Способ контроля состояния изоляции якорной обмотки машин постоянного тока
METHOD FOR MONITORING INSULATION STATE OF ARMATURE WINDING OF DC MACHINES

Изобретение относится к области технической диагностики и предназначено для выявления повреждений изоляции якорной обмотки машин постоянного тока и определения характера данных повреждений.
Известен 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 для реализации способа необходимо использовать эталонные диагностические параметры, а также невозможность применения способа для определения особенностей выявленных повреждений изоляции.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ контроля состояния изоляции якорной обмотки машин постоянного тока, в котором подают сигнал прямоугольной формы на обмотку и по диагностическим параметрам судят о состоянии изоляции обмотки машины постоянного тока, а 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 (см. патент России 2650428, МПК G01R 31/06).
Недостатком известного способа является низкая достоверность результатов контроля состояния изоляции якорной обмотки машин постоянного тока, связанная с тем, что метод не позволяет выявлять наличие нескольких одновременно присутствующих в обмотке мест ухудшения изоляции.
Целью изобретения является повышение достоверности результатов контроля состояния изоляции якорной обмотки машин постоянного тока при наличии нескольких мест ухудшения изоляции.
Данная цель достигается за счет того, что, как и в известном способе контроля состояния изоляции обмоток электродвигателя, 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, и выбранные из множества реализаций волнового затухающего процесса, зафиксированных в различных угловых положениях якоря, определяют множество угловых положений якоря и рассчитывают соответствующее множество значений диагностического параметра реализации волновою затухающего процесса относительно реализации с минимальным значением отношения амплитуды к периоду колебаний, определяют наличие нескольких мест ухудшения изоляции по изменению значений диагностического параметра.
Техническим результатом является повышение достоверности результатов диагностирования состояния изоляции якорной обмотки машин постоянного тока при наличии нескольких мест ухудшения изоляции.
Технический результат достигается за счет того, что одновременно производят фиксацию углового положения якоря электрической машины и расчет диагностического параметра для множества реализаций волнового затухающего процесса, полученных в результате тестирования якорной обмотки машин постоянного тока прямоугольными электрическими импульсами при различных угловых положениях якоря, при этом о наличии дефекта в изоляции судят по характеру изменения значений диагностического параметра. Расчет значений диагностического параметра производят относительно реализации затухающего колебательного процесса с минимальным значением отношения амплитуды к периоду колебаний, которая отражает актуальное состояние изоляции тестируемой обмотки вне зависимости от наработки двигателя и условий внешней среды при проведении испытаний.
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, возникающего в якорной обмотке; на фиг. 3, 4 изображены угловые диаграммы значений амплитуды и периода волнового затухающего процесса соответственно, полученные при тестировании якорной обмотки, имеющей два повреждения межвитковой изоляции; на фиг. 5 график зависимости диагностического параметра K(ϕ) от углового положения ϕ тестируемой якорной обмотки.
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, и датчик углового положения якоря 4 (например, инкрементальный энкодер, осуществляющий преобразование углового перемещения вращающегося объекта в серию электрических импульсов, позволяющих определить угол данного поворота).
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 T составляет 10…100 мкс, амплитуда А - 3…9 В. В результате воздействия диагностирующего импульса возникает волновой затухающий процесс, параметры которого определяются состоянием изоляции тестируемой обмотки и угловым положением якоря испытуемой электрической машины (см. фиг. 2…4). Для осуществления способа вручную выполняют один полный оборот якоря и определяют параметры базового волнового отклика, имеющего максимальный период (Т1) и минимальную амплитуду (А1). Выполняют второй полный оборот якоря путем его проворачивания и для множества реализаций волнового отклика регистрируют угловое положения якоря ϕ, период (Т2) и амплитуду (А2) волнового затухающего процесса. Для различных угловых положений якоря рассчитывают значения безразмерного диагностического параметра K(ϕ), характеризующего отличие периода и амплитуды волнового отклика при произвольном угловом положении от базового:
Значение диагностического параметра K(ϕ) в случае отсутствия повреждений межвитковой изоляции равно нулю. Значения функции K(ϕ) повторяются через каждые 180 электрических градусов и зависят от числа пар полюсов исследуемой машины, локальные экстремумы данной функции свидетельствуют о наличии повреждений изоляции якорной обмотки машины постоянного тока, например график зависимости K(ϕ) для четырехполюсной машины постоянного тока при наличии двух дефектов изоляции представлен на фиг. 5.
Преимуществом данного способа является повышение достоверности результатов контроля состояния межвитковой изоляции машины постоянного тока за счет выявления факта наличия дефекта одновременно в нескольких местах.