Способ контроля моточных элементов и устройство для его осуществления

вает увеличение времени контроля моточных элементов.Известно устройство для выявления короткозамкнутых витков в катушках индуктивности, содержащее генератор с само- возбуждением, работающем в режиме бликом к срыву генерации, индуктивностью колебательного контура которого является проверяемая катушка, переключающую схему и исполнительный блок, при этом при- О меняется генератор. с изменяющейся в широком диапазоне частотой генерации, содержащей перестраивающийся колебательный контур, проверяемая катушка включена в контур генератора непосредственно 15 началом своей обмотки и наматываемыйконец ее заземлен на корпус намоточного станка, к которому приложено напряжение питания 31.Недостатком такого устройства явля ется то, что оно индицирует отсутствие или наличие короткозамкнутых витков, вследствие чего для контроля внешних характеристик и качества межвитковой изоляции необходимо увеличение времени 25 контроля моточных элементов за счет дополнительных операций. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устрой- Зо ство, содержащее генератор постоянного тока и управляемый генератор гармонического сигнала, соединенные друг с другом одной из своих выходных шин, а также с выводом опорной цепи состоящей из образцового резистора, входов управляемого ключа выход которого является первой выходной шиной для подключения логометрического преобразователя, с входом первого формирователя периода, выход которого является второй выходной шиной для подключения логометрического преобразователя второй вход первого формирователя периода подключен ко второй выходной шине упра 45 вляемого генератора гармонического сигнала, одним из входов другого управляемого ключа, управляющий вход которого подключен к одному из выходов блока управления, второй выход которого псд 50 ключен к управляющему входу первого управляемого ключа, вход первого формирователя периода через умножитель частоты также подключен к входу второго формирователя периода, выход которого подключен к одному из входов устройства сравнения временных интервалов, другой вход которого подключен к выходу фазоимпульсного преобразователя,выход устройства сравнения временных интервалов через запоминающий и регулирующий элементы, соединенные последовательно подключен к входу управляемого генератора гармонического сигнала Г 2.Недостатком указанного устройства является отличие частоты и величинынапряжения испытательного сигнала отих номинальных значений для проверяемого элемента, что приводит к увеличению времени контроля моточных элементов за счет проведения дополнительных операций для оценки внешних характеристик элемента и качества межвитковой изоляции,Цель изобретения - уменьшение времени контроля моточных элементов,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу контроля моточныхэлементов путем подачи на них испытатель;ого гармонического сигнала и логометрического сравнения временных интервалов производят однополупериодное выпрямление тока, обусловленного воздействием испытательного сигнала на моточный элемент и реактивную опорную цепь,формируют первый временный интервал,соответствующий времени протекания илиотсутствия тока через реактивную опорную цепь и второй временной интервал,соответствующий времени отсутствия токав моточиом элементе, после чего производят логометрическое сравнение сформированных интервалов. В устройство для осуществления способа, содержащее входные элементы, два управляемых ключа, входы управления которых соединены с первым и вторым выходом и блока управления, проверяемый молочный элемент и опорную в виде РС- или ЯС -двухполюсника, соединенные своими выходами, запоминающий элемент подключенный через регулирующий элемент к управляемому генератору, введены однополупериодный выпрямитель, реостат, ограничитель-усилитель, инвертор, блок . синхронизации, переключатель, две схемы совпадения, блок аппроксимации, счетчик, схема ИЛИ, регистр, индикатор, схема сравнения кодов, датчик опорного числа, причем выход однополупериодного выпрямителя через управляемые ключи соединен с входами проверяемого моточного элемента и опорной цепи, а его вход соединен с первой входной клеммой устройства, вторая Входная клемма устройства соединена с выходами проверяемогоОЗй 207 6згде 19=сМ сф(3. - фазовый сдвиг межцЬду напряжением итоком.