Устройство контроля сопротивления изоляции обмоток асинхронного электродвигателя

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к устройствам диагностики изоляции обмоток электродвигателей.
Известен способ диагностики изоляции обмоток статора асинхронного электродвигателя (патент на изобретение РФ RU 2615021 С1, МПК G01R 31/00 опубликовано 03.04.2017), сущность которого заключается в отслеживании изменения сопротивления изоляции через соотношение полных сопротивлений обмоток статора, а также через ток утечки на корпус электродвигателя при подаче на обмотку статора напряжения после его отключения от питающей сети.
Недостатком описанного аналога является неудобство в эксплуатации, высокая стоимость, невысокая точность, поскольку значения полных сопротивлений определяются косвенным путем при помощи измеренных токов и напряжений на обмотках статора.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является микроконтроллерное устройство диагностики изоляции термоэлектрического мата (патент на полезную модель РФ RU 176973 U1, МПК Н05В 3/36 опубликовано 06.02.2018), содержащее коммутационный и измерительный блоки, один ввод коммутационного блока силовыми цепями последовательно подключен к измерительному блоку, к другому вводу подключена силовая цепь с последовательно установленным управляемым термопредохранителем с возможностью подключения к нему исследуемого объекта; измерительный блок соединен с одной стороны сигнальной цепью с сигнальным элементом, с другой - измерительной цепью с блоком коммутации, имеющим ввод для подключения к нему исследуемого объекта.
Недостатком известного устройства является неточность в распознании дефектов при измерении сопротивления изоляции обмоток асинхронных электродвигателей.
Задачей полезной модели является повышение точности в распознании дефектов при измерении сопротивления изоляции обмоток асинхронных электродвигателей.
Указанная цель достигается тем что, устройство контроля сопротивления изоляции обмоток асинхронного электродвигателя, содержащее коммутационный и измерительный блоки, один ввод коммутационного блока силовыми цепями последовательно подключен к измерительному блоку, к другому вводу подключена силовая цепь с последовательно установленным управляемым термопредохранителем с возможностью подключения к нему исследуемого объекта; измерительный блок соединен с одной стороны сигнальной цепью с сигнальным элементом, с другой - измерительной цепью с блоком коммутации, имеющим ввод для подключения к нему исследуемого объекта, в отличие от прототипа, измерительный блок включает в себя контур питания, измерительный контур, преобразовательный контур и сигнальный контур, соединенные между собой измерительной цепью, в измерительном контуре установлен широтно-импульсный модулятор, имеющий шесть выводов, три из которых заземлены, четвертый вывод соединен с понижающим трансформатором напряжения, пятый - через резистор с операционным усилителем, расположенными в контуре питания, шестой вывод соединен с диодным мостом, расположенным в измерительном контуре. Исследуемым объектом является асинхронный электродвигатель.
Контур питания служит для питания измерительного контура устройства контроля изоляции напряжением 5 В и 12 В.
Широтно-импульсный модулятор, расположенный в измерительном контуре, обеспечивает плавный пуск преобразователя и поддерживает выходное напряжение на стабильном уровне.
Преобразовательный контур напряжения преобразовывает из 12 В постоянного тока в 500 В постоянного тока для осуществления замера сопротивления изоляции.
Измерительный контур усиливает потенциал утечки операционным усилителем при замере сопротивления изоляции.
Сигнализационный контур из усиленного сигнала потенциала утечки, методом сравнения потенциалов на операционных усилителях индуцирует показания состояния сопротивления изоляции измеряемого объекта тремя светодиодами разного цвета: красный - сопротивление изоляции измеряемого объекта ниже допустимого предела; желтый - сопротивление изоляции измеряемого объекта подходит к допустимому пределу; зеленый - сопротивление изоляции измеряемого объекта выше допустимого предела.
