27.06.2013
216.012.5240

СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ В МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЕ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля изоляции обмоток электрических машин, работающих в составе мехатронных систем на основе инверторных электроприводов. В предложенном способе контроля сопротивления изоляции обмоток электродвигателя в мехатронной системе производят многократную коммутацию двух ключей, принадлежащих одной из фаз («стоек») инвертора, или всех ключей инвертора непосредственно в рабочем режиме, в соответствии с алгоритмом широтно-импульсной модуляции (ШИМ) или 180°-ного управления («шестипульсного режима»), а контроль состояния изоляции обмоток электродвигателя производят по падению напряжения на дополнительном резисторе, включенном между средней точкой двух последовательно соединенных резисторов, подключенных свободными выводами к шинам питания инвертора, и землей (корпусом). При этом каждый из последовательно соединенных резисторов шунтирован конденсатором. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей мехатронной системы и повышение быстродействия контроля состояния изоляции обмоток электродвигателя непосредственно в ее рабочем режиме. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля изоляции обмоток электрических машин, работающих в составе мехатронных систем на основе инверторных электроприводов.

Известен способ контроля изоляции обмоток электрических машин с помощью измерительных приборов типа мегомметра [Байда Л.И. и др. Электрические измерения: Учебник для вузов. Под ред. А.В.Фремке, Е.М.Душина. Л. Энергия. 1980. - 390 с.], согласно которому на исследуемую обмотку подают относительно заземляющего проводника («земли», «корпуса») высоковольтное испытательное напряжение и по измеренному току утечки судят о качестве изоляции обмотки.

Однако недостатком данного способа является то, что при всей очевидности положительных качеств его трудно применить в мехатронной системе, часто представляющей собой электромеханический конструктивный модуль без доступа к обмоткам электродвигателя или без отсоединения электродвигателя от силового полупроводникового инвертора (коммутатора). Кроме того, невозможно производить оперативный контроль изоляции обмоток в рабочем режиме мехатронной системы.

Известен также способ предварительного контроля изоляции обмоток электродвигателя, реализованный в устройстве, содержащем две R-C-цепи, каждая из которых включена между фазным проводом и нейтралью, связанной с «землей» («корпусом») [Р.И.Дудкин, А.П.Живило. Устройство для предварительного контроля изоляции обмоток трехфазного электродвигателя / А.с. №549854, H02H 7/00, G01R 27/18. Опубл. 05.05.77 в БИ №9]. При этом полный заряд на конденсаторах происходит лишь в случае исправной изоляции обмоток и фиксируется пороговым элементом, разрешающим включение электродвигателя на сетевое напряжение. В случае утечки тока на «землю» напряжение на конденсаторах шунтируется низким сопротивлением изоляции и электродвигатель не включается.

Однако недостатком данного способа является наличие дополнительных высоковольтных конденсаторов переменного тока, высокоомных высоковольтных резисторов и схемы порогового устройства, усложняющих реализацию способа контроля состояния изоляции. Кроме того, в случае отсутствия нулевого провода, что часто наблюдается в мехатронных системах или в сетях с изолированной нейтралью, реализация такого способа усложняется.

Кроме того, известен способ контроля межобмоточной изоляции в мехатронной системе, содержащей источник сетевого напряжения, управляемый выпрямитель, инвертор и электродвигатель переменного тока [Система и метод проверки сопротивления межобмоточной изоляции. Патент США №2009/0251154 А1. Опубл. 8.10.2009], являющийся прототипом предлагаемого изобретения, заключающийся в том, что перед включением электродвигателя в работу однократно коммутируют (включают) один из транзисторных ключей инвертора и контролируют изменение напряжения относительно земли (корпуса) на двух последовательно соединенных резисторах, подключенных к шинам цепи постоянного тока инвертора, общая точка которых соединена с землей (корпусом).

Однако недостатком данного способа являются ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия контроля изоляции в рабочем режиме, а также низкое быстродействие определения критического состояния изоляции вследствие больших постоянных времени используемых R-C-цепей.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей мехатронной системы и повышение быстродействия контроля состояния изоляции обмоток электродвигателя непосредственно в ее рабочем режиме.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе контроля межобмоточной изоляции в мехатронной системе, заключающемся в том, что коммутируют один из транзисторных ключей инвертора, к шинам постоянного тока которого подключены два последовательно соединенных инвертора, производят многократную коммутацию двух ключей, принадлежащих одной из фаз («стоек») инвертора, или всех ключей инвертора непосредственно в рабочем режиме, в соответствии с алгоритмом широтно-импульсной модуляции (ШИМ) или 180°-ного управления («шестипульсного режима»), а контроль состояния изоляции обмоток электродвигателя производят по падению напряжения на дополнительном резисторе, включенном между средней точкой двух последовательно соединенных резисторов, подключенных свободными выводами к шинам питания инвертора, и землей (корпусом). При этом каждый из последовательно соединенных резисторов может быть шунтирован конденсатором.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ контроля сопротивления изоляции электродвигателя в мехатронной системе.