Приравнивая выражение (2) к нулю исокращая на постоянный множитель Е /I КвЦф.К, определим значение аргумента О = , при котором ток в цепи равенкулю. о (3) моточного элемента и опорной цепи черереостат параллельно которому подключенвходы ограничителя-усилителя, выходограничителя-усилителя соединен с входами интегратора, блока синхронизацииодним из контактов переключателя, второй контакт которого соединен с выходоинвертора и первым входом первой схемсовпадения, второй вход которой подключен к входу управления регулирующего 1 Оэлемента и третьему выходу блока управления, четвертый выход которого соединен с первым входом второй схемы совпадения, вторым входом подключенной ксреднему контакту преключателя и треть.45им входом, совместно с третьим входомпервой схемы совпадения, соединенной свыходом блока аппроксимации, первыйвход которого подключен к выходу управляемого генератора, а второй вход - к 20первому выходу блок синхронизации, второй вход блока синхронизации подключенк входу сброса счетчика, счетным входомподключенным к выходам схем совпадения через схему ИЛИ, выход счетчикасоединен с информационным входом регистра, вход синхронизации которого подключен к третьему выходу блока синхронизации, выход регистра подключен квходу индикатора и первому входу схемы 30сравнения кодов, второй вход которойподключен к датчику опорного числа,выход схемы сравнения кодов соединенс входами запоминающего элемента иблока управления. 35На фиг. 1 изображено устройство,реализующее предлагаемый способ. на(аь 1фиг. 2 - зависимость А=1),ОИзвестно, что при подаче гармонического сигнала на последовательный Ввдвухполюсник, ток 1 (6 ), протекающийв цепи, описывается решением дифференциального уравнения:1(ДЯ щ 1 -уу Е, (1) 45где Р - активное сопротивление цепи,включая потери двухполюсника;Ю - угловая частота колебаний сигнала;506:ИА - аргумент гармонического сигнала;Е - амплитуда входного напряжения,Исйользуя известные методы решенийдифференциальных уравнений, определим55зависимость тока 1(4 Ц от аргумента О й 01 ъЧИ 16-ЧЬЕ "фф ВИМАы)И"- Ь) Параметры, входящие в выражение (3), не зависят от амплитуды гармонического сигнала, поэтому значение А, при котором ток в цепи становится равным нулю, является только функцией частоты испытательного сигнала и конструктивной% добротности цепи юЬК, определенной на частоте в . Эта зависимость 3=ЮЦЬм) получена при помощи ЭВМ (фиг, 2). Там же приведена кривая 2, соответствующая(ЮЬфункции=1 Л которая описыЯ. " Ц/вяет время отсутствия то а в цепи и используется для повышения чувствительности логометрического сравнения сформированных интервалов, при протекании тока через проверяемый моточный элемент и опорную цепь.В качестве опорной цепи применяется сбразцовый моточный элемент с конструктивной добротностью на рабочей частоте щЦКо или параллельный КС-двухполюсник,параметры которого определяются изсоотношения Ф "О, а (4)=йоСо ) Со="о 1 цо,Зависимость углао., соответствующего времени протекания тока через РСдвухлолюсника Р.у У( ОР РС), совпадает с кривой 2, что позволяет проводитьлогометрическое сравнение временных интервалов, соответствующих времени отсутствия тока в цепи проверяемого моточного элемента и времени протекания токачерез РС-двухполюсник, используемыйв качестве опорной цепи.. Уменьшение времени контроля обусловлено тем, что время протекания или отсутствия тока не зависит от амплитуды подаваемого напряжени, а является функцией параметров элемента: индуктивности,сопротивления потерь, вносимого сопротивления при подключении нагрузки ичастоты испытательного сигнала (3). Наличие короткозамкнутого витка в любойиз индуктивно связанных обмоток ведетф"Х / Мо .: к уменьшению отношенияили - йфоСо, а