Способ диагностики электротехнического устройства с обмотками и магнитопроводом
METHOD FOR DIAGNOSIS OF ELECTROTECHNICAL DEVICE WITH WINDINGS AND MAGNETIC CIRCUIT

н
Определение частоты максимума СПМ напряжения, наведенного в соответствующей обмотке, по нормированной СПМ напряжения G(ƒ), полученной с учетом оценки модуля электромагнитных частотных характеристик соответствующей обмотки устройства , позволяет исключить в частотной области влияние резонансов электромагнитных контуров системы «магнитопровод - обмотки - корпус устройства» на амплитуду колебаний, связанных с механическими колебаниями конструкции, что повышает достоверность диагностики механической прочности электротехнического устройства.
Наличие в заявленном изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет его считать соответствующим условию "новизна".
Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется чертежами, где:
1
2
3
4
на фиг. 1 приведена схема устройства, реализующего способ диагностики электротехнического устройства (где Г - генератор тестовых сигналов; R - измерительное сопротивление; V, V, V, V - измерительные точки напряжения), обмотки фаз устройства соединены «звездой»;
на фиг. 2 представлен график изменения модуля частотной характеристики  в диапазоне частот от 10 до 5000 Гц трансформатора ТДТНЖ-40000/110-71У1 фаза «А»;
н
на фиг. 3, 4 представлены оценки СПМ напряжения G(ƒ) и нормированной СПМ напряжения G(ƒ) трансформатора ТДТНЖ-40000/110-71У1 фаза «А».
Способ осуществляется следующим образом.
г
R
н
Электротехническое устройство отключают от сети и расшиновывают. С использованием схемы (фиг. 1) последовательно в каждую обмотку устройства подают тестирующее напряжение типа «белый шум» (коммутирующее устройство обеспечивает последовательную подачу сигнала с генератора в обмотки А, В и С), в связанных RLC-контурах возникают электромагнитные колебания. Производят регистрацию временных сигналов напряжения с генератора и соответствующей обмотки. Далее производят оценку модуля электромагнитных частотных характеристик  каждой обмотки [см. Дж. Бендат, А. Пирсол. «Применение корреляционного и спектрального анализа». М.: Мир, 1983 г., с. 91]. Расчет формы модуля электромагнитных частотных характеристик, образованных системой «магнитопровод - обмотки - корпус», проводят по соотношению: , где U(ƒ) - СПМ случайного процесса напряжения с генератора тестовых сигналов типа «белый шум», подаваемых на обмотку, U(ƒ) - СПМ случайного процесса после измерительного сопротивления. Затем по корпусу электротехнического устройства осуществляют импульсное механическое воздействие, исключающее любое повреждение конструкции. Место импульсного механического воздействия должно быть максимально близко к местам крепления магнитопровода устройства к корпусу. С использованием схемы (фиг. 1, коммутирующее устройство в положении N) производят измерение напряжения, наведенного в обмотках электромагнитного устройства в результате импульсного механического воздействия. Осуществляют расчет СПМ напряжения G(ƒ), наведенной в каждой обмотке. Далее, используя результаты расчетов G(ƒ) и  для каждой обмотки, определяют частоту максимума спектральной плотности нормированнго напряжения G(ƒ) согласно выражения: .
н
i
i
нi0
нi0
н
При установке диагноза используют нормированную СПМ напряжения G(ƒ), т.е. вычисляют усилия прессовки P обмоток по соотношению: , где  - постоянная величина, характеризующая степень прессовки обмоток данного устройства; ƒ - частота максимума СПМ напряжения, наведенного в обмотке; n - постоянная величина; P и ƒ - известные или ранее определенные усилие прессовки и частота максимума нормированной СПМ напряжения G(ƒ) соответствующей обмотки данного устройства.
Возможность промышленной реализации и практической возможности достижения требуемого технического результата при использовании изобретения иллюстрируется следующим примером.
Пример.
Проводилась диагностика трансформатора ТДТНЖ-40000/110-71У1 с целью оценки усилия прессовки обмоток фазы «А».
1
2
г
R
н
i
н
Способ диагностики заключался в том, что с использованием схемы (фиг. 1) в обмотку высокого напряжения с генератора в диапазоне частот 10…24000 Гц подавался тестирующий сигнал электрического напряжения типа «белый шум» (фиг. 1, коммутирующее устройство в положении А). В измерительных точках V и V проводилась регистрация временных сигналов напряжения. На основе результатов регистрации был оценен модуль частотной характеристики , представленный на фиг. 2 (для наглядности дальнейшего изложения форма амплитудно-частотной характеристики  приведена в диапазоне частот 10…5000 Гц). Расчет модуля электромагнитных частотных характеристик, образованных системой «магнитопровод - обмотки - корпус», проводили по соотношению: , где U(ƒ) - СПМ случайного процесса напряжения с генератора тестовых сигналов типа «белый шум», подаваемых на обмотку, U(ƒ) - СПМ случайного процесса после измерительного сопротивления. По днищу обследуемого трансформатора осуществлялось импульсное механическое воздействие. С использованием схемы (фиг. 1, коммутирующее устройство в положении N) производилась регистрация напряжения, наведенного в обмотке трансформатора, при импульсном механическом воздействии. Осуществляли расчет СПМ напряжения G(ƒ), наведенной в каждой обмотке (фиг. 3). Далее, используя результаты расчетов G(ƒ) и  для каждой обмотки, определяли частоту максимума спектральной плотности нормированного напряжения G(ƒ) (фиг. 4) согласно выражения: . Частота максимума ƒ для СПМ напряжения G(ƒ) (фиг. 3) составила 706 Гц, а частота максимума нормированной СПМ напряжения G(ƒ) (фиг. 4) - 228 Гц.
i
i
н
Оценка остаточного усилия прессовки обмоток трансформатора фазы «А» по соотношению , с использованием полученных значений ƒ, привело к существенно различающимся результатам. При плановом ремонте данного трансформатора были проведены измерения остаточных усилий прессовки обмоток. Результаты измерений подтвердили правильность оценки остаточного усилия прессовки обмоток с использованием частоты максимума ƒ, определенной по нормированной СПМ напряжения G(ƒ) (фиг. 4).
Таким образом, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для испытаний электротехнического устройства на способность противостоять внешнему короткому замыканию и значительной вибрации, возникающей при работе устройства;
- повышение достоверности диагностики механической прочности электротехнического устройства;
- для заявляемого способа в том виде, в котором он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».