Устройство содержит электродвигатель 1, подключенный через ключи 2-7 инвертора 8 к шинам 9, 10 питания инвертора, к которым подключен компенсирующий конденсатор 11. Между шинами 9, 10 питания инвертора 8 включены последовательно соединенные резисторы 12, 13. Между общей точкой соединения резисторов 12, 13 и землей (корпусом) 14 включен резистор 15, являющийся датчиком тока утечки в электродвигателе 1. Сигнал с резистора 15 обрабатывается схемой 16 контроля. Резисторы 12, 13 могут быть шунтированы конденсаторами 17, 18. Резистор 19 характеризует сопротивление утечки между обмотками электродвигателя 1 и землей (корпусом) 14.

Инвертор 8 может быть выполнен на любых транзисторных ключах, например MOSFET или IGBT [Г.C.Зиновьев. Основы силовой электроники: Учебное пособие. Новосибирск. Изд-во НГТУ, 2003. - 664 с.]. Схема 16 контроля может быть составной частью микропроцессорной системы управления или являться самостоятельной пороговой схемой индикации.

Способ контроля сопротивления изоляции электродвигателя в мехатронной системе осуществляется следующим образом.

При включении инвертора 8 в рабочий режим на обмотках электродвигателя 1 формируются напряжения в соответствии с алгоритмом ШИМ или классического 180°-ного управления («шестипульсного режима»). В случае, если в электродвигателе 1 сопротивление изоляции обмоток (резистор 19) становится ниже критического уровня, на дополнительном резисторе 15 сразу же выделится переменный сигнал, который может быть обработан схемой 16 контроля с функцией предупреждения оператора или отключения электродвигателя 1. Шунтирование резисторов 12, 13 конденсаторами 17, 18 позволяет получить на резисторе 15 сигнал большей амплитуды, относительно случая, когда в схеме присутствуют лишь резисторы 12, 13. При этом каждая стойка инвертора 8 работает с емкостным делителем, состоящим из конденсаторов 17, 18, по схеме полумостового инвертора. Работа стоек инвертора 8 по отдельности, например, при коммутации транзисторов 2, 5 может быть предпринята и до включения электродвигателя 1 в работу, как это реализовано в прототипе. Следует отметить, что наряду с конденсатором 11 большой емкости в цепи постоянного тока инверторов присутствуют, как правило, и конденсаторы 17, 18, выполняя функцию фильтрации высокочастотных помех и замыкания реактивной составляющей от фронтов импульсов при переключении ключей инвертора. Емкость таких конденсаторов невелика и обычно на три порядка меньше емкости конденсатора 11, выполняющего функции сглаживания низкочастотных пульсаций выпрямителя и компенсации реактивной энергии нагрузки.

Таким образом, согласно предложенному способу контроль сопротивления изоляции обмоток электродвигателя можно производить не только перед включением мехатронной системы, но и в ее рабочем режиме, используя информативные свойства инвертора [А.Г.Гарганеев. Информативные свойства инверторов в электромеханике // Электричество. 2001. №12]. При этом за счет дополнительного использования конденсаторов фильтра в цепи постоянного тока инвертора и ввиду этого фактического наличия в мехатронной системе полумостовых схем инверторов расширяются функциональные возможности системы, повышается уровень сигнала и быстродействие при контроле состояния изоляции обмоток электродвигателя в мехатронной системе.


СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ В МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЕ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 22.
10.01.2013
№216.012.1a78

Способ управления статическими стабилизированными источниками переменного напряжения, работающими параллельно на общую нагрузку

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии. Измеряют мгновенное значение общего напряжения и мгновенные значения выходных токов источников, преобразуют их из трехфазной abc-системы координат во вращающуюся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472268
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a79

Способ управления статическими стабилизированными источниками переменного напряжения, работающими параллельно на общую нагрузку при ее несимметрии

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления параллельно работающими на общую нагрузку статическими источниками. В предложенном способе управления, основанном на преобразовании мгновенных значений напряжения на общей нагрузке и выходных токов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472269
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a85

Способ управления статическими стабилизированными источниками переменного напряжения, работающими параллельно на общую нагрузку

