Регулятор нагрева пропитываемых обмоток электрических машин

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик о 1991385 г Ф(61)Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 040381 (21) 3257321/18-24С ПРИСОЕДИНЕИИЕМ за ЯВКИ Йо -(23) Приоритет -Опубликовано 230183, Бюллетень Йо 3 ЩМ. Ка. 6 05 Р 23/19 Государствеиивй комитет СССР яо дедам изобретений и отирвтий(088.8 ) Дата опубликования описания 23.01. 83 Е.А.Рубинштейн и И,Ф.Кириленко .ерш,1.-"с,-";, .Всесоюзный научно-исследовательский и проекно-,",конструкторский институт технологии электромааищостроенин,щьи щ(54 ) РЕГУЛЯТОР НАГРЕВА ПРОПИТЫВАЕМЫХ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН20 Изобретение относится к электротехнике, а именно к технологии изготовления электрических машин, в частности, к оборудованию для токового нагрева обмоток электрических машин в процессе их пропитки .и герметизации на многопозиционных пропиточных установках.Известен регулятор нагрева обмоток электрических машин, содержащий регулируемый силовой блок питания нагреваемых обмоток, измерительный блок, блок опроса температурного состояния обмоток, блок сравнения, блок управления, датчик температуры окружающей среды и задатчик температуры нагрева обмотокВ этом регуляторе датчиком температуры служит сама обмотка. Температура обмОтки находится по логарифму сопротивления, определяемому как разность логарифмов.постоянного тока, протекающего по обмотке, и падения напряжения на нейПри этом логарифм сопротивления, определяемый при температуре окружа-, ющей среды. (перед нагревом обмотки), записывается в запоминающем устройстве и служит начальной точкой отсчета при определении температуры обмотки в процессе ее нагрева, а 30 также программой угла открывания.тиристоров в цепи тока, греющего обмотку статора 1)Недостатком регулятора является невысокая точность определения температуры обмотки вследствие необходимости аппроксимации логарифмической характеристики прямыми отрезками.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор нагрева пропитываемых обмоток электрических машин, который содержит силовой регулируемый блок питания обмоток, датчик температуры окружающей среды, эадатчик температуры нагрева обмоток, задатчик интенсивности нагрева обмоток, блок опроса температурного состояния обмоток, измерительный блок, состоящий из источника стабилизированного тока, масштабирующего преобразователя и блока памяти, блок управления и блок сравнения 1,2 3.Недостатком известного регулятора является ограниченность диапазона контролируемых значений активных сопротивлений обмоток при соблюдении необходимой точности измерения температуры, .так как при протеканиипо обмотке стабилизированного тока неизменной величины максималЬная погрешность измерения падения напряжения на ней, обусловленная методом измерения, обратно пропорциональна отношению измеряемого сопротивления к максимальному.Целью изобретения является расширение диапазОна контролируемых значений активных сопротивлений обмото статоров.Указанная цель достигается тем, что в регулятор нагрева пропитываемых обмоток электрических машин, содержащий силовой регулируемый блок питания обмоток, датчик и задатчик температуры, подключенные соответст- венно через первый и второй ключевые элементы к первому входу блока сравнения, стабилизированный источник тока, выход которого через третий ключевой элемент соединен с нагреваемой обмоткой, блок памяти, выполненный в виде переменного резистора и приводного устройства, кинематически связанного с подвижным контактом переменного резистора, а также масштабный усилитель, вход которого через последовательно включенные четвертый ключевой элемент и пере-,.