×
12.01.2017
217.015.5acf

Результат интеллектуальной деятельности: МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИКИ МЕЖВИТКОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ФУНКЦИЕЙ МЕГОММЕТРА

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002589762
Дата охранного документа
10.07.2016
Аннотация: Изобретение относится к электроизмерительной техник, в частности к устройствам для контроля качества изоляции, характеризуемого ее пробивным напряжением, и может быть использовано в средствах для диагностики состояния изоляции асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра содержит микроконтроллер 1 (МК 1), делитель напряжения 2, управляемый источник опорного напряжения 3, первый ключ 4, индикатор 5, источник постоянного напряжения 6, диагностируемую обмотку электродвигателя 7, второй ключ 8, образцовую индуктивность 9, полупроводниковый диод 10 и конденсатор 11. Второй вывод источника постоянного напряжения 6 подключен к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя 7 и образцовой индуктивности 9, вторые выводы которых соединяются со вторым выводом второго ключа 8, который может находиться либо в «нижнем» положении - подключается диагностируемая обмотка 7, либо в «верхнем» - включаются образцовая индуктивность 9 и анод полупроводникового диода 10, катод которого соединен с первой обкладкой конденсатора 11. Первый вывод второго ключа 8 подключен ко вторым выводам первого ключа 4 и делителя напряжения 2. Вывод управления первого ключа 4 подключен к МК 1, вход управления источника опорного напряжения 3 подключен в выходу широтно-импульсного модулятора МК 1, выход источника опорного напряжения 3 подключен к первому входу аналогового компаратора МК 1, ко второму входу аналогового компаратора МК 1 подключен средний вывод делителя напряжения 2, первый крайний вывод которого соединен с первыми выводами первого ключа 4 и источника постоянного напряжения 6, а также со второй обкладкой конденсатора 11. Индикатор 5 подключен к выходу соответствующего порта МК 1. Измеряемое сопротивление изоляции подключается к обкладкам конденсатора 11. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя за счет организации измерения сопротивления изоляции, т.е. реализации функций мегомметра. 1 ил.

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 всех видов изоляции электродвигателя: межвитковой, межобмоточной, между обмоткой и корпусом, а также измерения сопротивления изоляции.

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 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.

Известно 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.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и принятое авторами за прототип является микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя, содержащее источник постоянного напряжения, микроконтроллер, индикатор, первый управляемый ключ, второй ключ, делитель напряжения, управляемый источник опорного напряжения, диагностируемую обмотку электродвигателя и образцовую индуктивность, причем индикатор подключен к микроконтроллеру, вывод управления первым управляемым ключом подключен к микроконтроллеру, первый вывод этого же ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу микроконтроллера, крайние выводы делителя напряжения подключены к выводам первого управляемого ключа и первому выводу второго ключа, второй вывод которого имеет два положения - «верхнее» и «нижнее» для подключения вторых выводов диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, средний вывод делителя напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, к первому входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения (см. пат. РФ №2546827, кл. G01R 27/26).

Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности: устройство не позволяет измерять сопротивление изоляции между обмотками и между обмоткой и корпусом.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к расширению функциональных возможностей устройства диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя за счет организации измерения сопротивления изоляции, т.е. реализации функций мегомметра.

Технический результат достигается тем, что в микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра, содержащее источник постоянного напряжения, микроконтроллер, индикатор, первый ключ, второй ключ, диагностируемую обмотку электродвигателя, образцовую индуктивность, управляемый источник опорного напряжения и делитель напряжения, причем индикатор подключен к микроконтроллеру, вывод управления первого ключа подключен к микроконтроллеру, первый вывод первого ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу микроконтроллера, крайние выводы делителя напряжения подключены к выводам первого ключа, средний вывод делителя напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, к первому входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения, второй вывод первого ключа подключен к первому выводу второго ключа, второй вывод второго ключа подключен ко второму выводу диагностируемой обмотки электродвигателя, третий вывод второго ключа подключен ко второму выводу образцовой индуктивности, введены полупроводниковый диод и конденсатор, причем ко второму выводу образцовой индуктивности подключен анод полупроводникового диода, катод которого подключен к первой обкладке конденсатора, вторая обкладка которого подключена ко второй клемме источника постоянного напряжения.

Краткое описание чертежей

На чертеже представлена структурная схема микроконтроллерного устройства диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра.

Осуществление изобретения

Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра содержит МК 1, делитель напряжения 2, управляемый источник опорного напряжения 3, первый ключ 4, индикатор 5, источник постоянного напряжения 6, диагностируемую обмотку электродвигателя 7, второй ключ 8, образцовую индуктивность 9, полупроводниковый диод 10 и конденсатор 11.

