Регулятор нагрева пропитываемых обмоток электрических машин Советский патент 1983 года по МПК G05D23/19 

(54 ) РЕГУЛЯТОР НАГРЕВА ПРОПИТЫВАЕМЫХ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ММШН

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технологии изготовления электрических машин, в частности, к оборудованию для токового нагрева обмоток электрических машин в процессе их пропитки и герметизации на многопозиционных пропиточных установках.

Известен регулятор нагрева обмоток электрических меииин, содержащий регулируемый силовой блок питания нагреваемых обмоток, измерительный блок, блок опроса температурного состояния обмоток, блок сравнения, блок управления, датчик температуры окружающей среды и задатчик температуры нагрева обмоток. В этом регуляторе датчиком температуры служит сама обмотка. Температура обмотки находится по логарифму сопротивления, определяемому как разность логарифмов постоянного тока, протекающего по обмотке, и падения напряжения на ней. При этом логарифм сопротивления, определяемый при температуре окружа- : ющей среды (перед нагревом обмотки), записывается в запоминающем устройстве и служит начальной точкой отсчета при определении температуры обмотки в процессе ее нагрева, а

также программой угла открывания тиристоров в цепи тока, греющего обмотку статора С1.

Недостатком регулятора является невысокая точность определения температуры обмотки вследствие необходимости аппроксимации логарифмической характеристики прямыми отрезками .

10

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор нагрева пропитываемых обмоток электрических машин, который содержит силовой регулируемый блок

15 питания обмоток, датчик температуры окружающей среда, задатчик температуры нагрева обмоток, задатчик интенсивности нагрева обмоток, блок опроса температурного состояния обмо20ток, измерительный блок, состоящий из источника стабилизированного тока, масштабиру1яцего преобразователя и блока памяти, блок управления и блок сравнения 2.

25

Недостатком известного регулятора является ограниченность диапазона контролируемых значений активных сопротивлений обмоток при соблюдении необходимой точности измерения

30 температуры, так как при протекании

по обмотке стабилизированного тока неизменной величины максимальная погрешность измерения падения напряжения на ней, обусловленная методом измерения, обратно пропорциональна отношению 1змеряемого сопротивления к максимсшьному.

Целью изобретения является расширение диапазона контролируемых значений активных сопротивлений обмото) статоров.

Указанная цель достигается тем, что в регулятор нагрева пропитываемых обмоток электрических машин, содержащий силовой регулируемый блок питания обмоток, датчик и задатчик температуры, подключенные соответственно через первый и второй ключевые элементы к первому входу блока сравнения, стабилизированный источник тока, выход которого через третий ключевой элемент соединен с нагреваемой обмоткой, блок памяти, выполненный в виде переменного резистора и приводного устройства, кинематически связанного с подвижным контактом переменного резистора, а также масштабный усилитель, вход которого через последовательно включенные четвертый ключевой элемент и переменный резистор блока памяти подключен к нагреваемой обмотке, а выход- к второму входу блока сравнения, выход которого соединен с входом блока управления, первый выход которого соединен с входом приводного устройства блока памяти, второй выход с перьым входом пятого ключевого элемента и с входом блока опроса, выход которого соединен с управляющими входами первого, второго, третьего четвертого и пятого ключевых элементов, введен дополнительный блок памяти, выполненный в виде второго приводного устройства и задатчиков стабилизированного тока и интенсивности нагрева, входами кинематически связанных с выходом второго приводного устройства, вход которого соединен с третьим выходом блока управления, при этом выход задатчика стабилизированного тока соединен с управляющим входом источника стабилизированного тока, а выход задатчика интенсивности нагрева - с вторым входом пятого ключевого элемента.

Введение дополнительного блока памяти, содержащего приводное устройство и задатчик стабилизированного тока, и их связи между собой и с задатчиком интенсивности нагрева обмоток иисточником стабилизированного тока позволяет применять один и тот же тип регулятора для нагрева обмоток, значения сопротивлений которых меняются в широких пределах, поскольку при данном методе измерения активного сопротив

ления относительная погрешность измерения минимального сопротивления

Кмин макс больше погрешности измерения максимального сопротивления применение различных значений тока позволяет в /j раз расширить диапазон измеряемых сопротивлений, где.j - допустимая относительная погрешность измерения сопротивления, п - число уставок стабилизированного, тока.

На чертеже представлена функциональная .схема регулятора токового нагрева пропитываемых обмоток электрических машин.

