МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИКИ МЕЖВИТКОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПО ЭДС САМОИНДУКЦИИ
MICROCONTROLLER DEVICE FOR DIAGNOSTICS OF TURN-TO-TURN INSULATION OF ELECTRIC MOTOR WINDING AGAINST SELF-INDUCTION VOLTAGE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к электроизмерительной технике в частности, к устройствам для контроля качества изоляции, характеризуемого ее пробивным напряжением и может быть использовано для построения средств диагностики состояния межвитковой изоляции обмотки асинхронного двигателя или трансформатора.
Уровень техники
В результате старения изоляции обмотки асинхронного двигателя снижается ее пробивное напряжение и сопротивление, что в свою очередь ведет к внезапному отказу двигателя. Для своевременного предупреждения повреждения изоляции необходима ее диагностика, т.е. контроль качества (состояния) межвитковой изоляции.
Известно устройство для измерения сопротивления и контроля качества изоляции сети с асинхронным двигателем, содержащее коммутационный аппарат с силовыми контактами, ключ, первым выводом подключен к подвижному контакту первого коммутатора, левый неподвижный контакт которого подключен к первому фазному выводу обмотки асинхронного двигателя, а правый неподвижный контакт первого коммутатора соединен с правым неподвижным контактом второго коммутатора и со вторым фазным выводом обмотки асинхронного двигателя, левый неподвижный контакт второго коммутатора соединен с третьим фазным выводом обмотки асинхронного двигателя, подвижный контакт второго коммутатора соединен с общей точкой правого неподвижного контакта третьего коммутатора, первым выводом параллельно соединенных генератора и измерительного прибора, левый неподвижный контакт третьего коммутатора соединен с общей точкой вторых выводов генератора и измерительного прибора и со вторым выводом ключа, подвижный контакт третьего коммутатора заземлен (см. пат. РФ №1832223, кл. G01R 27/18).
Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности.
Известно устройство для измерения емкости и диэлектрических потерь конденсаторного датчика, содержащее микроконтроллер (МК), индикатор, два генератора, времязадающие RC-цепи генераторов. В качестве одного емкостного элемента применен конденсаторный датчик, между обкладками которого находится изоляционный материал. МК в определенной последовательности с помощью управляемых ключей подключает известные по сопротивлению резисторы времязадающих RC-цепей, измеряет постоянную времени RC-цепей и рассчитывает сопротивление изоляционного материала, значение которого выводит на индикатор (см. пат. РФ №2258232, кл. G01R 27/26).
Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности, устройство не позволяет контролировать состояние межвитковой изоляции индуктивностей.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и принятое авторами за прототип является микроконтроллерное устройство для диагностики изоляции обмотки асинхронного двигателя, содержащее источник постоянного напряжения, МК, индикатор, ключ, управляемый источник опорного напряжения, делитель напряжения и обмотку электродвигателя, причем индикатор подключен к МК, вывод управления ключом подключен к МК, первый вывод ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первому выводу обмотки электродвигателя, второй вывод которой подключен ко второму выводу ключа, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к широтно-импульсному модулятору (ШИМ) МК, крайние выводы делителя напряжения подключены к выводам ключа, средний вывод делителя напряжения подключен к первому входу аналогового компаратора МК, ко второму входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения (см. пат. РФ №№2428707, кл. G01R 27/26).
Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности - устройство не позволяет контролировать ток разрыва в цепи обмотки электродвигателя, а также управлять этим током, что снижает эффективность диагностики состояния межвитковой изоляции обмотки электродвигателя.
Раскрытие изобретения
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к расширению функциональных возможностей устройства, а именно к организации управления током разрыва в цепи диагностируемой обмотки электродвигателя.
Технический результат достигается тем, что в микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя по ЭДС самоиндукции, содержащее, МК, индикатор, управляемый ключ, первый RC-фильтр, делитель напряжения и диагностируемую обмотку электродвигателя, причем к выходу первого ШИМ МК подключен к входу первого RC-фильтра, выход которого подключен к первому входу аналогового компаратора МК, крайние выводы делителя напряжения подключены к выводам ключа, средний вывод делителя напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора МК, первый вывод ключа подключен к первому выводу диагностируемой обмотки электродвигателя, вход управления ключом подключен к цифровому выходу МК, индикатор подключен к выходу соответствующего порта МК, введены второй RC-фильтр и управляемый источник тока, причем выход второго ШИМ МК подключен к входу второго RC-фильтра, выход которого подключен к входу управления управляемого источника тока, первая клемма которого подключена ко второму выводу ключа, а вторая клемма подключена ко второму выводу диагностируемой обмотки электродвигателя.