Второй вывод источника постоянного напряжения 6 подключен к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя 7 и образцовой индуктивности 9, вторые выводы которых соединяются со вторым выводом второго ключа 8, который может находиться либо в «нижнем» положении - подключается диагностируемая обмотка 7, либо в «верхнем» - включаются образцовая индуктивность 9 и анод полупроводникового диода 10, катод которого соединен с первой обкладкой конденсатора 11. Первый вывод второго ключа 8 подключен ко вторым выводам первого ключа 4 и делителя напряжения 2. Вывод управления первого ключа 4 подключен к МК 1, вход управления источника опорного напряжения 3 подключен в выходу широтно-импульсного модулятора (не показан) МК 1, выход источника опорного напряжения 3 подключен к первому входу аналогового компаратора (не показан) МК 1, ко второму входу аналогового компаратора МК 1 подключен средний вывод делителя напряжения 2, первый крайний вывод которого соединен с первыми выводами первого ключа 4 и источника постоянного напряжения 6, а также со второй обкладкой конденсатора 11. Индикатор 5 подключен к выходу соответствующего порта МК 1.

Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра работает следующим образом.

МК 1 устанавливает с помощью внутреннего широтно-импульсного модулятора (не показан) на выходе управляемого источника опорного напряжения 3 заданный уровень опорного напряжения и замыкает ключ 4. Ключ 8 находится в «верхнем» положении, т.е. включена образцовая индуктивность 9. По цепи: второй вывод источника постоянного напряжения 6, индуктивность 9, ключ 4, первый 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 МК 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 «нижнее» положение, т.е. подключена диагностируемая обмотка электродвигателя. По цепи: второй вывод источника постоянного напряжения 6, обмотка электродвигателя 7, ключ 4, первый 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 МК 1 переходит к следующему циклу измерения амплитуды ЭДС самоиндукции. МК 1 снижает напряжение на выходе управляемого источника опорного напряжения 3 и вновь замыкает ключ 4, цикл повторяется до тех пор, пока МК 1 не определит значение амплитуды ЭДС самоиндукции, которое выводит на цифровой индикатор 6. По значению амплитуды ЭДС самоиндукции производится оценка состояния изоляции.

Реализация функции мегомметра осуществляется следующим образом.

Измеряемое сопротивление изоляции подключается к обкладкам конденсатора 11 (на чертеже измеряемое сопротивление не показано). Ключ 8 находится в «верхнем» положении, т.е. включена образцовая индуктивность 9. МК 1 периодически замыкает/размыкает ключ 4, на выводах индуктивности 9 возникают импульсы ЭДС самоиндукции, которая приложена к делителю напряжения 2, а также к аноду полупроводникового диода 10 и ко второй обкладке конденсатора 11. Конденсатор 11 заряжается под действием положительных импульсов ЭДС самоиндукции до определенного значения. Если контролируемое сопротивление изоляции, к которой приложено напряжение конденсатора 11, имеет высокое значение, то напряжение конденсатора 11 будет равно максимальному значению амплитуды импульсов ЭДС самоиндукции. Это значение напряжения МК1 фиксирует, используя ранее описанный алгоритм измерения ЭДС самоиндукции. Если контролируемое сопротивление изоляции, к которой приложено напряжение конденсатора 11, имеет низкое значение, то напряжение конденсатора также будет иметь низкое значение. Таким образом, напряжение на конденсаторе, приложенное к контролируемой изоляции, будет определяться значением сопротивления контролируемой изоляции. Так как МК 1 измеряет напряжение на конденсаторе 11, то по определенному алгоритму МК 1 определяет значение сопротивления контролируемой изоляции, таким образом, реализуется функция мегомметра.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет преимущество - расширены функциональные возможности устройства диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя за счет организации измерения сопротивления изоляции, т.е. реализации функций мегомметра.

Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра, содержащее источник постоянного напряжения, микроконтроллер, индикатор, первый ключ, второй ключ, диагностируемую обмотку электродвигателя, образцовую индуктивность, управляемый источник опорного напряжения и делитель напряжения, причем индикатор подключен к микроконтроллеру, вывод управления первого ключа подключен к микроконтроллеру, первый вывод первого ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу микроконтроллера, крайние выводы делителя напряжения подключены к выводам первого ключа, средний вывод делителя напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, к первому входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения, второй вывод первого ключа подключен к первому выводу второго ключа, второй вывод второго ключа подключен ко второму выводу диагностируемой обмотки электродвигателя, третий вывод второго ключа подключен ко второму выводу образцовой индуктивности, отличающееся тем, что в него введены полупроводниковый диод и конденсатор, причем ко второму выводу образцовой индуктивности подключен анод полупроводникового диода, катод которого подключен к первой обкладке конденсатора, вторая обкладка которого подключена ко второй клемме источника постоянного напряжения.
МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИКИ МЕЖВИТКОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ФУНКЦИЕЙ МЕГОММЕТРА
МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИКИ МЕЖВИТКОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ФУНКЦИЕЙ МЕГОММЕТРА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-17 of 17 items.
10.06.2015
№216.013.52ec

Микроконтроллерный измерительный преобразователь с функцией измерения тока в цепи резистивного датчика

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения неэлектрических величин резистивными датчиками. Микроконтроллерный измерительный преобразователь с функцией измерения тока в цепи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552749
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.09.2015
№216.013.7be6

Микроконтроллерный измерительный преобразователь с управляемым питанием резистивных измерительных цепей методом широтно-импульсной модуляции

