину значительно меньшую, чем переменная составляющая напряжения в измерительной диагонали моста 8. Величины постоянной и пере.менной составляющих напряжения между точками а и б имеют приблизительно однинаковый порядок. Поступив через резисторы 12 и 14 на вход интегратора 13, напряжение между точками а и б преобразуется интегратором 13, переменная составляющая напряжения на выходе которого равна переменной составляющей напряжения между точками а и б, а постоянная составляющая непрерывно нарастает в течение интервалов интегрирования, задаваемых генератором 17 путем периодических кратковременных перемыканий контактами 16 обкладок конденсатора 15 интегратора 13, со скоростью, пропорциональной постоянной составляющей напряжения в измерительной диагонали моста 8. Постоянная времени интегратора 13 и период следования импульсов сброса, вырабатываемых генератором 17, выбираются, такими, чтобы при .минимальном значении рабочего тока обмотки 5 и при нарушении баланса моста, вызывае.мо.м изменением температуры обмотки 5 на минимальную подлежащую различению величину (например, на 1-2°С), проинтегрированная за период следования импульсов генератора 17 постоянная составляющая напряжения между точками а и б, надежно превысила порог срабатывания нуль-органа 18. Чувствительность нуль-органа 18 должна быть достаточно малой, чтобы он не реагировал на остаточную переменную составляющую напряжения на выходе интегратора 13. Таким образом, в случае пребывания моста 8 в состоянии баланса и независимо от наличия пульсации напряжения в ею питающей диагонали нуль-органа 18 не пере.ходит в состояние, при котором полаетгя пи тание на нагреватель 2 ре улируемого резистора 1. При нарушении (даже незначительном) баланса .моста 8 на выходе интегратора 13 появляется напряжение, достаточное для срабатывания нуль-органа 18 и подачи питания на нагреватель 2, если для балансировки моста 8 сопротивление обмотки 3 следует увеличить. После подачи питания на нагреватель 2 те.мпература и сопротивление об.моток 3 и 4 (между которы.ми имеется электрическая изоляция и хороший тепловой контакт) регулируемого резистора 2 увеличиваются до те. пор, пока мост 8 не придет в состояние баланса. По достижении баланса моста нульорган отключает питание нагревателя 2. Обмотки 3 и 4 остывают, что приводит к нарушению баланса, в результате чего происходит новое включение нагревателя 2 и т.д. При переходных процессах в контролир емой обмотке 5, обусловленных из.менениями режима работы контролируемой электричес кой .машины, на выходе интегратора 13 мо гут появляться ошибочные сигналы, по которы.м нуль-орган 18 подает nHTaifne и, нагреватель 2. Однако действие эти.ч лов непродолжительно (не более од)ого ин тервала интегрирования) и не приколит к заметному изменению сопротивления г;6миток 3 и 4 регулируемого резистора.

Переменное напряжение, поступающее от генератора 23 в обмотку 21 трансформатора 22, вызывает в магнитопроводе последнего два направленных встречно магнитных потока за счет токов, проходящих через обмот ку 4 (сопротивление которой в процессе работы устройства определяется температурой обмотки 5) и резистор 20, зашунтированный конденсатором 19. При равенстве активных сопротивлений обмотки 4 и резистора 20 и равенстве паразитной емкости обмотки 4 и емкости конденсатора 19 эти магнитные потоки в сердечнике трансформатора 22 взаимно уравновешиваются, и напряжение на обмотке 24,измеряемое прибором 25, равно нулю. При изменении сопротивления обмотки 4 равновесие магнитных потоков нарушается и на обмотке 24 появляется напряжение, величина которого тем больще, чем больше разница между сопротивлением обмотки 4 и резистора 20. Сопротивление резистора 20 выбирается таким, что нулевое напряжение на обмотке 24 устанавливается при величине сопротивления обмотки 4 меньшей, чем наименьшее возможное ее сопротивление при работе устройства (например, при наименьшей допустимой температуре воздуха в помещении, где работает устройство). Это исключает для трансформатора 22 переход через нуль амплитуды напряжения на обмотке 24 во всем рабочем диапазоне измерения температуры (и сопротивления) обмотки 4 и обеспечивает однозначное соответствие между температурой обмотки 4 ( а также обмотки 3 и обмотки 5) и показаниями прибора 25, проградуированного в градуi;;x и показывающего температуру контролируемой обмотки 5.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры обмотки электрической машины постоянного тока, содержащее измерительный прибор, источник стабильного напряжения, постоянные резисторы, регулируемый резистор с нагревателем, подключенным к выходу нуль-органа, и бифилярными обмотками, одна из которых образует с измеряемой обмоткой и нерегулируемыми резисторами мост, а вторая обмотка регулируемого р езистора соединена последовательно с нерегулируемым резистором, зашунтированным конденсатором, и с первичной обмоткой трансформатора, к средней точке которой и к точке соединения резисторов подключен генератор стабильного напряжения, а к выводам вторичной обмотки трансформатора подсоединен измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности, в

устройство введены интегратор с конденсатором, генератор импульсов с управляемыми контактами и трансформатор с ферритовым сердечником, первичная обмотка которого включена в измерительную диагональ моста,

а вторичная одним выводом подсоединена к первичной, а вторым выводом через резистор - к одному из дифференциальных входов интегратора, к другому дифференциальному входу которого через резистор подключен второй вывод первичной обмотки трансформатора, при этом выход интегратора подсоединен к входу нуль-органа, а к обкладкам конденсатора интегратора, включенного между его выходом и одним из входов, подсоединены управляемые генератором импульсов контакты.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе 1. Регистрирующий прибор д,тя измерения температуры роторов турбогенераторов.-«Электрические станции, 1974, № 6, с. 78--80.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3001188/18-10, кл. G 01 К 7/16, 1980 (прототип).