УСТРОЙСТВО НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Предлагаемое устройство непрерывного контроля температуры изоляции обмоток электрических машин предназначено для использования в схемах электропривода, в частности в системах охлаждения тяговых электродвигателей (ТЭД) электровозов.
Известны устройства непрерывного контроля температуры изоляции обмоток электрических машин, используемых в схемах электропривода. [А. с.748683 (СССР). Устройство непрерывного контроля и автоматического регулирования температуры электрической машины. Авторы: А.И.Герасимов, Н.М.Луков. Опубл. в Б. И., №26, 1980].
Устройство непрерывного контроля и автоматического регулирования температуры электрической машины содержит канал охлаждающего агента, вентилятор с приводом и аналоговую тепловую модель с датчиком температуры, расположенные в упомянутом канале. Кроме этого устройство содержит преобразователь сигнала датчика температуры, соединенный с приводом вентилятора, тяговый электромагнит, усилительный и суммирующий блоки, соединенные между собой и датчиком температуры специальным образом, индикатор и узел ручного привода преобразователя.
Недостатком устройства является наличие большого количества вышеуказанных узлов и ручной привод одного из них.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство измерения температуры вращающейся обмотки постоянного тока электрической машины [А. с.1372199 (СССР). Способ измерения температуры вращающейся обмотки постоянного тока
электрической машины и устройство для его осуществления. Авторы: Г.Г.Счастливый, О.Я.Меженный, Г.С.Бронштейн, Л.Г.Ковшар, Т.К. Середа. - Опубл. в БИ, №5, 1988].
Устройство содержит измеритель тока основных щеток, дополнительные измерительные щетки на траверзах каждой полярности с измерителем напряжения на них и источник переменного напряжения, подключенный между дополнительными и основными щетками. При этом между траверзами основных щеток включен шунтирующий конденсатор.
Наличие в конструкции этого устройства дополнительных щеток со скользящим контактом, шунтирующего конденсатора между траверзами основных щеток и измерительного устройства напряжения требует дополнительного монтажа этих устройств на коллекторно-щеточном узле электрической машины для получения информации о температуре якорной обмотки при ее работе и демонтажа при ремонтах. Кроме этого для получения сигнала о температуре электрической машины, при ее регулировании, требуется дополнительное устройство деления полученных значений напряжения и тока. При этом наличие скользящего контакта дополнительных щеток в условиях тряски, вибраций, запыленности и действия электромагнитных полей статорных и якорных обмоток машины затрудняет получение точного сигнала устройства по напряжению.
Вышеперечисленные недостатки, в свою очередь, затрудняют применение устройства, принятого за прототип, в системах измерения, охлаждения и автоматического регулирования температуры электрической машины.
Данное техническое решение принято авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является упрощение процесса измерения температуры изоляции обмоток электрических машин и повышение точности.
Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее источник переменного напряжения дополнительно введены разделительные конденсаторы, эквивалентная электрическая емкость, измерительные конденсатор, резисторы и схема измерения выпрямленного переменного напряжения. При этом конструктивная емкость электрической машины, включается последовательно с цепочкой, составленной из последовательно соединенных разделительных конденсаторов и первым из измерительных резисторов и параллельно с последовательной цепочкой, составленной из эквивалентной емкости и параллельно включенных измерительного конденсатора и второго измерительного резистора. Измерение выпрямленного переменного напряжения, пропорционального температуре изоляции электрической машины производят между общими точками первой цепочки, в точке соединения первого измерительного резистора и обкладки конструктивного конденсатора, которые представляют корпус электрической машины, и второй цепочки, между эквивалентной емкостью и параллельно включенными измерительным конденсатором и вторым измерительным резистором. При этом шкала индикатора в схеме измерения выпрямленного переменного напряжения отградуирована или непосредственно в градусах, или в единицах электрической емкости, а тогда температуру определяют по таблицам или графикам зависимости конструктивной электрической емкости обмоток электрической машины относительно ее корпуса от температуры.
Отсутствие в предлагаемой схеме дополнительных щеток со скользящим контактом, который шунтирует конденсатор между траверзами основных щеток, а также устройства деления полученных
значений напряжения и тока позволяет упростить процесс измерения температуры изоляции обмоток электрических машин и повысить точность.
На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства непрерывного контроля температуры изоляции обмоток электрических машин применительно к замеру температуры ТЭД электровозов, например, ВЛ 10 (ВЛ 10 У).
На фиг.2 представлена эквивалентная принципиальная схема устройства непрерывного контроля температуры изоляции обмоток электрических машин применительно к замеру температуры ТЭД электровозов, например, ВЛ 10 (ВЛ 10 У).
На фиг.3 представлена типовая зависимость электрической емкости обмоток якорей ТЭД от температуры и напряжения промышленной частоты.
Устройство непрерывного контроля температуры изоляции обмоток электрических машин содержит (см. фиг.1) генератор переменного напряжения 1, разделительные конденсаторы 2 и 3, эквивалентную емкость 4, измерительный конденсатор 5, второй измерительный резистор 6, первый измерительный резистор 7, схему измерения выпрямленного переменного напряжения 8. Позицией 9 на фиг.1 обозначена электрическая машина постоянного тока Д сериесного возбуждения (один из четырех ТЭД электровоза ВЛ 10 (ВЛ 10 У)). Конструктивная емкость электрической машины 9 включена последовательно с разделительными конденсаторами 2 и 3 и первым измерительным резистором 7, образуя одно плечо измерительного моста (см. эквивалентную упрощенную схему устройства на фиг.2). Второе плечо измерительного моста образовано последовательно включенными эквивалентной емкостью 4 и параллельной цепочкой из измерительного конденсатора 5 и второго измерительного резистора 6. Плечи измерительного моста питаются переменным током от
источника переменного напряжения 1. В диагональ полученного измерительного моста включена схема измерения выпрямленного переменного напряжения 8.
При изменении температуры изоляции обмоток электрической машины постоянного тока их конструктивная емкость 9 (см. фиг.2) будет изменяться в зависимости от частоты и величины приложенного напряжения источника 8, в соответствии с одним из графиков, представленных на фиг 3. Если шкалу индикатора И в схеме измерения 8 градуируют в °С, в соответствии с одним из графиков на фиг.3, то отсчет температуры изоляции обмоток электрической машины 9 оценивают непосредственно по его показаниям. Если шкалу индикатора И в схеме измерения 8 градуируют в единицах электрической емкости (мкФ), то отсчет температуры изоляции обмоток электрической машины 9 оценивают по графикам, аналогичным с графиками, приведенными на фиг.3.
При использовании предлагаемого устройства в схемах автоматического регулирования систем охлаждения электрических машин сигнал, снимаемый с диагонали указанного измерительного моста, адекватный температуре изоляции обмотки, может быть непосредственно подведен к исполнительному устройству, регулирующему температуру обмотки, например, к схеме управления оборотами электродвигателя вентилятора охлаждения. При этом типовая схема измерения выпрямленного переменного напряжения 8 становится ненужной.
Предлагаемое изобретение позволяет получить:
а) информацию о температуре изоляции обмоток электрических машин без монтажа на дополнительных устройств, например датчиков или скользящих контактов;
б)адекватный температурный сигнал в условиях вибрации, запыленности и действия электромагнитных полей во всех режимах
работы (переходных, установившихся) электрической машины, что позволяет использовать его в системах автоматического регулирования;
в) снижение денежных и трудовых затрат при изготовлении, монтаже и демонтаже устройств для измерения и регулирования температуры изоляции обмоток электрической машины.