наличие избыточного числа витков к его увеличению, поэтому отношение реактивной составляющей цепиВ " х к его активной составляющей йх (добротность на рабочей частоте) наиболее полно характеризует качество намотки. Независимость времени протекания тока через цепь от амплитуды, подаваемого напряжения позволяет, подавая рабочее и более высокое напряжение, контролировать одновременно с наличием или отсутствием обрывов короткозамкнутых витков качество межвитковой и межобмоточной изоляции, так как появление пробоя приводит к уменьшению отношефЬХния - . Кроме того, так как на проКх 20 веряемом моточном элементе напряжение имеет пульсирующий характер, близкий к гармоническому, предлагаемый способ позволяет оценить и внешние характеристики элемента, при обеспечении равенства 25 действующего значения напряжение на нем номинальному. Совмещение вышеперечисленных операций во времени уменьшает время измерения, что и свидетельствует о достижении положительного эффекта, указо занного в цели изобретения,Устройство, реализующее указанный способ (фиг, 1) содержит два управляемых ключа 1 и 2, входы управления ко 35 торых соединены с первым и вторым выходами блока 3 управления, проверяемый моточный элемент 4 и опорную цепь 5, выходную в виде й 1 -ичи ЯС-двухполюсника, соединенные своими выходами, запоминающий элемент 6, подключенный через регулирующий элемент 7 к управляемому генератору 8, однополупериодный выпрямитель 9, реостат 10, ограничитель-усилитель 11, инвертор 12, . блок 13 синхронизации, переключатель 14, две схемы 15 и 16 совпадения, блок 17 аштроксимации, счетчик 18, схему ИЛИ 19, регистр 20, индикатор 21, схему 22 сравнения кодов, датчик 2350 опорного числа, входные клеммы 24 и 25, при этом выход однополупериодного выпрямителя 9 через управляемые ключи 1 и 2 соединен с входами проверяемого моточного элемента 4 и опорной цепи 5, а его вход соединен с первой входной55 клеммой 24 устройства, вторая входная клемма 25 соединена с выходами проверяемого моточного элемента 4 и опорной цепи 5 через реостат 10, параллельно которому подключены входы ограничителя-усилителя 11, выход ограничителя-усилителя 11 соединен с входами инвертора 12, блока 13 синхронизации иодним из контактов переключателя 14, второй контакт которого соединен с выкодом инвертора 12 и первым входом первой схемы 15 совпадения, второй вход схемы 15 совпацения подключен к входу управления регулирующего эл мента 6 и третьему выходу блока 3 управления, четвертый выход которого соединен с первым входом второй схемы 16 совпадения, вторым входом подключенной к среднему контакту переключателя 14 и третьим входом совместно с третьим входом схемы 15 совпадения, соединенной с выходом блока 17 аппроксимации, первый. вход которого подключен к выходу управляемого генератора 8, а втсвой вход - к первому выход блока 13 синхронизации, второй выход блока 13 синхронизации подключен к входу сброса 18, счетным входом подключенным к выходам схем 15 и 16 совпадения через схему ИЛИ 19, выход счетчика 18 соединен с информационным входом регистра 20, вход синхронизации которого подключен к третьему выходу блока 13 синхронизации, выход регистра 20 подключен к входу индикатора 21 и первому входу схемы 22 сравнения кодов, второй вход которой подключен к датчику 23 опорного числа, выход схемы 22 сравнения кодов соединен с входами запоминающего элемента 6 и блока 3 управления.Однополупериодный выпрямитель 9 (например, диод) совместно с реостатом 10 и ограничителем-усилителем 11 предназначены для формирования прямоугольного импульса с длительностью, соответствующей времени протекания тока после его однополупериодного выпрямителя через проверяемый моточный элемент 4 и опорную цепь 5, в зависимостиот состояния управляемых ключей 1 и 2 Для формирования линейной шкалы индикатора 21, отражающего результата лого- метрического сравнения, применяется блок 17 аппроксимации (например блок управляемых делителей частоты), который изменяет частоту следования импульсов управляемого генератора 8 в течение измерительного