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии или систем гарантированного электропитания. Технический результат - повышение точности заданного распределения тока нагрузки между параллельно работающими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472281
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.02.2013
№216.012.289a

Способ повышения качества электрической энергии

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение симметрии напряжений и стабилизация параметров прямой последовательности напряжения питающей сети. Согласно способу измеряют мгновенные значения трехфазного напряжения сети и преобразуют их из трехфазной abc-системы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475914
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.11.2013
№216.012.8022

Способ управления устройством компенсации реактивной мощности в питающей сети

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении качества электрической энергии за счет исключения в сетевом токе гармонических составляющих, генерируемых нелинейной нагрузкой без применения дополнительных силовых фильтрующих LC-цепей. Согласно способу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498475
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.02.2014
№216.012.a3e1

Интегрирующее устройство синхронизации

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может использоваться в системах управления тиристорными выпрямителями, выполненными по трехфазной нулевой или мостовой схемах. Технический результат заключается в осуществлении стабильных синхронизирующихся импульсов для системы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507668
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3e2

Регулятор переменного напряжения

Изобретение относится к области полупроводниковой преобразовательной техники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного переменного напряжения, причем качество входного и выходного токов остается высоким. Технический результат заключается в создании...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507669
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3e3

Система генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока для летательных аппаратов. Система содержит синхронный генератор без вывода нулевого провода с возбуждением от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507670
Дата охранного документа: 20.02.2014
10.03.2014
№216.012.aa65

Способ управления инвертором напряжения в составе системы генерирования электрической энергии переменного тока в режимах перегрузки

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока или систем гарантированного электропитания переменного тока. Технический результат заключается в снижении массы и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509336
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.04.2014
№216.012.b919

Система генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока с инвертором напряжения

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока повышенного напряжения для летательных аппаратов. Предложенная система генерирования электрической энергии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513113
Дата охранного документа: 20.04.2014
Показаны записи 1-10 из 23.
10.01.2013
№216.012.1a78

Способ управления статическими стабилизированными источниками переменного напряжения, работающими параллельно на общую нагрузку

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии. Измеряют мгновенное значение общего напряжения и мгновенные значения выходных токов источников, преобразуют их из трехфазной abc-системы координат во вращающуюся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472268
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a79

Способ управления статическими стабилизированными источниками переменного напряжения, работающими параллельно на общую нагрузку при ее несимметрии

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления параллельно работающими на общую нагрузку статическими источниками. В предложенном способе управления, основанном на преобразовании мгновенных значений напряжения на общей нагрузке и выходных токов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472269
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a85

Способ управления статическими стабилизированными источниками переменного напряжения, работающими параллельно на общую нагрузку

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии или систем гарантированного электропитания. Технический результат - повышение точности заданного распределения тока нагрузки между параллельно работающими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472281
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.02.2013
№216.012.289a

Способ повышения качества электрической энергии

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение симметрии напряжений и стабилизация параметров прямой последовательности напряжения питающей сети. Согласно способу измеряют мгновенные значения трехфазного напряжения сети и преобразуют их из трехфазной abc-системы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475914
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.11.2013
№216.012.8022

Способ управления устройством компенсации реактивной мощности в питающей сети

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении качества электрической энергии за счет исключения в сетевом токе гармонических составляющих, генерируемых нелинейной нагрузкой без применения дополнительных силовых фильтрующих LC-цепей. Согласно способу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498475
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.02.2014
№216.012.a3e1

Интегрирующее устройство синхронизации

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может использоваться в системах управления тиристорными выпрямителями, выполненными по трехфазной нулевой или мостовой схемах. Технический результат заключается в осуществлении стабильных синхронизирующихся импульсов для системы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507668
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3e2

Регулятор переменного напряжения

Изобретение относится к области полупроводниковой преобразовательной техники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного переменного напряжения, причем качество входного и выходного токов остается высоким. Технический результат заключается в создании...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507669
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3e3

Система генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока для летательных аппаратов. Система содержит синхронный генератор без вывода нулевого провода с возбуждением от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507670
Дата охранного документа: 20.02.2014
10.03.2014
№216.012.aa65

Способ управления инвертором напряжения в составе системы генерирования электрической энергии переменного тока в режимах перегрузки

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока или систем гарантированного электропитания переменного тока. Технический результат заключается в снижении массы и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509336
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.04.2014
№216.012.b919

Система генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока с инвертором напряжения

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока повышенного напряжения для летательных аппаратов. Предложенная система генерирования электрической энергии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513113
Дата охранного документа: 20.04.2014

Похожие РИД в системе