Изобретение относится к термометрии, а именно к измерению темпера ту ры обмоток электрических машин, подключенных к сети переменного тока и может быть использовано в устройствах тепловой защиты электрических МИШИН, аппаратов и особенно для одновременной защиты блока генератортрансформатор электрических станций Известно устройство для измерения температуры обмоток электрической машины преимущественно переменного тока, содержащее термодатчик, выполненный в виде оДной из обмоток эЛёкт рической машины и подключенный через шунт к источнику переменного напряже ния регулятор тока, измеритель тока обмотки и ограничительную индуктивно фильтра, через которые параллельно термодатчику подключен источник постоянного тока,который через упомянутый регулятор тока, измеритель тока, измеритель тока шунта и резистсчэ подключен параллельно шунту, а также указатель равновесия Недостатком известного устройства является сложность измерительной схемы, заключающаяся в наличии ограничительной индуктивности, с помощью которой указатель равновесия подклю цен параллельно термодатчику, а также низкая помехоза1цищенность указателя равновесия, при этом фиксация равенства падения напряжения постоянного тока и напряжения шунта происходит при нулевых значениях тока (напряжения). Ограничительная индуктивность, указателя равновесия является одним из наиболее громоздких элементов известного устройства, а в устройствах для исследования высоковольтных машин - самым громоздким, так как выполняется на рабочее напряжение обмОтки. Кроме того, точность измерения температуры обмоток электрической машины без отключения от сети в известном устройстве зависит главным образом от устройств ограничения и компенсации переменной составляющей тока, величина которого определяется величиной ограничительной индуктивности указателя равновесия. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому являестя устройство, осуществляющее способ измерения температуры обмоток под нагрузкой и содержащее термодатчик, выполненный в виде одной из обиоток электирческой машины, подключенной через шунт к источнику переменного напряжения, соединенные последовательно регулятор тока, измеритель тока обмотки и ограничительная индуктивность фильтра, через которые параллельно термодатчику подключен источник постоянного тока, который через соединенные последовательно упомянутый регулятор тока, измеритель тока шунта и резистор подключен парагшельно шунту, а также указатель равновесия 23 . Однако и это устройство имеет слож ную схему, так как содержит ограничи тельную индуктивность, через которую указатель равновесия подключен парад лельно термодатчку. Кроме того, параллельное подключение к термодатчику указателя равновесия снижает точност измерения и особенно быстродействие устройства, так как величина индуктивности ограничительной индуктивное ти цепи указателя равновесия, выполняемой в виде дросселя или балансног трансформатора и включенной параллел но термодатчи , в 50-100 раз превышает величину индуктивности ограничи тельной индуктивности фильтра, включенного в цепь источника постоянного тока. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его &.1стродейст Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее термода . чик, выполненный в виде одной из обм ток электрической машины,подключенный через шунт к источнику переменного напряжения,включенный последовательно регулятор тока,измеритель тока обмотки и ограничительная индуктивность фильтра, через которые парап лельно термодатчику подключен истЬчник постоянного тока, который через упомянутый регулятор тока, измерител тока шунта и резистор подключен параллельно шунту, а также указатель равновесия, введена цепочка из двух последовательно соединенных образцовых резисторов, подключенных параллельно шунут и резистров, образующих четыргшечий мост, в измерительную диагональ которого включен указатель равновесия. При этом регулятор тока выполнен в виде балансного усилителя, вход которого подключен к выходу указателя равновесия. Наличие цепочки из двух последовательно включенных образцовых резисторов, .которые, подключенные параллельно шунту и резистору, образуют четырехплечи.й мост, и указатель равновесия, включенный в измерительную диагональ моста, обеспечивает измерение с заданной точностью равенства падения напряжения постоянного тока напряжению шунта, т.