интервала, осуществляя тем самым кусочно-линейную аппроксимацию функции 3. =а Изменение час(4) 9 9382 тоты следования импульсов на выходеблока 17 аппроксимации а также перезаписи содержимого счетчика 18 в регистр 20 и его сброс осуществляется в моменты времени, определенные блоком 13 синхро низации. Для упрощения реализации лого- метрического сравнения применяется управляемый генератор 8, частота которого в процессе калибровки (измерение параметров опорной цепи) изменяется после 1 О каждого измерительного интервала пока в счетчике 18 не окажется число импульсов, равное опорному числу, поступающему с датчика 23 опорного числа (например, постоянного запоминающего устроя ства). Переключатель 14 предназначен для проведения логометрического сравнения параметров моточного элемента 4 с параметрами опорной цепи в виде РС-(правое положение) или Ь Я-двухполюсника . 20 (левое положение,закрьгга за счет запрещающего уровняс третьего выхода блока 3 управленияпо своему второму входу, то на счетчик18 через схему ИЛИ 19 и схему 16 совпадения будут поступать счетные импульсы, частота следования которых изменяется в течение измерительного интервала.Изменение частоты следования счетныхимпульсов осуществляется блоком 17 аппроксимации в моменты поступления наего второй вход импульсов с первоговыхода блока 13 синхронизации. Эти моменты времени т,.; соответствуют значениям функции , при которых изменяется наклон ломаной, ап 1 роксимирующей функцию, обратную функции= (вС). Моменты изменения частотыследования импульсов определяются вы,цкениемУстройство работает следующим образомаНа выходные клеммы 24 и 25 устрой 25 ства подается испытательный гармонический сигнал с номинальной (рабочей) частотой и уровнем для данного моточного элемента, Первоначальным является режим калибровки, при этом испьггательныйЗО сигнал через однополупериодный выпрямитель поступает на опорную цепь 5. Протекая через реостат 10, ток опорной цепи 4 создает на нем падение напряжения по форме совпадающее с током. Это падение напряжения за счет ограничения и усиления ограничителем-усилителем 11 преобразуется в прямоугольиь.й импульс, длительность которого равна времени протекания тока через опорную цепь 5 и определяется иэ выражения (3). При исцользовании в качестве опорной цепи ЯС-двухполюсника сигнала с выхода ограничителя усилителя 11 поступат на второй вход схемы 16 совпадения через первый кон- такт йереключателя 14. При использованииф 5 1в качестве опорной цепи Р 1, -двухполюсника сигнал ограничителя-усилителя 11 поступает на второй вход схемы 16 совпадения через инвертор 12 и второй контакт переключателя 14. В первом случае 1 О длительность импульса, поступающего на первый вход схемы 16 совпадения, соответствует времени протекания тока через опорную цепь,4, а во втором - времени его отсутствия. Так как на первыйвход 55 схемы 16 совпадения подается разрешающий уровень с четвертого выхода блока 3 управления, а схема 15 совпадения где Л,. - значение функции - в точкеизлома аппроксимирующей ломаной;Т - период испытательного сигналаЗначение частоты следования импульсов Р ( Ф,;) на выходе блока 17 аппроксимации определяется из выражения(5)где С, - частота управляемого генератора поступающая на первый входблока 17 ыщроксимации;И ,елое число периодов испытательного сигнала на интервале измерения;БАС- приращение аргумента функции) на выбранном участке аппроксимацииЬ) - приращение функции Х на этом2.же участке.Число импульсов, прошедших на счетчик 18, по окончании измерительного интервала сигналом с третьего выхода блока 13 синхронизации запишется в регистр21, после чего сигналом, поступающимс первого выхода блока 13 синхронизациина вход сброса счетчика 18, счетчик 18устанавливается в "0". Число, поступившее в регистр 20, схемой 22 сравнения кодов сравнивается с кодом опорного числа, поступающего с датчика 23 опорного числа, и сигнал ошибки с схемы 22 сравнения кодов поступает в запоминающий элемент 6 и, так как с третьего выхода блока 3 управления на вход управления(6) 11регулирующего элемента 7 поступает разрешающий уровень, частота управляемого генератора 8 изменяется в соответствии с сигналом ошибки. Частота управляемого генератора 8 на последующем измерительном интервале поддерживается постоянной. Изменение частоты управляемого генератора 8 происходит по окончании каждого измерительного интервала до тех пор, пока на счетчик 18 не пройдет число импульсов Й, равное опорному числу Мо , При достижении равенства чисел сигналом с выхода схемы 22 сравнения одов блок 3 управления изменяет свое состояние и устройство переходит в рею им измерения.