Краткое описание чертежей
На чертеже представлена структурная схема микроконтроллерного устройства диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя по ЭДС самоиндукции.
Осуществление изобретения
Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя по ЭДС самоиндукции содержит (фиг.) МК 1, делитель напряжения 2, первый RC-фильтр 3, управляемый ключ 4 (например, транзистор КТ872, максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер 1500 В), индикатор 5, второй RC-фильтр 6, источник тока 7 управляемый и диагностируемую обмотку 8 электродвигателя.
К выходу первого ШИМ (на фиг. не показан) МК 1 подключен вход первого RC-фильтра 3, выход которого подключен к первому входу аналогового компаратора (на фиг. не показан) МК 1, крайние выводы делителя напряжения 2 подключены к выводам ключа 4, средний вывод делителя напряжения 2 подключен ко второму входу аналогового компаратора МК 1, первый вывод ключа 4 подключен к первому выводу диагностируемой обмотки 8, вход управления ключом 4 подключен к цифровому выходу МК 1, индикатор 5 подключен к выходу соответствующего порта МК 1, выход второго ШИМ микроконтроллера подключен ко входу второго RC-фильтра 6, выход которого подключен к входу управления источника тока 7, первая клемма которого подключена ко второму выводу ключа 4, а вторая клемма подключен ко второму выводу диагностируемой обмотки 8.
Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя по ЭДС самоиндукции работает следующим образом.
МК 1 устанавливает с помощью первого ШИМ на выходе первого RC-фильтра 3 заданный уровень опорного напряжения, замыкает ключ 4 и с помощью второго ШИМ и второго RC-фильтра 6 формирует на входе управления источником тока 7 значение напряжения, которое обеспечивает на выходе источника тока 7 заданный ток через обмотку электродвигателя 8. По цепи: первый вывод источника тока 7, обмотка 8, ключ 4, второй вывод источника тока 7 протекает установившийся ток (ток разрыва). Затем МК 1 размыкает ключ 4, на выводах диагностируемой обмотки 8 возникает ЭДС самоиндукции, которая приложена к делителю напряжения 2. Если напряжение на выходе делителя превысит опорное, то аналоговый компаратор МК 1 поменяет на выходе логический уровень, по этому сигналу МК 1 оценивает значение амплитуды ЭДС самоиндукции. При отсутствии в межвитковой изоляции дефектов, значение ЭДС самоиндукции будет максимальным. Если, изоляция содержит дефекты, а также обладает малым комплексным сопротивлением, вследствие высокой степени ее увлажнения и износа, то часть энергии запасенной в диагностируемой обмотке 8 после размыкания ключа 4 преобразуется в тепло на межвитковых дефектах изоляции. В этом случае амплитуда ЭДС самоиндукции будет ниже определенного значения и аналоговый компаратор не поменяет логический уровень на выходе.
Затем МК 1 переходит к следующему циклу измерения амплитуды ЭДС самоиндукции. МК 1 снижает напряжение на выходе управляемого источника опорного напряжения 3 и вновь замыкает ключ 4, цикл повторяется до тех пор, пока МК 1 не определит значение амплитуды ЭДС самоиндукции, которое выводит на индикатор 5. По значениям амплитуды ЭДС самоиндукции и тока разрыва производится оценка состояния изоляции.
Для объективной оценки состояния изоляции необходимо иметь экспериментальные данные прошлого опыта, т.е. зависимости ЭДС самоиндукции от состояния изоляции. Состояние изоляции, характеризуемое ее сопротивлением и пробивным напряжением, может быть определено либо теоретическими методами, либо экспериментально с помощью других методов и средств, предназначенных для проведения соответствующих видов испытаний.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет преимущество - обладает повышенными функциональными возможностями, а именно, позволяет контролировать значение тока разрыва в цепи диагностируемой обмотки электродвигателя и управлять его значением, что повышает эффективность контроля состояния межвитковой изоляции обмотки электродвигателя.