Регулятор содержит силовой регулируемый блок 1 питания обмоток, датчик 2 температуры окружающей сред задатчик 3 температуры нагрева обмоток, задатчик 4 интенсивности нагрева обмоток, блок 5 сравнения, блок б управления, блок 7 опроса, дополнительный блок 8 памяти, состоящий из приводного устройства 9 и механически связанного с ним задатчика 10 стабилизированного тока,блок 11 памяти, состоящий из приводного устройства 12 и переменного резистора 13, подвижный, контакт которого механически связан с .приводным устройством 12

Кроме того, в регулятор входит стабилизированный источник 14 тока, масштабный усилитель в виде преобразователя 15, измерительный прибор 16 для визуального отсчета текущей температуры, представленной пропорциональным ей напряжением, первый, второй, третий, четвертый, пятый ключевые элементы 17-21.

Выход блока 1 питания подключен к нагреваемой обмотке 22.

Выход блока 5 сравнения подключен к входу блока 6 управления, связанного своими выходами : первым - с приводным устройством 12 блока 11 памяти, вторым - с блоком 7 опроса, а третьим - с приводным устройством дополнительного блока 8 памяти, при этом выходы блока 7 опроса соединены с управляющими входами третьего ключевого элемента 19 в цепи источника 14 стабилизированного тока, четвертого ключевого элемента -20 в цепи входа масштабного преобразователя 15, первого 17 и второго 18 ключевых элементов, коммутирующих соответственно выходы датчика 2 температуры окружающей среды и задатчика 3 температуры нагрева обмоток электрической машины на первый вход блока 5 сравнения, и пятого ключевого элемента 21 в цепи управления силового регулируемого блока 1 питания обмоток, к выходу которого подключены нагреваемые обмотки электрической машины.

Задатчик 10 тока соединен с источником 14 стабилизированного тока. а згщатчик 4 интенсивности нагрева через ключевой элемент 21 с силовым регулируе(ллм блоком 1 питания обмоток. Вход маслитабного преобразо вателя 15 через -переменный резистор 13 и четвертый ключевой элемент 20 подключен к нагреваемой обмотке 22, а выход - к входу блока 5 сравнения и входу измерительного прибора Блок 7 опроса, в случае нагрева одного статора, представляет собой мультивибратор, запускае,мый от бло ка б управления, к выходу которого через усилитель подключен ключевой элемент (реле), содержащий ключи (замыкающие и размыкающие контакты 17-21. Назначение блока опроса - с заданным тактом управлять ключами 17 21 для перевода обмотки статора с режима нагрева в режим измерения ее температурного состояния. В случае нагрева п статоров на П-позиционной пропиточной установке к выходу мультивибратора дополнител но подключается кольцевой счетчик распределитель импульсов емкостью . П единиц, к выходу которого подключено п упомянутых ключевых элементов, поочередно переводящих обмотки п статоров из режима нагрева в режим измерения температуры состояния. Масштабный преобразователь 15 пр ставляет собой дифференциальный уси литель nocTOJi.iHoro тока (упт), коэф фициент передачи которого изменяетс посредством резистора 13 в зависимости от значения активного сопроти ления нагреваемой обмотки 22 статора. Масштабный преобразователь 15, ре лизует зависимость п К т- вьгх-о(,и,. где Umjiy - напряжение, пропорционгшь ное температуре нагреваемой обмотки; коэффициент пропорциональ ности ; температурный коэффициент материала обмотки;UQ , Ц. - падения напряжения на обмотке соответственно при 0°С и текущей температуре;Т - температура. До нагрева определяется активное сопротивление обмотки, имеющей температуру окружающей среды,после чег обмотка подключается к силовому регулируемому блоку питания. В процессе нагрева периодически осуществляется кратковременное отключение обмотки от силового регули руемого блока питания и измерение ее активного сопротивления. По текущему и начальному значениям активного сопротивлейия обмотки определяется ее текущая температура, которая сравнивается с заданной. В зависимости от результата сравнения продолжается либо прекращается нагрев обмотки до следующего измерения ее температуры. Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения с блока 7 опроса подается сигнал на пятый ключевой элемент 21, который размыкает цепь управления силового регулируемого блока 1 питания обмоток. Последний закрывается и разрывает цепь прО хождения тока от блока 1 питания обмоток по обмоткам 22 электрической машины. Одновременно от блока 7 опроса подается сигнал на открывание ключевых элементов 19 и 20, через которые к обмотке электрической машины 22 под-, ключается стабилизированный источник 14 тока и вход масштабного преобразователя 15, а также на открывание ключевого элемента 17. К входу масштабного преобразователя 15 прикладывается полное падение напряжения на обмоткагс 22 машины. Снимаемое с выхода масштабного преобразователя 15 и поступающее на один из входов блока 5 сравнения напряжение в этом случае заведомо меньше напряжения, поступающего на второй вход блока 5 сравнения от датчика 2 температуры, пропорционального температуре окружакяцей среды. На выходе блока 5 сравнения появляется сигнал, который через блок 6 управления поступает на включение приводного устройства 9 задатчика 10 тока, блока 8 памяти, определяющего значение трка на выходе источника. 14 стабилизированного тока. Приводное устройство 9 изменяет состояние задатчика 10 тока и, следовательно, увеличивает значение тока стабилизированного источника. 14 тока до тех пор, пока напряжение на выходе масштабного преобразователя 15, подаваемое на первый вход блока 5 сравнения не станет больше напряжения, поступающего на второй вход блока 5 сравнения от датчика 2 температуры окружающей среды. . Одновременно с изменением состояния задатчика 10 тока изменяется пропорционально сопротивлению обмотки 22 электрической машины уставка, задатчика 4 интенсивности нагрева блока 1 питания обмоток. Задатчик 4 интенсивности нагрева выполнен в виде переменного реэисто ра, подвижной контакт которого приводится в движение посредством приводного устройства 9.