е. отпадает необходимость в подключении ограничительной индуктивонсти параллельно обмотке-термодатчику. На чертеже изображена принципиальная схема устройства для измерения температуры обмоток электрической машины без отключения от сети. Обмотка-термодатчик 1 электрической машины переменного тока через шунт 2 подключена к источнику 3 переменного напряжения. Параллельно обмотке-термодатчику 1 через ограничительную индуктивность фильтра k. измеритель 5 тока обмотки 1 и регулятор 6 тока присоединен источник 7 постоянного тока, который также через регулятор 6 тока, измеритель 8 тока шунта 2 и резистор 9 подключен параплельно шунту 2. Параллельно шунту 2 и резистору 9, соединенным между собой последовательно, подключена цепочка из двух последовательно соединенных образцовых резисторов 10 и 11. Шунт 2 и резисторы 9-11 образуют четырехплечий мост 12, в измерительную диагональ его включен указатель 13 равновесия, В качестве указателя 13 равновесия целесообразно использовать низкоомные измерительные прео азователи, например индукционные измерительные преобразователи на основной или второй гармонике, а также аналогоцифровые преобразователи. Регулятор 6 тока в устройствах с ручным уравновешиванием выполняется в виде регулируемого согротивления (резистора), один из выводов которого подключен
к источнику постоянного 7 тока, а другой вывод - к измерителю 5 тока обмотки 1 и ограничительной индуктивности фильтра . К среднему вывода указанного регулятора 6 тока подключены элементы компенсирующей цепи устройства: измеритель 8 тока шунта 2, резистор 9 и шунт 2. При необходимости равенство падения напряжений постоянного тока на термодатчике 1 и шунте 2 может поддерживаться а1втоматически (в следящемрежиме В этом случае регулятор 6 тока выполняется в виде балансного усилителя, вход которого подключен к выходу указателя равновесия.
Устройство работает следующим образом.
От источника постоянного 7 тока в рбмотку-термодатчик 1 подают ток не бсэтее 0,5 от номинального тока нагрузки для обеспечения на обмотке-тврмодатчике t падение напряжения постоянного тока величиною (20-40)х , хЮ А по основной цепи: обмотка-термодатчик 1, ограничительная индуктйрность фильтра f, измеритель 5 тока обмотки и регулятор Ь тока. Измерение падения напряжения постоянного тока на обмотке-термодатчике 1 производится методом, основанным на Сравнениии падения напряжения постоян ного тока с компенсирующим напряжением шунта 2, причем момент фиксации равенства измеряемого падения напряжения постояннного тока на обмоткете|змодатчике 1 с компенсирующим нанапряжением производится методой, бтличным от известных. Принцип работы предлагаемой схемы сравне1 Я напряжений основывается на том, что обмотка-термодатчик электрической машины, подсоединенная к источнику 3 переменного напряжения, образует замкнутую электрическую цепь, в когорую включен шунт 2. Параллельно обмотке-термодатчику 1 подключена основная цепь источника 7 постоянного тока, а параллельно шунту 2 - компенсирующая цепь указанного источника 7 постоянного тока. При этом замкнутая электрическая цепь обмотки-термодатчика 1 в СОВО| ПНОСТИ с ОСНСЯной и компенсируюиими цепями источ- ника постоянного тока как и образуют схему у|эавновеи 1вания без указателя равновесия. При равенстве падения
напряжения постоянного тока на обмотке-термодатчике 1 напряжения шунта 2 в элементах замкнутой электрической цепи на входах в цепи источника 7 постоянного тока постоянный .ток отсутствует, т.е. цепь по постоянному току разомкнута; При отключении падения напряжения постоянного тока на обмотке-термодатчике 1 от компенсирующего напряжения шунта 2 или наоборот, т.е. при неравенстве сравниваемых напряжений в замкнутой электрической цепи, протекает ток под действием разности указанных Напряжений.
В известных схемах сравнения - схемах уравновешивання момент равенства сравниваемых напряжений фиксируется по отсутствию тока а замкнутой электрической цепи с помощью чувствительных индикаторных приборов - гальванометров. Однако в устройствах для измерения температуры обмоток электрических машин измерение пбстоянного тока величиною (10-t5) 1СГ А без отключения от сетй произвести невозможно, так как величина переменного тока, протекающего в указанной цепи (ток нагрузки электрической машины), в момент измерения в раз превышает величину измеряемого тока, а величина переменного напряжения между основной и компенсирующей цепями источника 7 постоянного тока достигает 11 кВ рабочего напряжения обмотки электрической машины.
Измерение напряжения в предлагав мом устройстве производится с помощью четырехплечего моста 12 на резисторах 9-11 и шунте 7.
