СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ОБМОТОК НА МЕЖВИТКОВОЕ КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ
METHOD TO INSPECT ELECTRIC WINDINGS FOR TURN-TO-TURN SHORT CIRCUIT

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при контроле электрических обмоток на межвитковое короткое замыкание, например, при диагностике обмоток любых электрических машин: электродвигателей, генераторов, трансформаторов.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является способ контроля электрических обмоток на межвитковое короткое замыкание, при котором подают сигнал с генератора, измеряют электрические параметры двух обмоток и по результату измерения судят о наличии межвиткового короткого замыкания (патент РФ №2305291, МПК G01R 31/06, опубл. 27.08.2007 г.).
В известном способе контроля электрических обмоток на межвитковое короткое замыкание контролируют электрические обмотки, между которыми должна быть обеспечена магнитная связь, что достигается, например, их соосным расположением и вблизи друг от друга, с сохранением постоянного расстояния между ними. В качестве измерительного устройства используют измеритель добротности Е4-11 (Е4-13) или измеритель имметанса Е7-20, а в качестве измеряемого электрического параметра используют добротность, при этом в случае уменьшения величины добротности судят о наличии межвиткового короткого замыкания.
Недостатком известного способа является снижение достоверности контроля в случае, если не выполнены жесткие требования к их взаимному расположению, а также ограниченные возможности его применения, поскольку способ может быть использован только в лабораторных условиях и в отношении не смонтированных на объекте обмоток.
Задачей настоящего изобретения является создание способа контроля электрических обмоток на межвитковое короткое замыкание, позволяющего достоверно проводить диагностику обмоток любых электрических машин как в лабораторных условиях, так и непосредственно на производстве.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности контроля путем исключения помех и случайных сбоев за счет расширения частотного диапазона при измерении параметров электрических обмоток.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе контроля электрических обмоток на межвитковое короткое замыкание, при котором подают сигнал с генератора, измеряют электрические параметры двух обмоток и по результату измерения судят о наличии межвиткового короткого замыкания,
в качестве сигнала используют белый шум, который подают одновременно на две обмотки, а измерение электрических параметров обмоток проводят с помощью анализатора спектра ультразвукового диапазона и двух резисторов одинакового номинала, при этом резисторы соединяют между собой последовательно с образованием общей точки, которую подключают к общему выводу генератора и общему выводу анализатора, два входа которого соединяют соответственно с резисторами, к которым подключают два вывода обмоток, а другие два вывода обмоток соединяют с генератором, при этом в качестве результата измерения получают значения отношений токов, проходящих через обмотки, для любой частоты сигнала белого шума, представленные в виде графика передаточной характеристики, при отклонении которого от прямой горизонтальной линии с ординатой, равной единице, делают вывод о наличии межвиткового короткого замыкания.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена электрическая схема устройства, реализующего заявленный способ контроля.
Устройство содержит генератор 1 белого шума, анализатор 2 спектра ультразвукового диапазона, к входам 3, 4 которого подключены резисторы 5, 6, которые последовательно соединенные между собой с образованием общей точки, и персональный компьютер 7, соединенный с анализатором 2. Общая точка соединения резисторов 5, 6 подключена к общему выводу 8 генератора 1 и общему выводу 9 анализатора 2. Вывод 12 обмотки 10 и вывод 13 обмотки 11 соединены между собой с образованием общей точки, к которой подключен выход генератора 1. Вывод 14 обмотки 10 соединен с входом 3 анализатора 2, а вывод 15 обмотки 11 соединен с входом 4 анализатора 2.
Способ осуществляют следующим образом.
1
Производят контроль одновременно двух электрических обмоток 10, 11, например, шагового двигателя. В качестве источника подаваемого сигнала на обмотки 10, 11 используют генератор 1 белого шума, а в качестве устройства для измерения электрических параметров обмоток 10, 11 используют анализатор 2 спектра ультразвукового диапазона с двумя резисторами 5, 6, одинакового номинала, которые подключают соответственно к входам 3, 4 анализатора 2. Генератор 1 подключают к общей точке соединения вывода 12 обмотки 10 и вывода 13 обмотки 11. Вывод 14 обмотки 10 подключают к входу 3 анализатора 2, а вывод 15 обмотки 11 подключают к входу 4 анализатора 2. Резистор 5 и резистор 6 соединяют последовательно друг с другом с образованием общей точки, которую подключают к общему выводу 8 генератора 1 шума и к общему выводу 9 анализатора 2. Анализатор 2 подключают к персональному компьютеру 7. С генератора 1 на обмотки 10, 11 подают сигнал белого шума, содержащий все частоты, при этом через обмотку 10 и обмотку 11 проходят токи. С вывода 14 обмотки 10 ток поступает через резистор 5 к общему выводу 9 анализатора 2, при этом напряжение на резисторе 5, созданное при прохождении тока, поступает на вход 3 анализатора 2. С вывода 15 обмотки 11 ток поступает через резистор 6 к общему выводу 9 анализатора 2, при этом напряжение на резисторе 6, созданное при прохождении тока, поступает на вход 4 анализатора 2. Анализатор 2 по имеющейся в нем стандартной программе «H1 четырехполюсника» производит расчет передаточной характеристики виртуального устройства, которая представляет собой отношение выходного сигнала H1 четырехполюсника к его входному сигналу в зависимости от частоты, при этом за входной сигнал H четырехполюсника принимают сигнал напряжения между входом 3 анализатора 2 и общим выводом 9 анализатора 2, т.е. напряжение на резисторе 5, пропорциональное току через обмотку 10, а за выходной сигнал H1 четырехполюсника принимают сигнал напряжения между входом 4 анализатора 2 и общим выводом 9 анализатора 2, т.е. напряжение на резисторе 6, пропорциональное току через обмотку 11. Таким образом, в данном случае рассчитанная передаточная характеристика виртуального устройства представляет собой значения отношений токов, проходящих через обмотки 10, 11, для любой частоты сигнала белого шума. Поскольку обмотки 10, 11 питаются от одного генератора 1, а номиналы резисторов 5, 6 одинаковы, то при идентичности электрических характеристик обмоток 10, 11 рассчитанные значения отношений токов обмоток для любой частоты будут равны единице, следовательно, передаточная характеристика виртуального устройства будет представлять собой прямую линию с ординатой, равной единице. Любая неидентичность электрических характеристик обмоток, например наличие короткозамкнутых витков в одной из обмоток, вызовет отклонение от прямой горизонтальной линии с ординатой, равной единице. Полученная передаточная характеристика хранится в памяти анализатора 2 и может быть воспроизведена в персональном компьютере 7 в реальном времени или по мере необходимости. Повышение точности выявления короткого замыкания при измерении электрических параметров обмоток происходит за счет ускорения проведения измерения (передаточная характеристика строится в реальном времени за 0,5-2 сек) и за счет ее наглядности (отклонение от прямой линии может заметить даже неквалифицированный оператор). Кроме этого измерения двух обмоток синхронны во времени, поэтому при расчете передаточной характеристики случайные помехи компенсируются.