менный резистор блока памяти подключен к нагреваемой обмотке, а выходк второму входу блока сравнения, выход которого соединен с входом блока управления, первый выход которого соединен с входом приводного устройства блока памяти, второй выход - с первым входом пятого ключевого элемента и с входом блока опроса, выход которого соединен с управляющими входами первого, второго, третьего четвертого и пятого ключевых элементов,введен дополнительный блок памяти, выполненный в виде второго приводного устройства и эадатчиков ста. билизированного тока и интенсивности нагрева, входами кинематически связанных с выходом второго приводного устройства, вход которого соединен с третьим выходом блока управления, при этом выход эадатчика стабилизированного тока соединен с управляющим входом источника стабилизированного тока, а выход задатчика интенсивности нагрева - с вторымвходом пятого ключевого элемента.Введение дополнительного блокапамяти, содержащего приводное устройство и задатчик стабилизированного тока, и их связи между собой и с задатчиком интенсивности нагрева обмоток и источником стабилизированного тока позволяет применять один и тот же тип регулятора для нагрева обмоток, значения сопротивлений которых меняются в широких пределах, поскольку при данном методе измерения активного сопротив. ления относительная погрешность измерения минимального сопротивленияминвмакс м н раз больше погрешности йзмеренйя максимального сопротивления Й д ,а применение раз 5 личных значений тока позволяет вр" раз расширить диапазон измеряемых сопротивлений, где.Я - допустимая относительная погрешность измерения сопротивления, и - число уставок стабилизированного тока,На чертеже представлена функциональная .схема регулятора токовогонагрева пропитываемых обмоток электрических машин,Регулятор содержит силовой регулируемый блок 1 питания обмоток,датчик 2 температуры окружающей среды,задатчик 3 температуры нагрева обмоток, задатчик 4 интенсивности нагрева обмоток, блок 5 сравнения, блокб управления, блок 7 опроса, дополнительный блок 8 памяти, состоящий изприводного устройства 9 и механически связанного с ним задатчика 10255 стабилизированного тока, блок 11 памяти, состоящий иэ приводного устройства 12 и переменного резистора 13,подвижный, контакт которого механически связан с приводным устройством 12,Кроме того, в регулятор входитстабилизированный источник 14 тока,масштабный усилитель в виде преобразователя 15, измерительный прибор 16для визуального отсчета текущей температуры, представленной пропорцио 35 нальным ей напряжением, первый, второй, третий, четвертый, пятый ключевые элементы 17-21.Выход блока 1 питания подключенк нагреваемой обмотке 22.40 Выход блока 5 сравнения подключенк входу блока б управления, связанного своими выходами: первым - с приводным устройством 12 блока 11 памяти, вторым - с блоком 7 опроса,45 а третьим - с приводным устройствомдополнительного блока 8 памяти, приэтом выходы блока 7 опроса соединены с управляющими входами третьегоключевого элемента 19 в цепи источника 14 стабилизированного тока,четвертого ключевого элемента 20 вцепи входа масштабного преобразователя 15, первого 17 и второго 18ключевых элементов, коммутирующихсоответственно выходы датчика 2 температуры окружающей среды и задатчика 3 температуры нагрева обмотокэлектрической машины на первый входблока 5 сравнения, и пятого ключевого элемента 21 в цепи управлениясилового регулируемого блока 1 питания обмоток, к выходу которого подключены нагреваемые обмотки электрической машины.Задатчик 10 тока соединен с исб 5 точником 14 стабилизированного тока,а задатчик 4 интенсивности нагрева- через ключевой элемент 21 с силовым регулируеьым блоком 1 питания обмоток. Вход масштабного преобразователя 15 через переменный резистор . 13 и четвертый ключевой элемент 20 5 подключен к.нагреваемой обмотке 22, а выход - к входу блока 5 сравнения и входу измерительного прибора 16,Блок 7 опроса, в случае нагрева одного статора, представляет собой 10 мультивибратор, запускаемый от блока б управления, к выходу которого. через усилитель подключен ключевой; элемент ( реле ), содержащий ключи (,замыкающие и раэмыкающие контакты) 15 17 - 21.Назначение блока опроса - с заданным тактом управлять ключами 17 - 21 для перевода обмотки статора с режима нагрева в режим измерения ее температурного состояния.В случае нагрева и статоров на П-позиционной пропиточной установке к выходу мультивибратора дополнительно подключается кольцевой счетчик - распределитель импульсов емкостью . П единиц, к выходу которого подключено и упомянутых ключевых элементов, поочередно переводящих обмотки И статоров иэ режима нагрева в режим измерения температуры состояния.