Сигнал, снимаемый с потенциометра, через ключ 21 поступает на вход системы импульсно-фазового управления тиристорами силового блока 1 питания и определяет напряжение на его выходе, а следовательно, и интенсивность HiarpeBa обмотки 22,

Значение сигнала, снимаемого с потенциометра, пропорционально углу поворота вала приводного устройства 9, который в свою о-чередь пропор,ционален начальному сопротивлению обмотки 22 нагреваемого статора.

После того как напряжение на первом входе блока 5 сравнения станет выше напряжения на его втором входе, на выходе блока 5 сравнения появляется сигнал, поступающий на блок б управления и с выхода последнего поступают команды на отключение приводного устройства 9 задатчика 10 стабилизированного тока и задатчика 4 интенсивности нагрева и на включение привода блока 11 памяти точного отсчета. Привод включается и перемещает движок переменного резистора 13, увеличивая сопротивление во Входной цепи масштабного преобразователя до тех пор, пока напряжение на выходе последнего не станет равным напряжению, поступающему на блок 5 сравнения от датчика 2 температуры окружающей среды.

Блок 6 управления является логическим устройством, формирующим последовательность трех выходных команд (сигналов), необходимых для осуществления процесса запоминания начального сопротивления обмотки статора (в холодном состоянии) и процесса нагрева.

После того как статор установлен в приспособление,и подключен к зажимам регулятора нагрева, по команде Пуск с блока 6 управления поступает команда на затормаживание работы мультивибратора и приведение в исходное положение кольцевого счетчика в блоке 7 опроса, а также на отключение цепей управления тиристоров силового блока 1 питания через ключ 21. (Эта команда сохраняется до конца измерения сопротивления обмотки статора в холодном состоянии.).

С небольшой выдержкой времени, достаточной для обработки предыдущей команды, с блока б подается вторая команда на приведение в действие привода блока 8 памяти. Эта команда действует до тех пор, пока не выполнится процесс грубого определения и запоминания сопротивления обмотки статора в холодном состоянии, т.е. до появления сигнала на выходе блока 5 сравнения об окончании процесса грубого запоминания. С появлением этого сигнала прекращается работа приводного устройства 9, и с небольшой вьадержкой времени, достаточной для затухания переходного процесса, с блока 6 подается третья ко5 манда на включение приводного устройства 12 блока 11 памяти точного отсчета.

Команда существует до тех пор, пока происходит процесс точного за0 поминания сопротивления обмотки, описанный выше. Действие данной команды прекращается сигналом от блока 5 сравнения после окон-чания процесса точного запоминания.

5 Одновременно с прекращением действия этой команды прекращается и команЛа, запрещающая работу мультивибратора и счетчика блока 7 опроса.

Таким образом, три команды, посту0 .пающие с блока 6 управления,различны по назначению и разнесены во времени.

Равенство напряжений на обоих входах блока 5 сравнения указывает

5 на установление на выходе масштабно го преобразователя 15 напряжения, пропорционального в выбранном масштабе температуре окружающей среды. I При равенстве напряжений на обоих входах блока 5 сравнения сигнал

на его выходе становится равным нулю и с выхода блока б управления подаются команды на выключение привода блока 11 памяти, закрывание ключевых элементов 17, 19 и 20 сигналом с

блока 7 опроса, подключение цепи блока 1 питания обмоток к выходу блока 8 памяти через ключевой элемент 21 и на открывание ключевого элемента 18 для перестройки уставки в задатчике

0 3 темп ературы.