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения неэлектрических величин резистивными датчиками. Микроконтроллерный измерительный преобразователь с управляемым питанием резистивных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563315
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.10.2015
№216.013.85a2

Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления, емкости и напряжения в двоичный код

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, емкости и напряжения. Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления, емкости и напряжения в двоичный код содержит четыре резистора, два генератора, управляемые...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565813
Дата охранного документа: 20.10.2015
10.05.2016
№216.015.3d54

Микроконтроллерный измерительный преобразователь для фотоплетизмографического датчика пульса

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для диагностики частоты пульса пациента. Микроконтроллерный измерительный преобразователь для фотоплетизмографического датчика пульса содержит микроконтроллер, светодиод, фотоприемник, RC-фильтр, первый и второй резисторы....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583148
Дата охранного документа: 10.05.2016
13.01.2017
№217.015.90ce

Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивных и емкостных датчиков с передачей результата преобразования по радиоканалу

Изобретение относится измерительным информационным системам, в частности к системам для измерения емкости и сопротивления и может быть использовано для измерения неэлектрических величин резистивными и емкостными датчиками в беспроводных системах контроля и управления. Микроконтроллерный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603937
Дата охранного документа: 10.12.2016
04.04.2018
№218.016.3299

Микропроцессорное устройство диагностики изоляции электродвигателя по эдс самоиндукции с функцией мегомметра

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности, к устройствам для контроля качества изоляции, характеризуемого ее пробивным напряжением, и может быть использовано в средствах для диагностики состояния изоляции асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645449
Дата охранного документа: 21.02.2018
04.04.2018
№218.016.3466

Микроконтроллерный датчик пульса с передачей информации по радиоканалу

Изобретение относится к медицинской технике, а именно для измерения частоты пульса пациента. Микроконтроллерный датчик пульса с передачей информации по радиоканалу содержит микроконтроллер, светодиод, фотоприемник, RC-фильтр, первый, второй, третий и четвертый резисторы, причем первый вывод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646131
Дата охранного документа: 01.03.2018
Showing 21-29 of 29 items.
06.06.2019
№219.017.7488

Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления резисторных датчиков в двоичный код с функцией самодиагностики

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения неэлектрических величин резистивными датчиками. Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления резистивных датчиков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690517
Дата охранного документа: 04.06.2019
21.08.2019
№219.017.c1e7

Микроконтроллерное измерительное устройство емкости для встраиваемых вычислительных систем

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения физических величин емкостными датчиками, и может быть использовано во встраиваемых вычислительных системах контроля и управления. Технический результат заключается в повышении точности преобразования и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697715
Дата охранного документа: 19.08.2019
01.09.2019
№219.017.c50e

Микроконтроллерное измерительное устройство емкости для встраиваемых вычислительных систем контроля и управления

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения физических величин емкостными датчиками, и может быть использовано во встраиваемых вычислительных системах контроля и управления. Микроконтроллерное измерительное устройство емкости для встраиваемых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698492
Дата охранного документа: 28.08.2019
23.02.2020
№220.018.0516

Способ определения параметров многоэлементных двухполюсников

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к способам определения параметров двухполюсников. Сущность способа заключается в проведении трех этапов измерений. На перовом и втором этапах измерений на исследуемые двухполюсники подают скачок постоянного напряжения Е,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714954
Дата охранного документа: 21.02.2020
25.04.2020
№220.018.19b0

Микроконтроллерное устройство измерения емкости для систем контроля и управления

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения физических величин емкостными датчиками, и может быть использовано во встраиваемых вычислительных системах контроля и управления. Микроконтроллерное измерительное устройство емкости для систем контроля и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002719790
Дата охранного документа: 23.04.2020
12.07.2020
№220.018.3227

Ацп с использованием переходного процесса в rc-цепи

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровым преобразователям и может быть использовано в цифровых системах для измерения аналоговых величин. Технический результат - повышение точности. АЦП с использованием переходного процесса в RC-цепи содержит (фиг.)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726292
Дата охранного документа: 10.07.2020
26.05.2023
№223.018.7066

Микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости для диэлькометрических usb влагомеров зерна

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения физических величин емкостными датчиками. Микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости для диэлькометрических USB влагомеров зерна содержит резисторы 1 и 2, реле 3 электромагнитное, диод 4...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002796213
Дата охранного документа: 17.05.2023
27.05.2023
№223.018.71e9

Информационно-измерительная система мониторинга почвенной эмиссии со в атмосферу

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения интенсивности почвенного дыхания. Сущность изобретения состоит в следующем. Информационно-измерительная система мониторинга почвенной эмиссии СО в атмосферу содержит герметичную камеру в форме...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002796117
Дата охранного документа: 17.05.2023
06.06.2023
№223.018.7956

Устройство измерения емкости для диэлькометрических влагомеров семян сельскохозяйственных культур

Изобретение относится к измерению физических величин емкостными датчиками и может быть использовано во встраиваемых вычислительных системах контроля и управления. Технический результат: расширение функциональных возможностей, повышение точности определения диэлектрических свойств контролируемых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002747515
Дата охранного документа: 06.05.2021
+ добавить свой РИД