Масштабный преобразователь 15 представляет собой дифФеренциальный усилитель постоя -;ного тока УПТ), коэффициент передачи которого изменяется посредством резистора 13 в зависимости от значения активного сопротивления нагреэаемой обмотки 22 статора.Масштабный преобразователь 15 реа лизует зависимостьО - 0вь о т , .О45 где ОЬ,- напряжение, пропорциональное температуре нагреваемой обмотки;,К= о, - коэффициент пропорциональностио - температурный коэффициент материала обмоткиОо, О - падения напряжения на обмотке соответственно приООС и текущей температуре;То - температура.До нагрева определяется активное сопротлвление обмотки, имеющей температуру окружающей среды, после чего 6 О обмотка подключается к силовому регулируемому блоку питания.В процессе нагрева периодически осуществляется кратковременное отключение обмотки от силового регули руемого блока питания и измерение ее активного сопротивления. По текущему и начальному значениям активного сопротивлейия обмотки определяется ее текущая температура, которая сравнивается с заданной, В зависимости от результата сравнения продолжается либо прекращается нагрев обмотки до следующего измерения ее температуры.Устройство работает следующим образом.При подаче напряжения с блока 7 опроса подается сигнал на пятый ключевой элемент 21, который размыкает цепь управления силового регулируемого блока 1 питания обмоток. Последний закрывается и разрывает цепь прохождения тока от блока 1 питания обмоток по обмоткам 22 электрической машины. Одновременно от блока 7 опроса подается сигнал на открывание ключевыхэлементов 19 и 20, через которые кобмотке электрической машины 22 под-.ключается стабилизированный и.точник14 тока и вход масштабного преобразователя 15, а также на открываниеключевого элемента 17.К входу масштабного преобразователя 15 прикладывается полное падениенапряжения на обмотках 22 машины.Снимаемое с выхода масштабногопреобразователя 15 и поступающее наодин из входов блока 5 сравнения напряжение в этом случае заведомо меньше напряжения, поступающего на второйвход блока 5 сравнейия от датчика2 температуры, пропорциональноготемпературе окружающей среды, На выходе блока 5 сравнения появляетсясигнал, который через блок б управления поступает на включение приводного устройства 9 задатчика 10тока, блока 8 памяти, определяющегозначение трка на выходе источника.14 стабилизированного тока,Приводное устройство 9 изменяетсостояние задатчика 10 тока и, следовательно, увеличивает значение тока стабилизированного источника 14тока до тех пор, пока напряжение навыходе масштабного преобразователя15, подаваемое на первый вход блока5 сравнения не станет больше напряжения, поступающего на второй входблока 5 сравнения от датчика 2 температуры окружающей среды.Одновременно с изменением состояния задатчика 10 тока изменяетсяпройорционально сопротивлению обмотки 22 электрической машины уставка,задатчика 4 интенсивности нагреваблока 1 питания обмоток.Задатчнк 4 интенсивности нагревавыполнен в виде переменного реэистора, подвижной контакт которого при 991385кием этого сигнала прекращается работа приводного устройства 9, и снебольшой выдержкой времени, достаточной для затухания переходного процесса, с блока 6 подается третья ко манда на включение приводного устройства 12 блока 11 памяти точного отсчета.Команда существует до тех пор,пока происходит процесс точного за О поминания сопротивления обмотки,описанный выше. Действие данной команды прекращается сигналом от блока5 сравнения после окончания процесса точного запоминания.15 Одновременно с прекращением действия этой команды прекращается и команда, запрещающая работу мультивибра.ора и счетчика блока 7 опроса.Таким образом, три команды, поступающие с блока 6 управления, различныпо назначению и разнесены во времени.