СХЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНДУКТИВНОСТИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

Полезная модель относится к области электромашиностроения и может применяться для определения индуктивности обмоток электротехнических устройств, например, электрических машин.
Индуктивность обмоток электрических машин определяют по сопротивлению переменной составляющей тока частотой 50-100 Гц, наложенной на постоянную составляющую согласно п.5.10 ГОСТ 2582-81 «Машины электрические вращающиеся тяговые».
При использовании схемы наложения переменной составляющей тока на постоянную в силовой цепи электрической машины имеются трудности при измерении переменной составляющей тока - не могут применяться типовые трансформаторы тока (И509, И54М и т.д.) из-за насыщения их стали (магнитопровода) постоянной составляющей тока.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является схема определения индуктивности электрической машины в заторможенном состоянии, содержащая воздушный трансформатор тока (ВТТ), установленный в силовой цепи электрической машины для измерения переменной составляющей тока, генератор постоянного тока и дроссель в цепи постоянного тока, генератор преобразователя частоты и конденсатор, расположенные в цепи переменного тока (В.Е.Скобелев «Двигатели пульсирующего тока», Энергия, 1968 г, с.68-69).
К недостаткам известной схемы следует отнести следующее.
Применение ВТТ не позволяет измерять истинные значения переменного тока, протекающего в силовой цепи испытуемого объекта, т.к. показания миллиамперметра, подключенного к измерительной (вторичной) обмотке ВТТ, являются условной величиной переменного тока, определяемой согласно градуировке ВТТ, которую необходимо проводить на переменном токе совместно с применяемым типовым трансформатором тока, например И509, расположенным в силовой цепи переменного тока. Кроме того, ВТТ не является типовым измерительным устройством и не входит в перечень оборудования метрологического обеспечения, в связи с этим, его применение нецелесообразно. Поскольку, достоверность значений (погрешность измерений) переменной составляющей тока в силовой цепи испытуемого объекта неизвестна, т.к. величина переменной составляющей тока определяется косвенно, то предлагается схема с использованием типовых средств измерений.
Применение известной схемы не обеспечивает нормальную работу генератора постоянного тока в коммутационном отношении, из-за возможности прохождения переменной составляющей тока. Общеизвестно, что в подобных случаях, в машинах постоянного тока возникает расстройство коммутационного узла, что приводит к степени искрения щеток более 3-х баллов (искрение щеток по всей их поверхности, с образованием вылетающих искр) и к почернению коллекторных пластин, не устраняемого протиранием спиртом или бензином. При значительном расстройстве коммутационного узла возникают круговые огни по коллектору, что потребует материальных и трудовых затрат по устранению дефекта щеточно-коллекторного узла.
Задача полезной модели - получение достоверных значений индуктивности обмоток с использованием типовых измерительных устройств и обеспечение надежной работы генератора постоянного тока в коммутационном отношении.
Поставленная задача решается тем, что в схему определения индуктивности обмоток электротехнических устройств по методу наложения переменной составляющей тока на постоянную, содержащую преобразователь тока с гальванической развязкой, расположенный в силовой цепи испытуемого электротехнического устройства, генератор постоянного тока в цепи постоянного тока, генератор преобразователя частоты и конденсатор, расположенные в цепи переменного тока, введены отличия - она дополнительно содержит преобразователи напряжения, соединенные с обмотками электротехнических устройств и измерительным комплексом, а также диодный мост в силовой цепи генератора постоянного тока.
Сигналы с преобразователей тока и напряжения поступают на измерительный комплекс, с помощью которого определяют величины переменных составляющих тока и напряжения. Затем по известным величинам переменных составляющих тока и напряжения определяют индуктивность обмоток электротехнических устройств. Диодный мост в силовой цепи генератора постоянного тока препятствует прохождению переменной составляющей тока по его цепи.
