Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОРОТКОЗАМКНУТЫХ ВИТКОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ОБМОТКАХ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при определении короткозамкнутых витков в обмотках электрических машин.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является способ определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках (авторское свидетельство СССР №928259, МПК G01R 31/06, 1982 г.). В известном способе определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках подают напряжение изменяющейся частоты, измеряют параметры резонансного контура обмоток и судят о наличии коротких замыканий по частотному максимуму измеряемого параметра.

Напряжение изменяющейся частоты подают на три обмотки таким образом, чтобы цепь замыкалась через распределенные емкости обмоток. При этом в качестве измеряемого параметра резонансного контура, который образован обмотками (индуктивностями и распределенными емкостями обмоток), используют разность напряжений, снимаемых с двух обмоток. При отсутствии дефекта в обмотке имеет место самый низкий частотный максимум, а при наличии короткозамкнутого витка величина первого частотного максимума увеличивается примерно на порядок.

Недостатком известного способа является невысокая достоверность определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках с массивным стальным каркасом. Это объясняется тем, что стальной каркас, являясь мощным короткозамкнутым витком, создает в обмотке большие электрические потери, на фоне которых потери, вызванные единичным короткозамкнутым витком, значительно меньше и зависят от положения короткозамкнутого витка относительно стенок каркаса. Поэтому достоверно обнаружить потери, вызванные короткозамкнутым витком в обмотке, невозможно.

Задачей настоящего изобретения является создание способа, который позволит достоверно выявлять короткозамкнутые витки в обмотках с массивным стальным каркасом, например в соленоидах, в обмотках шаговых двигателей.

Техническим результатом настоящего изобретения является высокая чувствительность к наличию короткозамкнутых витков, что позволяет обнаружить с одинаковой достоверностью как единичный, так и большой массив короткозамкнутых витков вне зависимости от их положения относительно каркаса обмотки. Это объясняется тем, что в качестве измеряемого параметра используют добротность резонансного контура, образованного взаимной индуктивностью обмоток и их распределенными емкостями. Причем взаимная индуктивность обладает свойствами виртуального индуктивного элемента с идеальными параметрами, у которого добротность достигает 10000, тогда как у реальных высококачественных индуктивных элементов добротность не превышает 800.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках, при котором подают напряжение изменяющейся частоты, измеряют параметры резонансного контура обмоток и судят о наличии коротких замыканий по частотному максимуму измеряемого параметра, напряжение изменяющейся частоты подают на одну из обмоток, при этом резонансный контур образуют между двумя обмотками посредством создания магнитной связи между ними и соединения с заземлением двух выводов обмоток, а в качестве измеряемого параметра резонансного контура используют добротность.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена электрическая схема устройства, реализующего способ определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках, на фиг.2 изображена эквивалентная схема включения резонансного контура.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения изменяющейся частоты, измеритель 2 напряжения, измеритель 3 тока, вычислитель 4 добротности и дисплей 5. Генератор 1, измеритель 2 напряжения, измеритель 3 тока соединены с вычислителем 4 добротности, в качестве которого может быть использован микропроцессор. Вычислитель 4 соединен с дисплеем 5. Генератор 1 синусоидального напряжения изменяющейся частоты, измеритель 2 напряжения, измеритель 3 тока, вычислитель 4 добротности и дисплей 5 могут быть конструктивно объединены в виде единого измерительного прибора, например измерителя добротности Е4-11 (Е4-13) или измерителя имметанса Е7-20.

Способ осуществляют следующим образом.

Производят контроль одновременно двух одинаковых электрических обмоток 6, 7, например, шагового двигателя. Обмотки 6, 7 располагают с образованием магнитной связи между ними. Например, размещают обмотки соосно и вблизи, с обеспечением механического контакта между каркасами, или, например, располагают обмотки на общем магнитопроводе и т.п. Два вывода 8, 9 обмоток 6, 7 соединяют между собой и подключают к общему проводу (заземляют). Генератор 1 подключают к выводу 10 обмотки 6. Измеритель 2 напряжения подключают к выводу 10 обмотки 6 и к выводу 11 обмотки 7. Измеритель 3 тока подключают к выводу 11 обмотки 7. Устанавливают частоту, например, 1 кГц и амплитуду напряжения, например, 1 В на выходе генератора 1 и поддерживают выбранные величины на постоянном уровне. Затем производят измерения добротности на установленной частоте. Ток генератора 1, проходя по обмотке 6, создает переменное магнитное поле, взаимодействующее с обмоткой 7. Магнитная связь обмоток 6, 7 характеризуется взаимной индуктивностью, которая обладает свойствами виртуального индуктивного элемента L_m, напряжение на котором измеряется измерителем 2, а ток, проходящий через него, - измерителем 3. Распределенная (паразитная) емкость C₁ между выводами 8, 10 обмотки 6 и распределенная (паразитная) емкость С₂ между выводами 9, 11 обмотки 7 соединены последовательно, подключены параллельно виртуальному индуктивному элементу L_m и образуют резонансный контур, что проиллюстрировано на эквивалентной схеме включения резонансного контура (фиг.2). Вычислитель 4 по сигналам генератора 1, измерителя 2 напряжения, измерителя 3 тока определяет величину добротности резонансного контура, которая отображается на дисплее 5. После этого дискретно изменяют частоту генератора 1 и находят частотный максимум добротности, подавая напряжение переменной частоты на обмотку 6. О дефектах в обмотке судят по частотному максимуму добротности резонансного контура проверяемых обмоток 6, 7. Если ни одна из катушек 6, 7 не содержит короткозамкнутых витков, то величина добротности будет близка к максимуму, а при наличии хотя бы одного короткозамкнутого витка в одной из обмоток 6, 7 величина добротности снизится в несколько десятков раз. Наличие в одной из обмоток 6, 7 короткозамкнутого витка представлено на эквивалентной схеме включения резонансного контура (фиг.2) в виде сопротивления потерь R_пот._{Для обеспечения стабильности показаний измерения целесообразно проводить на частотах вблизи максимума добротности, например, при величинах добротности 0.4-0.7 от максимальной величины.}