Равенство напряжений на обоихвходах блока 5 сравнения указываетна установление на выходе масштабного преобразователя 15 напряжения, пропорционального в выбранном масштабетемпературе окружающей среды. водится в движение посредством приводного устройства 9,Сигнал, снимаемый с потенциометра, через ключ 21 поступает на входсистемы импульсно-фазового управления тиристорами силового блока 1питания и определяет напряжение наего выходе, а следовательно, и интенсивность нагрева обмотки 22.Значение сигнала, снимаемого спотенциометра, пропорционально углуповорота вала приводного устройства9, который в свою очередь пропорционален начальному сопротивлениюобмотки 22 нагреваемого статора.После того как напряжение на первом входе блока 5 сравнения станетвыше напряжения на его втором входе,на выходе блока 5 сравнения появляется сигнал, поступающий на блок6 управления и с выхода последнегопоступают команды на отключение приводного устройства 9 задатчика 10стабилизированного тока и задатчика 4 интенсивности нагрева и на включение привода блока 11 памяти точночго отсчета. Привод включается и перемещает движок переменного резистора 13, увеличивая сопротивление вовходной цепи масштабного преобразователя до тех пор, пока напряжениена выходе последнего не станет равным напряжению, поступающему наблок 5 сравнения от датчика 2 температуры окружающей среды.Блок 6 управления является логическим устройством, формирующим последовательность трех выходных командсигналов ), необходимых для осуществления процесса запоминания начального сопротивления обмотки статорав холодном состоянии ) и процессанагрева.После того как статор установленв приспособление и подключен к зажимам регулятора нагрева, по команде"Пуск" с блока 6 управления поступает команда на затормаживание работы мультивибратора и приведение висходное положение кольцевого счетчика в блоке 7 опроса, а также наотключение цепей управления тиристоров силового блока 1 питания черезключ 21. ( Эта команда сохраняетсядо конца измерения сопротивления обмотки статора в холодном состоянии.).С небольшой выдержкой времени,достаточной для обработки предыдущей команды, с блока 6 подаетсявторая команда на приведение в действие привода блока 8 памяти. Этакоманда действует до тех пор, покане выполнится процесс грубого определения и запоминания сопротивления обмотки статора в холодном состоянии,т.е. до появления сигнала на выходеблока 5 сравнения об окончании процесса грубого запоминания. С появле 30 35 40 45 50 55 бО 65 При равенстве напряжений на обоих входах блока 5 сравнения сигнална его выходе становится равным нулюи с выхода блока 6 управления подаются команды на выключение приводаблока 11 памяти, закрывание ключевыхэлементов 17, 19 и 20 сигналом сблока 7 опроса, подключение цепи блока 1 питания обмоток к выходу блока8 памяти через ключевой элемент 21 инаоткрывание ключевого элемента 18для перестройки уставки в задатчике3 температуры.Приводное устройство 9 с потенциометрами задатчика 4 интенсивностинагрева и задатчика 10. стабилизированного.тока является запоминающимустройствомблок 8 памяти ), поскольку угол поворота его вала, установленный в процессе уравнивания сигналов на блоке 5 сравнения, до концанагрева обмотки статора 22 остаетсянеизменным, Собственно привбдноеустройство 9 в блоке 8 памяти, равнокак и приводное устройство 12 в блоке 11 памятй,. представляет собойэлектродвигатель со своим устройством управления,В результате переключений обмотка22 электрической машины ключевымиэлементами. 19 и 20 отключается отисточника 14 стабилизированного тока и масштабного преобразователя 15,ключевым элементом 21 подключаетсяк блоку 1 питания обмоток, напряжение на выходе которого пропорционально сопротивлению обмотки статора.Кроме того, к входу блока 5 сравнения ключевым элементом 18 подключается задатчик 3 температуры, с выхода которого поступает напряжение, пропорциональное заданной температуре нагрева обмотки.. Поскольку обмотка 22 электрической машины подключена к блоку 1 питания обмоток, происходит ее нагрев в течение времени, заданного блоком 7 опроса. По истечении этого времени сблока 7 опроса поступает вигнал на отключение ключевого элемента 21 и открывание ключей 19 и 20. Обмотка 22 электрической машины отключается от блока 1 питания обмоток и подключается к источнику 14 стабилизированного тока, а масштабный преобразователь 15 - к обмотке 22 электрической машины. Одновременно подается сигнал на измерение цифровым вольтметром напряжения на выходе масштабного преобразователя 15. Для удобства считывания показаний шкала вольтметра отградуирована в оС.