МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИКИ МЕЖВИТКОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
MICROCONTROLLER DEVICE FOR DIAGNOSING OF TURN-TO-TURN ISOLATION OF ELECTRIC MOTOR WINDING

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 или синхронного двигателя.
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 принятым 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 - низкая точность измерения - устройство не имеет образцовой (эталонной) индуктивности для проведения его поверки.
Раскрытие изобретения
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению точности устройства за счет организации сравнения ЭДС самоиндукции образцовой и диагностируемой обмоток.
Технический результат достигается тем, что в микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя, содержащее источник постоянного напряжения, МК, индикатор, первый управляемый ключ, причем индикатор подключен к МК, вывод управления первым ключом подключен к МК, первый вывод этого же ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения и первому выводу делителя напряжения, причем вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первому выводу диагностируемой обмотки электродвигателя введены образцовая индуктивность и второй ключ, в «нижнем» положении которого подключается образцовая индуктивность, а в «верхнем» - диагностируемая обмотка электродвигателя, причем первый вывод образцовой индуктивности подключен ко второй клемме источника постоянного напряжения, первый вывод второго ключа подключен ко вторым выводам первого управляемого ключа и делителя напряжения, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к МК, средний вывод делителя напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора МК, к первому входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения.
Краткое описание чертежей
На фиг. представлена структурная схема микроконтроллерного устройства диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя.
Осуществление изобретения
Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя содержит (фиг.) МК 1, делитель напряжения 2, управляемый источник опорного напряжения 3, первый управляемый ключ 4, индикатор 5, источник постоянного напряжения 6, диагностируемую обмотку электродвигателя 7, второй ключ 8 и образцовую индуктивность 9.
Первый вывод источника постоянного напряжения 6 подключен к первым выводам индуктивностей 7 (диагностируемая обмотка электродвигателя) и 9 (образцовая индуктивность), вторые выводы которых подключаются ко второму выводу второго ключа, который может находиться либо в «верхнем» (подключается индуктивность 7), либо в «нижнем» (подключается образцовая индуктивность 9) положении. Первый вывод второго ключа подключен ко вторым выводам первого управляемого ключа и делителя напряжения. Вывод управления первого ключа подключен к МК 1, вход управления источника опорного напряжения 3 подключен в выходу широтно-импульсного модулятора (на фиг. не показан) МК 1, выход источника опорного напряжения 3 подключен к первому входу аналогового компаратора (на фиг. не показан) МК 1, ко второму входу аналогового компаратора МК 1 подключен средний вывод делителя напряжения 2, первый крайний вывод делителя напряжения 2 подключен к первым выводам первого управляемого ключа 4 и источника постоянного напряжения 6, индикатор 5 подключен к выходу соответствующего порта МК 1.
Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя работает следующим образом.
МК 1 устанавливает с помощью внутреннего широтно-импульсного модулятора (на фигуре не показан) на выходе управляемого источника опорного напряжения 3 заданный уровень опорного напряжения и замыкает ключ 4. Ключ 8 находится в «нижнем» положении, т.е. включена образцовая индуктивность 9. По цепи: первый вывод источника постоянного напряжения 6, индуктивность 9, ключ 4, второй вывод источника постоянного напряжения 6 протекает нарастающий ток. В определенный момент МК 1 размыкает ключ 4, на выводах индуктивности 9 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 микроконтроллер 1 оценивает значение амплитуды ЭДС самоиндукции. В образцовой индуктивности отсутствуют дефекты в межвитковой изоляции, и значение ЭДС самоиндукции будет максимальным. Это значение запоминается МК.
Далее ключ 8 переводится в «верхнее» положение, т.е. подключена диагностируемая обмотка электродвигателя. По цепи: первый вывод источника постоянного напряжения 6, индуктивность 7, ключ 4, второй вывод источника постоянного напряжения 6 протекает нарастающий ток. В определенный момент МК 1 размыкает ключ 4, на выводах индуктивности 7 возникает ЭДС самоиндукции, которая приложена к делителю напряжения 2. Если межвитковая изоляция содержит дефекты, снижающие значение пробивного напряжения, а также обладает малым сопротивлением, то часть энергии, запасенной в индуктивности, после размыкания ключа 4 рассеется в виде тепла на сопротивлениях межвитковой изоляции. В этом случае ЭДС самоиндукции будет ниже значения, установленного с помощью образцовой индуктивности, и аналоговый компаратор не поменяет логический уровень на выходе.
Затем микроконтроллер 1 переходит к следующему циклу измерения амплитуды ЭДС самоиндукции. Микроконтроллер 1 снижает напряжение на выходе управляемого источника опорного напряжения 3 и вновь замыкает ключ 4, цикл повторяется до тех пор, пока микроконтроллер 1 не определит значение амплитуды ЭДС самоиндукции, которое выводит на цифровой индикатор 6. По значению амплитуды ЭДС самоиндукции производится оценка состояния изоляции.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет преимущество - повышает точность микроконтроллерного устройства диагностики за счет сравнения ЭДС самоиндукции образцовой индуктивности с ЭДС самоиндукции диагностируемой обмотки электродвигателя в процессе оценки состояния изоляции последней.