В режиме измерения уровни соответствующих выходов блока 3 управления обеспечивают замыкание ключа 1, подачу разрешающего уровня но второй вход схемы 10 15 совпадения, размыкание управляемого ключа 2, закрывание схемы 16 совпадения по первому входу, подачу запрещающего уровня на вход управления регулирующего элемента 7 и тем самым под держание постоянства частоты управляемого генератора 8, Эта частота поддерживается той же, что и в момент окончания режима калибровки. Испытательный сигнал через замкну-. ый управл сеемый ЗО ключ 1 поступает на проверяемый моточный элемент 4. Напряжение, пропорциональное току, снимается с реостата 10 и преобразуется в прямоугольный импульс ограничителем-усилителем 11. В инвер 35 торе 12 происходит инвер-ирование импульса ограничителя-усилителя 11 и формирование импульса с длительностью, равной времени отсутствия тока в проверяемом моточном элементе 4, При появлении импульса на выходе инвертора12 открывается схема 15 совпаденияи импульсы блока 17 аппроксимации проходят через схему ИЛИ 19 на счетчик 18,Частота следования импульсов на вы 45 ходе блока 17 аппроксимации описываеся (5). По окончании измерительного интервала, задаваемого блоком 13 синхронлзации, число импульсов Мх, прошедших на счетчик 18, записывается в ре 50 гистр 20 и поступает на индикатор 21, а счетчик 18 сбрасывается в "0" и процесс измерения заканчивается.Учитывая, что в результате калибровки при подаче испытательного напряжения55 на опорную цепь за время отсутствия тока в ней (опорная цепь КЬ -двухполюсник) или при,применении ВС-двухполюсника, за время протекания тока в 07 12Ьней на счетчик 18 пройдет йд импульсов, в режиме измерения М импульсов, можно составить отношениелйЬкй ) к При выборе 4 о= 100, число Нх будет соответствовать процентному отношению указанных временных интервалов3/о= 3"100 = - 100=йх (7)Мх Считая зависимость времени протекания илц отсутствия тока от отношения - линейной, что осуществляется либо вывод-.м рабочей точки на линейный участок изменением сопротивления реостата 10, либо при работе с изменением отноЖ 1,шения в больших пределах пинеариКэзацией за счет применения блока 17 аппроксимации можно (7) представить в виде Отсюда следует, что показания индикагора 21 в результате измерения будут равны процентному отношению параметров проверяемого моточного элемента иЪобразцового т.е. отношению их индуктивностей при сопротивлении реостата 10 значительно больше сопротивления потерь этих элементов ипи их конструктивных добротностей при сопротивлении реостата 10 меньше сопротивления потерь. Реостат 10 используется также дпя искусственного уменьшения добротности проверяемого моточного элемента при холостом ходе вторичной цепи.В связи с тем, что сравнение образцового и проверяемого, элементов производится по параметрам, зависящим от качества намотки и числа витков (конструктивная добротность, индуктивность), преобразованным во временной интервал, величина которого не зависит от амплитуды испытательного сигнала, предлагаемое устройство позволяет определить снижение этих параметров, обусловленных наличием короткозамкнутых витков или их недостаточным числом, одновременно с снижением межвитковой и межобмоточной изоляции при подаче номинальных и более высоких уровней испытательного напряжения. При установке уровня, испытательного сигнала, обеспечивающего номинальное действующее значение напряжения на проверяемом элементе, при подклю207 14 1, Способ контроля моточньи