Технический результат достигается тем, что применение преобразователей тока и напряжений с гальванической развязкой и выходом на измерительный комплекс позволяют получить достоверные значения индуктивности обмоток, а использование диодного моста, расположенного в силовой цепи генератора постоянного тока, позволяет обеспечить надежную работу генератора постоянного тока в коммутационном отношении.
На фигуре 1 представлена схема, используемая для определения индуктивности обмоток при заторможенной электрической машине. В силовой цепи переменного тока установлена емкость (батарея конденсаторов) 1, которая препятствует прохождению постоянной составляющей в эту цепь, а в цепи постоянного тока установлен диодный мост 2, препятствующий проникновению переменного тока в цепь генератора постоянного тока (ГПТ) 3. Величина постоянной составляющей тока в испытуемой машине регулируется от ГПТ 3, а переменная составляющая - от синхронного генератора высокой частоты (GS) 4.
Регистрацию общего тока и падения напряжений на обмотках испытуемой электрической машины (обмотка якоря 5, обмотка добавочных полюсов и компенсационная 6, обмотка главных полюсов 7) осуществляют применением преобразователей тока 8 и напряжения 9, 10, 11 с гальванической развязкой и измерительного комплекса 12.
В качестве преобразователей тока 8 и напряжения 9, 10, 11 используют, например, датчики тока типа LT1000 и напряжения типа LV100 компенсационного типа фирмы LEM. Датчики напряжения 9, 10, 11 типа LV100 соединены с обмотками 5, 6, 7 через добавочные сопротивления 13, а с измерительным комплексом 12 через нагрузочные сопротивления, определяемые в зависимости от величины переменной составляющей напряжения и входного сопротивления канала комплекса 12. Измерительный комплекс 12 в общем виде содержит аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 14, блок преобразователя сигнала 15 и персональный компьютер (ПК) 16.
Работа схемы заключается в следующем: в электрической машине по обмоткам якоря 5, добавочных полюсов с компенсационной обмоткой 6 и главных полюсов 7 пропускают переменную составляющую тока от GS 4 через типовой трансформатор тока 17, разделительную емкость 1, датчик тока 8 при отключенном силовом контакторе 18, расположенном в силовой цепи постоянного тока.
На данном первом этапе определяют величину переменной составляющей тока по типовому трансформатору тока 17 и по преобразователю тока 8, которые должны быть равнозначными по величине.
На втором этапе, после включения силового контактора 18, от ГПТ 3 пропускают постоянный ток через измерительный шунт 19, диодный мост 2, преобразователь тока 8, якорь 5, добавочные полюса с компенсационной обмоткой 6 и через обмотку главных полюсов 9. В данном случае измеряют постоянную составляющую тока с помощью измерительного шунта 19 и магнитоэлектрического амперметра 20. С помощью измерительного комплекса 12 одновременно измеряются величины общего тока преобразователем тока 8 и падения напряжения преобразователями напряжения 9, 10, 11 на обмотках: якоря 5, добавочных полюсов и компенсационной 6 и главных полюсов 7.
~
Величину переменной составляющей тока (I) определяют из выражения
~
=
n
·
I=I К
=
где: I - постоянная составляющая тока, А,
n
К - коэффициент пульсации тока.
n
Коэффициент пульсации тока К определяют из кривой переменной составляющей тока, которая регистрируется измерительным комплексом 12 (см. график на фигуре 1), по следующей формуле
.
Индуктивность обмоток L определяют по формуле
,
L
где X - индуктивное сопротивление обмотки, Ом, определяемое,
U - переменная составляющая напряжения в цепи испытуемой машины, А
I - переменная составляющая тока в цепи испытуемой машины, А
ƒ - частота питающей сети, Гц, ƒ=50 Гц.
L
Используя программное обеспечение, установленное в измерительном комплексе 12, определяют индуктивное сопротивление X и индуктивность обмоток L электрической машины.
Положительный эффект применения предлагаемой схемы заключается в получении достоверных значений индуктивности обмоток, а также в обеспечении надежной работы генератора постоянного тока в коммутационном отношении.