В результате нагрева обмотки 22 электрической машины напряжение на. выходе масштабного преобразователя 15 становится пропорциональным ее температуре. Если это напряжение меньше поступающего на блок 5 сравнения от задатчика 3 температуры, на выход блока 5 сравнения сигнал не поступает, и по истечении времени замера, определяемого блоком 7 опроса, снова закрываются ключи 19 и 20 и включается ключ 21. Нагрев об.мотки продолжается до следующего замера. Описанный процесс продолжается до тех пор, пока напряжение. на выходе масштабного преобразователя 15 не станет равным или большим напряжения, поступающего на блок 5 сравнения от задатчика 3 температуры, что соответствует нагреву обмотки до заданной или несколько более высокой температуры. В этом случае на выходе блока 5 сравнения появляется сигнал, отключающий ключ 21 и, следовательно, нагреваемую обмотку от блока 1 питания обмоток. Обмотка остается отключенной до следующего опроса. Нагрев продолжается в течение времени, определяемого технологическим циклом пропитки обмотки. При необходимости уставки задатчика 3 температуры могут изменяться в соответствии с технологическим циклом пропитки от внешних устройств.Использование стабилизированного источника тока с управляемым через запоминающее устройство регулятором уставки тока расширяет функциональные возможности установки й повышает точность измерения температуры,Устройство может быть применено при изготовлении электрических машинразличных конструкций и катушек электрических аппаратов с медными и алюминиевыми проводами. Формула изобретения стабилизированного тока соединен с управляющим входом источника стабилизированного тока, а выхоД задатчикаинтенсивности нагрева - с вторым входом пятого ключевого элемента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 55 1. Авторское свидетельство СССР9 589626, кл. Н 01 В 19/02, 1973. 2, Авторское свидетельство СССРР 723536, кл. С 05 Э 23/19, 1980( прототип ). Регулятор нагрева пропитываеьыхобмоток электрических машин, содержащий сиМовой регулируемый блок пи О тания обмоток, датчик температуры окружающей среды и задатчик температуры,подключенные соответственно черезпервый и второй ключевые элементы кпервому входу блока сравнения, ста билизированный источник тока, выходкоторого через третий ключевой элемент соединен с нагреваемой обмоткой,блок памяти, выполненный в виде переменного резистора и приводного 20 устройства, кинематически связанного с подвижным контактом переменного резистора, а также масштабный усилитель, вход которого через последовательно включенные четвертый клю 25 чевой элемент и переменный резисторблока памяти подключен к нагреваемойобмотке, а выход - к второму входублока сравнения, выход которого соединен с входом блока управления, первый выход которого соединен с входомприводного устройсва .блока памяти,а второй выход - с первым входом пятого ключевого элемента и к входамблока опроса температурного состояния,выход которрго соединен с управлякарфми входами первого, второго, третьего, четвертого ипятого ключевыхэлементов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью. расширения диапазона контролируемых значений актив ных сопротивлений обмоток, устройство содержит дополнительный блок па-мяти, выполненный в виде второгоприводного устройства и задатчиковстабилизированного тока и интенсив ности нагрева, входами кинематически связанных с выходом второго приводного устройства, вход которогосоединен с третьим выходом блока уп"равления, при этом выход задатчика991385 Составитель В.ГулеевКугрышева Техред И.Гайду КорреИакаренк Редак Закаэ 131/65ВНИИПИ писно 035, Мо филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж дарствен изобрет а, Ж,872 Подого комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/5