элемен. тов путем подачи на них испытательногогармонического сигнала и логометричес- Зоким сравнением временных интервалов,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью уменьшения времени контроля моточных элементов, производят однополупериодное выпрямление тока, обусловлен- зю . ного воздействием испытательного сигнала на моточный элемент и реактивнуюопорную цепь, формйруют первый временной интервал, соответствующий временипротекания или отсутствия тока через 4 Вреактивную опорную цепь, и второй временной интервал, соответствующий времени отсутствия тока в моточном элементе, после чего производят логометрическое сравнение сформированных интервалов.2. Устройство для осуществления способа по и, 1, содержащее входные клеммы, два управляемых ключа, входы управления которых соединены с первым и увторым выходами блока управленияпроверяемый моточный элемент и опорнуюцепь, выполненную в виде РС или РЬ" двуполюсника, соединенные своими выхо дами, запоминаюший элемент, подключенный через регулирующий элемент к управляемому генератору, о т, л и ч а ю ш ее с я тем, что в него введены однополуМ 287186, кл. 6 01 В 31/02, 1968. 13 938 чении к нему стандартных приборов (амперметр, вольтметр и т.п.) одновременно с контролем качества намотки производится оценка внешних характеристик элемента (коэффициент трансформации, пощеб ляемая мощность на валу и т.п.) Одновременное выполнение ряда операций контроля и проведение их в течение нескольких периодов испытательного сигнала позволяет существенно уменьшить время кон , троля, что свидетельствует о достижении положительного эффекта, указанного в цели изобретения.Кроме вышеуказанного, применение предлагаемого способа устройства по-3 зволяет автоматизировать процесс контроля, проведение операций преобразование- добротность-код и логометрического сравнения при помощи одних и тех же элементов позволяет упростить устройство. 30Цифровой метод контроля обеспечивает простоту сопряжения с ЭВЯ при автоматическом поточном контроле. фор мула изобретения периодный выпрямитель, реостат, ограничитель-усилитель, инвертор, блок синхронизации, переключатель, две схемы совпадения, блок аппроксимации, счетчйк, схему ИЛИ, регистр, индикатор,схема сравнения кодов, датчик опорного числа, причем выход однополупериодного выпрями-.теля через управляемые ключи соединенс входами проверяемого моточного элемента и опорной цепи, а его вход соединен с первой входной клеммой устройства, вторая входйая клемма устройствасоединена с выходами проверяемого моточного элемента, и опорной цепи черезреостат, параллельно которому подключены входы,.ограничителя-усилителя, выходограничителя-усилителя соединен с входами инвертора, блока синхронизации; одним из контактов переключателя, второй контакт которого соединен с выходом инвертора и первым входом первойсхемы совпадения, второй вход которойподключен к входу управления регулирующего элемента и третьему выходу блока управления, четвертый выход которого соединен с первым входом второйсхемы совпадения, вторым входом подключенной к среднему контакту переключателя, и третьим входом, совместнос третьим входом первой схемы совпадения, соединенной с выходом блока аппроксимации, первый вход которого подключен к выходу управляемого генератора,а второй вход. - к первому выходу блокасинхронизации, второй выход блока синхронизации подключен к входу сбросасчетчика, счетным входом подключеннымк выходам схем совпадения через схемуИЛИ, выход счетчика соединен с информационным входом регистра, вход синхронизации которого подключен к третьему выходу блока синхронизации, выходрегистра подключен к входу индикатораи первому входу схемы сравнения кодов,второй вход которой подключен к датчику опорного числа, выход схемы сравнения кодов соединен с входами запоминающего элемента и блока управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское Ьсвидетельство СССРМ 291169, кл. 8 01 Р 31/02, 1968.2. Бахмутский В. ф. Универсальныецифровые приборы и системы. Киев,Техника", 1979, с. 84-85, рис. 19 б,