Устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в обмотках электрических машин

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ КОРОТКОЗАМКНУТЫХ ВИТКОВ В ОБМОТКАХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Брановицкий Иван Иванович Размыслович Геннадий Иванович Мацкевич Петр Дмитриевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в обмотках электрических машин, содержащее питающий трансформатор, разделительный диод, схему формирования коротких импульсов, тиристор, колебательный контур, образуемый конденсатором и испытуемой катушкой, отличающееся тем, что оно содержит масштабирующий усилитель, вход которого соединен с колебательным контуром, а выход - с входом аналогоцифрового преобразователя, который подключен к микроконтроллеру вместе с энергонезависимой памятью, клавиатурой и дисплеем. 55882009.10.30 Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к обнаружению короткозамкнутых витков в обмотках электрических машин. Известно устройство для обнаружения короткозамкнутых (КЗ) витков 1, содержащее питающий трансформатор, разделительный диод, вольтметр средних значений, тиристор,а также конденсатор и испытуемую обмотку, которые образуют колебательный контур. О наличии межвитковых замыканий судят по параметрам затухающих колебаний в испытуемой обмотке, а именно по усредненному значению переменного напряжения колебательных процессов, измеряемому соответствующим вольтметром. Недостатками данного устройства являются низкие чувствительность и достоверность контроля при обнаружении виткового замыкания. Прототипом полезной модели является устройство 2, содержащее питающий трансформатор, разделительный диод, схему формирования коротких импульсов, тиристор, два колебательных контура с конденсаторами и испытуемой и эталонной обмотками соответственно, дифференциальный усилитель, вольтметр. О наличии межвитковых колебаний судят по параметрам разностного сигнала, а именно по его пиковому значению, находящемуся в области максимальной чувствительности переходных процессов к влиянию КЗ витка, измеряемым соответствующим вольтметром. Недостатками данного устройства являются недостаточные чувствительность и достоверность контроля при обнаружении малого числа (единичных) КЗ витков в испытуемых катушках с большим общим числом витков, а также необходимость использования эталонных обмоток с различными параметрами. Технической задачей настоящей полезной модели является существенное повышение чувствительности и достоверности контроля при обнаружении КЗ витков в испытуемой обмотке, в том числе с большим общим числом витков, а также упрощение испытаний. Сущность полезной модели заключается в том, что она содержит питающий трансформатор, разделительный диод, схему формирования коротких импульсов, тиристор, разделительный диод, а также колебательный контур, содержащий конденсатор и испытуемую катушку, выход которого соединен с входом масштабирующего усилителя, а выход масштабирующего усилителя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, который подключен к микроконтроллеру вместе с энергонезависимой памятью, клавиатурой и дисплеем. Чувствительность к одному КЗ витку увеличивается благодаря тому, что эталонный колебательный контур заменен хранящимся в энергонезависимой памяти ранее оцифрованным, при прочих равных условиях, переходным процессом. При этом исключается взаимное влияние друг на друга сравниваемых переходных процессов, а разностный сигнал получается и обрабатывается программно, что позволяет отказаться от физических эталонов поверяемых катушек и упростить процесс испытаний. На фиг. 1 представлена схема устройства для обнаружения короткозамкнутых витков в обмотках электрических машин. На фиг. 2 представлены затухающие переходные процессы в колебательных контурах,где а - переходные процессы в эталонной и испытуемой катушках с одним КЗ витком,б - их разность. На фиг. 3 представлены затухающие переходные процессы, где а - переходный процесс в колебательном контуре с одним КЗ витком вместе с программным образом эталонного переходного процесса, хранящегося в памяти, б - их разность. Устройство (фиг. 1) содержит питающий трансформатор, разделительный диод, схему формирования коротких импульсов, тиристор (на фиг. 1 не показаны), колебательный контур 1, содержащий конденсатор и испытуемую катушку, выход которого соединен с входом масштабирующего усилителя 2, коэффициент усиления которого управляется микроконтроллером 3, а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 4. Энергонезависимая память 5, аналого-цифровой преобразователь 4 и масштабирующий усилитель 2 обмениваются данными с микроконтроллером 3 по шине . Индикатор 6 и клавиатура 7 подключены к выводам портов микроконтроллера 3. 2 55882009.10.30 Устройство работает следующим образом. В колебательном контуре 1 происходит возбуждение переходного процесса с помощью разряда заряженного конденсатора через катушку, не содержащую КЗ витков. Напряжение переходного процесса поступает на масштабирующий усилитель 2 и далее на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4. Микроконтроллер 3 управляет работой АЦП 4 и масштабирующего усилителя 2, используя в качестве сигнала синхронизации сигнал открытия тиристора. Полученная оцифрованная эпюра напряжения переходного процесса сохраняется в энергонезависимой памяти 5 и может использоваться как эталонная в дальнейших испытаниях таких же катушек. При проведении испытаний катушек на наличие в них КЗ витков в обмотках этих катушек возбуждается переходный процесс. Получаемая при этом оцифрованная эпюра напряжений переходного процесса испытуемой катушки визуализируется на дисплее 6 и сравнивается с переходным процессом соответствующей эталонной катушки, который выбирается из энергонезависимой памяти 5 с помощью клавиатуры 7. Далее программным способом, путем вычитания из эпюры напряжений переходного процесса эталонной катушки соответствующей эпюры напряжений испытуемой катушки, находят их разностный сигнал (фиг. 3 б) и величину его максимального значения, которые также отображаются на индикаторе 6. При этом разница пиковых значений импульсов в сравниваемых эпюрах напряжений переходных процессов эталонной и испытуемой катушек (степень раздвоения двух синхронизированных переходных процессов), т.е. чувствительность к одному КЗ витку, увеличивается (фиг. 2 а, 3 а). Соответственно увеличиваются и пиковые значения импульсов в эпюре разностного сигнала (фиг. 2 б, 3 б), в том числе и в области его максимальных значений (области максимальной чувствительности переходных процессов к влиянию КЗ витка). Связано это с тем, что сравниваемые переходные процессы (фиг. 3 а) одновременно не возбуждаются, и, таким образом, при прочих равных условиях, влияние переходного процесса в колебательном контуре испытуемой катушки на прописанный в память переходный процесс отсутствует. Эти процессы становятся независимыми друг от друга. Кроме того, использование вместо эталонной катушки программного образа сигнала ее переходного процесса позволяет создать электронную базу данных эталонных переходных процессов разных катушек и, таким образом, отказаться от физических эталонов поверяемых катушек, что позволяет значительно упростить процесс испытаний катушек на наличие короткозамкнутых витков. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4