Четырехплечий мост 12 в исходном положении (до включения его в замкнутую цепь или при равенстве сравниваемых напряжений } может находиться а уравновешенном состоянии или быть разбалансированным на заданную величину напряжения, составляющую (0,5 1,0) . Если мост 12 8 исходном состоянии уравновешен, то при неравенстве сравниваешх напряжений шунт 2 шунтируется замкнутой цепью, т.е. часть тока шунт проходит по замкнутой электрической цепи, а суммарное сопротивление плеча,- образованного шунтом 2 моста 12 уменьшается. Из-за уменьшения суммарного сопротивления шунта 2 прсмсходит разбаланс четырехплечего моста 12,т.е. в измерител НОЙ диагонали его потечет ток, величина которого измеряется указателем О равновесия и может составлять(10100), По величине тока (или напряжения) разбаланса четырехплечего моста 12 судят о величине сравниваемых напряжений, а момент их равенства фиксируется по уравновешенному состоянию моста 12. Так как в измерительной ди гонали. четырехплечего моста 12 может протекать некоторая величина переменного тока, обусловленного падение напряжения переменного тока от тока нагрузки обмотки-термодатчика 1, то фиксацию равенсива сравниваемых напр жений целесообразно производить при показаниях указателя 13 равновесия (значениях тока в измерительной диагонали) , отличных от нулевых. Для этого в исходном положении четырехплечий мост 12 переводится в неуравновешенное состояние, причем, величина небаланса для обеспечения заданной точности составляет (0,51,0).10-5 в. , Таким образом, измерение падения напряжения на обмотке-термодатчике производится с высокой точностью при средней чувствительности указателя 13 равновесия и не зависит от величины переменного напряжения на исследуемой обмотке 1 и наличия переходных процессов в электрической цепи, что позволяет обеспечивать заданную точность и чувствительность устройства для измерения температуры обмоток электрических машин без от-, ключения от сети. Измерение температуры обмотки электрической машины определяется по величине сопротивления при постоянном токе обмотки 1, которая onредляется по формуле ш Эовм , где R. сопротивление обмотки элек рической машины при постоя ном токе; сопротивление шунта 2; величина постоянного тока в цепи шунта 2; величина постоянного тока в цепи обмотки, которая по лежит исследованию. Использование новых элементов цепочки из двух последовательно соединенных образцовых резисторов, которые, подключенные параллельно шунту 2 и резисторам образуют чеТырехплечий мост, выгодно отличает предлагаемое устройство от известных, так как значительно упрощается схема устройства и улучшаются массогабаритные и динамические характеристики. Кроме того, отсутствие ограничительной индуктивности величиной 50-200 Гн повышает точность измерения из-за снижения температурной погрешности. Использование четырехплечего моста для сравнения измеряемых напряжений снижает требования к чувствительности указателя равновесия. Устройство обладает лучшими динамическими характеристиками, так как исключаются наибольшие по величине индуктивность и емкость, используемые для защиты указателей равновесия Использование предлагаемого изобретения на только одном предприятии позволит на 20 снизить материалои трудоемкость изготовления подобных устройств для испытательных стендов электрических машин, а быстродействие используемого оборудования возрастет в 10-15 раз. Формула изобретения .. 1. Устройство для измерения температуры обмоток электрической маши- ны без отключения от сети, содержащее термодатчик, выполненный в виде одной из обмоток электрической машины, подключенный через шунт к источнику переменного напряжения, включенные последовательно регулятор тока, измеритель тока обмотки и ограничительная индуктивность фильтра, через которые параллельно термодатчику подключен источник постоянного тока, который через регулятор тока, измеритель тока шунта и резистор подключен параллельно шунту, а также указатель равновесия, отличающееся тем, что, с целью упрощения схемы и повышения быстродействия устройства, в него введена цепочка из двух последовательно соединенных образцов резисторов, подключенных параллельно шунту и резистору, образующих четырехплечий мост, в измерительную диагональ которого включен указатель равновесия. 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что регулятор тока
выполнен в виде балансного усилителя, вход которого подключен к выходу указателя равновесия.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
ЭЭЗО Э
t. Авторское свидетельство СССР по заявке 1Г 321151V18-10, «кл. G 01 К 13/08, 05.12.80.
2. Авторское свидетельство СССР $ по заявке IP 29«93«0/l8-10,
кл. G 01 К 13/08, 05.07.80 (прототип)
Гн
/
1//
ff
/J