Устройство контроля сопротивления изоляции обмоток асинхронного электродвигателя работает следующим:
В контуре питания переменное напряжение 220 В приходит на первичную обмотку понижающего трансформатора через предохранитель. Со вторичной обмотки переменное напряжение потенциалом 12 В выпрямляется диодным мостом и поступает на линейный стабилизатор напряжения для формирования потенциала +5 В для питания операционных усилителей. Также после диодного моста выпрямленное напряжение +12 В поступает на повышающий преобразователь, преобразующий из +12 В постоянного напряжения +500 В постоянного напряжения для осуществления замеров сопротивления изоляции.
В преобразовательном контуре собран преобразователь на +500 В постоянного напряжения. С выхода микросхемы широтно-импульсного модулятора сигнал поступает на двухтактный усилитель на транзисторах, где усиливается для лучшего управления силовым транзистором. Силовой транзистор управляет в однотактном режиме повышающим трансформатором напряжения на ферритовом броневом сердечнике.
Ток на повышающий трансформатор поступает через резистор для ограничения тока насыщения повышающего трансформатора. Выход трансформатора завязан на однополупериодный выпрямитель на диоде и конденсаторе. Параллельно конденсатору выпрямителя подключен резистор для обеспечения холостого тока потребления прибора и для работы схемы преобразования напряжения. Выход преобразователя напряжения +500 В поступает на испытуемый напряжением объект через ограничительный резистор.
В измерительном контуре усилитель потенциала собран на операционном усилителе по схеме не инвертирующего усилителя напряжения. Потенциал утечки поступает на сглаживающий конденсатор, нагрузочный резистор для обеспечения выделения на резисторе напряжения, соответствующему определенному сопротивлению испытуемого объекта, рассчитываемого по закону Ома. Усиленный сигнал с выхода неинвертирущего операционного усилителя, поступает на сглаживающий конденсатор, а далее на сигнализационный контур, который собран на трех светодиодах: красном, желтом и зеленом, и трех операционный усилителях, включенных по схеме компаратора напряжения.
Во время технологического перерыва или по мере надобности, когда необходимо убедиться в электробезопасном состоянии изоляции обмоток асинхронного электродвигателя, обслуживающий персонал с помощью коммутационного блока обесточивает асинхронный электродвигатель. Затем также через коммутационный блок организует подачу стабильного преобразованного напряжения на силовые цепи измерительного блока для его питания. Одновременно с этим через коммутационный блок обслуживающий персонал подключает измерительные цепи измерительного блока одним концом на обмотку отдельно взятой фазы асинхронного электродвигателя, другим - на корпус электродвигателя для последующей индикации состояния уровня изоляции. По сигнальному элементу можно судить о состоянии изоляции. Если горит зеленый светодиод - сопротивление изоляции в норме. Если горит желтый светодиод - сопротивление изоляции в предотказовом состоянии. Если горит красный светодиод - сопротивление изоляции ниже допустимого предела, следует немедленно остановить эксплуатацию асинхронного электродвигателя.
Для работы асинхронного электродвигателя в нормальном режиме обслуживающий персонал через коммутационный блок отключает измерительные цепи измерительного блока от отдельно взятой фазы электродвигателя и одновременно с этим обесточивает силовые цепи питания измерительного блока. Затем через коммутационный блок обслуживающий персонал подает питающее напряжение сети на асинхронный электродвигатель.
Подключение устройства контроля сопротивления изоляции обмоток асинхронного электродвигателя происходит поочередно к каждой фазе электродвигателя. Это позволяет выявить дефектную фазу с точки зрения электробезопасности всего асинхронного двигателя. Сигнализационный блок с индикаторами в виде светодиодных ламп определяет уровень состояния изоляции обмоток электродвигателя.
Таким образом, устройство контроля сопротивления изоляции обмоток асинхронного электродвигателя позволяет выявить дефектную фазу обмотки асинхронного электродвигателя с точки зрения электробезопасности его работы, в частности, выявления конкретного дефектного участка обмотки.
Техническим результатом использования полезной модели является повышение точности в распознании дефектов при измерении сопротивления изоляции обмоток асинхронных электродвигателей.