Приводное устройство 9 с потенциометрами задатчика 4 интенсивности нагрева и задатчика 10. стабилизированного тока является запоминающим

5 устройством (блок 8 памяти ), поскольку угол поворота его вала, установленный в процессе уравнивания сигналов на блоке 5 сравнения, до конца нагрева обмотки статора 22 остается

0 неизменным. Собственно приводное

устройство 9 в блоке 8 памяти, равно как и приводное устройство 12 в блоке 11 памяти, представляет собой электродвигатель со своим устройст5 вом управления.

В результате переключений обмотка 22 электрической машины ключевыми элементами. 19 и 20 отключается от источника 14 стабилизированного тоQ ка и масштабного преобразователя 15, ключевым элементом 21 подключается к блоку 1 питания обмоток, напряжение на выходе которого пропорционально сопротивлению обмотки статора. Кроме того, к входу блока 5 сравнення ключевым элементом 18 подключается задатчик 3 температуры, с выхода которого поступает напряжение, пропорциональное заданной температуре нагрева обмотки.

Поскольку обмотка 22 электрической машины подключена к блоку 1 питания обмоток, происходит ее нагрев в течение времени заданного блоком 7 опроса. По истечении этого времени с блока 7 опроса поступает (зигнап на отключение ключевого элемента 21 и открывание ключей 19 и 20. Обмотка 22 электрической машины отключается от блока 1 питания обмоток и подключается к источнику 14 стабилизированного тока, а масштабный преобразователь 15 - к обмотке 22 электрической машины. Одновре|менно подается сигнал на измерение цифровым вольтметром напряжения на выходе масштабного преобразователя 15. Для удобства считывания показаний шкала вольтметра отградуирована в °С.

В результате нагрева обмотки 22 электрической машины напряжение на выходе масштабного преобразователя 15 становится пропорциональным ее температуре. Если это напряжение меньше поступающего на блок 5 сравнения от задатчика 3 температуры, на выход блока 5 сравнения сигнал не поступает, и по истечении времени замера, определяемого блоком 7 опроса, снова закрываются ключи 19 и 20 и включается ключ 21. Нагрев об.мотки продолжается до следующего замера. Описанный процесс продолжается до тех пор, пока напряжение на выходе масшта бного преобразователя 15 не станет равным или большим напряжения поступгиощего на блок 5 сравнения от задатчика 3 температуры, что соответствует нагреву обмотки до заданной или несколько более высокой температуры. В этом случае на выходе блока 5 сравнения появляется сигнал, отключающий ключ 21 и, следовательно, нагреваемую обмотку от блока 1 питания обмоток. Обмотка остается отключенной до следующего опроса. Нагрев продолжается в течение времени, определяемого технологическим циклом пропитки обмотки. При необходимости уставки задатчика 3 температуры могу изменяться в соответствии с технологическим циклом пропитки от внешних устройств.

Использование стабилизированного источника тока с управляемым через запоминающее устройство регулятором уставки тока расширяет функциональные возможности установки и повышает точность измерения температуры. Устройство может быть применено при изготовлении электрических машин

различных конструкций и катушек элект рических аппаратов с медными и алюминиевыми проводами.

Формула изобретения

Регулятор нагрева пропитываемых обмоток электрических машин, содержащий силовой регулируемый блок питания обмоток, датчик температуры окружающей среды и задатчик температуры, подключенные соответственно через первый и второй ключевые элементы к первому входу блока сравнения, ста5билизированный источник тока, выход которого через третий ключевой элемент соединен с нагреваемой обмоткой,, блок памяти, выполненный в виде переменного резистора и приводного устройства, кинематически связанно0го с подвижным контактом переменного резистора, а также масштабный усилитель , вход которого через последовательно включенные четвертый ключевой элемент и переменный резистор

5 блока памяти подключен к нагревае1«эй обмотке, а выход - к второму входу блока сравнения, выход которого соединен с входом блока управления, первый выход которого соединен с входом

0 приводного устройства блока памяти, а второй выход - с первым входом пятого ключевого элемента и к входам блока опроса температурного состояния, 1ВЫХОД которого соединен с управляющи5ми входами первого, второго, третьего, четвертого и пятого ключевых элементов, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона контролируемых значений актив0ных сопротивлений обкюток, устройство содержит дополнительный блок памяти, выполненный в виде второго приводного устройства и задатчиков стабилизированного тока и интенсив5ности нагрева, входами кинематически связанных с выходом второго приводного устройства, вход которого соединен с третьим выходом блока управления, при этом выход защатчика

0 :стабилизированного тока соединен с управляющим входом источника стабилизированного тока, а выход задатчика интенсивности нагрева - с вторым входом пятого ключевого элемента.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторскоесвидетельство СССР 60 589626, кл. Н01 В 19/02, 1973.

2.Авторскоесвидетельство СССР № 723536, кл. G05 D 23/19, 1980 (прототип ).