СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЯКОРНОЙ ОБМОТКИ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА
METHOD OF ISOLATION MONITORING STATE RESULTS OF ANCHOR WINDING OF DC MACHINES

Изобретение относится к технической диагностике и предназначено для выявления повреждений изоляции якорной обмотки машин постоянного тока.
Известен способ контроля технического состояния изоляции электродвигателя, при котором подают на обмотку сигнал прямоугольной формы, определяют максимальное значение первой, второй и третьей производной функции напряжения на выводах и по диагностическим параметрам, в качестве которых используют сопротивление и емкость изоляции обмоток относительно корпуса, судят о состоянии изоляции обмоток электродвигателя (см. Белоусова Н.В., Калявин В.П., Мозгалевкий А.В. Опыт тестового диагностирования обмоток электрических машин. - Л.: ЛДНТП, 1989, с. 10-19).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ контроля состояния изоляции обмоток электродвигателя, при котором подают сигнал прямоугольной формы на обмотку и по диагностическим параметрам судят о состоянии изоляции обмоток электродвигателя, в качестве диагностических параметров используют амплитуды первого и второго полупериодов и величины первого и второго периодов затухающего колебательного процесса, при сравнении значений которых с эталонными диагностическими параметрами делают заключение о состоянии изоляции обмоток (см. патент России 2208236, МПК G01R 31/12, G01R 31/14).
Недостатком известного способа является низкая достоверность результатов контроля состояния изоляции машин постоянного тока, обусловленная тем, что оценка состояния изоляции производится сравнением параметров волнового затухающего процесса, возникающего в обмотке под действием прямоугольных тестовых импульсов, с эталонными значениями, в то время как параметры этого волнового процесса могут изменяться при длительной эксплуатации электродвигателей, при изменении условий внешней среды, а также при изменении пространственного расположения тестируемой якорной обмотки внутри машины постоянного тока.
Целью изобретения является повышение достоверности результатов контроля состояния изоляции якорной обмотки машин постоянного тока.
Данная задача решается за счет того, что, как и в известном способе контроля состояния изоляции обмоток электродвигателя, при котором подают сигнал прямоугольной формы на обмотку и по диагностическим параметрам судят о состоянии изоляции обмоток электродвигателя, для расчета диагностического параметра используют значения амплитуды и периода двух реализаций волнового затухающего процесса, возникающего в якорной обмотке под действием диагностирующих электрических импульсов, при этом указанные реализации выбираются из множества реализаций волнового затухающего процесса, зафиксированных в различных угловых положениях якоря.
Техническим результатом является повышение достоверности результатов диагностирования состояния изоляции якорной обмотки машин постоянного тока. Технический результат достигается за счет того, что диагностический параметр вычисляется на основании измерения характеристик двух реализаций волнового затухающего процесса, выбранных из множества реализаций волнового затухающего процесса, полученных в результате тестирования якорной обмотки машин постоянного тока прямоугольными электрическими импульсами при различных угловых положениях якоря. Указанные две реализации затухающего колебательного процесса отражают актуальное состояние изоляции тестируемой обмотки вне зависимости от наработки двигателя и условий внешней среды при проведении испытаний, таким образом диагностические параметры, основанные на анализе параметров указанных реализаций волнового затухающего процесса, обладают большей диагностической ценностью.
На фиг. 1 приведена схема реализации способа контроля состояния изоляции якорной обмотки машин постоянного тока; на фиг. 2 представлена осциллограмма диагностирующего импульса и вызванного им волнового затухающего процесса; на фиг. 3 показаны реализации волнового затухающего процесса, зафиксированные в диагностируемой якорной обмотке машины постоянного тока при различных угловых положениях якоря; на фиг. 4 представлена угловая диаграмма значений амплитуды первой полуволны затухающего процесса, полученная при тестировании якорной обмотки, имеющей повреждение межвитковой изоляции (межвитковое замыкание); на фиг. 5 изображена угловая диаграмма значений периода волновых затухающих процессов, полученная при тестировании якорной обмотки, имеющей повреждение межвитковой изоляции (межвитковое замыкание); на фиг. 6 приведены реализации волнового отклика, выбранные из множества реализаций волновых откликов, зафиксированных в процессе тестирования якорной обмотки машины постоянного тока прямоугольными импульсами с изменением углового положения якоря: одна из них имеет максимальную амплитуду и минимальный период, вторая - минимальную амплитуду и максимальный период.
Схема реализации способа контроля состояния изоляции якорной обмотки машин постоянного тока содержит генератор импульсов 1, присоединенный параллельно с осциллографом 3 к якорной обмотке 2 через щетки или соответствующие клеммы контактной коробки.
Способ контроля состояния изоляции якорной обмотки машин постоянного тока осуществляется следующим образом.
ДИ
ДИ
Диагностирующие импульсы от генератора импульсов 1 подаются на обмотку 2, параметры импульсов зависят от геометрических и электрических параметров тестируемой обмотки, диапазон значений длительности импульсов Т составляет, как правило, 10…100 мкс, амплитуда А - 3…9 В. После воздействия диагностирующего импульса возникает волновой затухающий процесс (волновой отклик), параметры которого зависят от состояния изоляции тестируемой обмотки (см. фиг. 2, 3). При наличии повреждений изоляции якорной обмотки форма и параметры волнового отклика будут изменяться с изменением углового положения якоря (см. фиг. 4, 5). В процессе диагностирования производят фиксацию реализаций волнового откликов в различных статических угловых положениях якоря. Из полученного множества реализаций волнового отклика выбираются и подвергаются анализу две реализации волнового отклика: первый имеет максимальный период (Т1) и минимальную амплитуду (А1), второй имеет минимальный период (Т2) и максимальную амплитуду (А2) (см. фиг. 6). Диагностический параметр K, определяющий относительную степень изменения параметров волнового отклика в процессе изменения углового положения якоря при тестировании якорной обмотки машин постоянного тока прямоугольными импульсами, вычисляется по формуле:
Отсутствие изменения формы волнового отклика в процессе изменения углового положения якоря свидетельствует об отсутствии повреждений межвитковой изоляции. Изменение параметров волнового откликов при изменении углового положения якоря приводит к увеличению значения коэффициента K (как правило, 0,1…0,6 для различной природы и степени выраженности повреждений изоляции), что указывает на наличие повреждений изоляции (деградация изоляционных материалов, межвитковые замыкания, замыкания на корпус и т.п.).
Преимуществами данного способа, наряду с повышением достоверности результатов контроля состояния изоляции, являются отсутствие необходимости эталонных откликов, простота технической реализации и универсальность.