Датчик для контроля изоляции листов сердечников электрических машин

Датчик предназначен для контроля состояния изоляции между листами шихтованных сердечников электрических машин. Он содержит ферромагнитный сердечник 1, на сканирующих плоскостях 2 и 3 которого расположены датчики Холла в виде трех матриц, а расположение сканирующих плоскостей соответствует расположению сканируемых плоскостей двух соседних зубцов. Первая 4 и вторая 5 матрицы расположены на одной сканирующей плоскости сердечника 1, который обеспечивает сканирование одного зубца, а третья матрица 6 расположена на втором сканирующем участке сердечника, который обеспечивает сканирование второго зубца. Матрицы установлены и включены так, что ЭДС датчиков Холла первой матрицы от кольцевого потока индукции в зубце имеют одинаковую полярность с ЭДС от межзубзового кольцевого потока, а ЭДС датчиков Холла второй матрицы от кольцевого потока индукции в зубце и межзубцового кольцевого потока имеют противоположные полярности. Техническим результатом является увеличение достоверности контроля за счет увеличения отношения сигнал/шум.

Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для контроля состояния изоляции между листами шихтованных сердечников электрических машин.

Известно устройство для контроля замыкания листов электрических машин (Бутов А.В. и др. Электромагнитный метод выявления замыканий листов активной стали статора турбогенератора; Электрические станции. 1998, 11). Его работа основана на измерении величины и разности фаз магнитных потенциалов между двумя соседними зубцами, которые получают путем сканирования катушкой без сердечника рабочей поверхности сердечника. Недостатком устройства является низкий уровень измеренного сигнала, и, следовательно, низкая чувствительность, причиной которых является отсутствие сердечника катушки.

Известно устройство, описанное в патенте РФ 2082274, МПК Н02К 15/02 «Способ контроля замыкания листов активной стали сердечников электрических машин и устройство для его осуществления». В рассматриваемом устройстве в ферромагнитном сердечнике датчика распложена катушка, которая является чувствительным элементом. При сканировании поверхности исследуемого сердечника в сердечнике магнитопровода создается переменный кольцевой магнитный поток с малым значением индукции. Концы сердечника датчика своими сканирующими плоскостями перемещаются над поверхностями соседних зубцов, замыкают собой часть потока сердечника, в результате чего в катушке датчика наводится ЭДС. Наличие дефекта определяется по разности фаз между ЭДС катушек сканирующего датчика и ЭДС неподвижного датчика, установленного на бездефектном участке рабочей поверхности сердечника. При этом неподвижный датчик имеет точно такую же конструкцию, как и сканирующий. Чувствительность измерительного датчика выше по сравнению с предыдущим устройством, но не устранен их общий недостаток, который проявляется в том, что присутствуют зоны нечувствительности, которые проявляются в том случае, когда дефект находится в зубце сердечника. При таком расположении дефекта поток замыкается по пути с наибольшей магнитной проницаемостью и не проходит через катушку сканирующего датчика, не наводит в ней ЭДС, а измерительное устройство воспринимает это как отсутствие дефекта.

Недостатком рассмотренного устройства является невысокая надежность контроля для ситуации, когда дефект расположен в зубце сердечника.

Этот недостаток отсутствует в устройстве «Датчик для контроля изоляции листов шихтованных сердечников», которое по совокупности существенных признаков наиболее близко к предлагаемому и описано в патенте РФ 2206951 МПК Н02К 15/00, Н02К 15/02, G01R 31/34. Известный датчик выполнен в виде сердечника, на одной из сканирующих плоскостей которого расположен один датчик Холла, а на другой два, а расположение сканирующих плоскостей соответствует расположению сканируемых плоскостей двух соседних зубцов, причем датчики Холла расположены на одном зубце так, чтобы ЭДС одного из них от кольцевого потока индукции в одном зубце имели одну полярность с ЭДС от межзубцового кольцевого потока, а ЭДС второго, расположенного на том же зубце, от кольцевого потока индукции в межзубцового кольцевого потока имели разную полярность.

Известным датчиком сканируют одновременно два соседних зубца, при этом датчики Холла, реагируя на поток, проходящий по одному зубцу, контролируют состояние изоляции в нем, а реагируя на поток, проходящий через два зубца, контролируют состояние изоляции межзубцовой области.

Недостатком известного датчика является недостаточно высокая достоверность контроля изоляции из-за высокой составляющей шума в снимаемом датчиками Холла сигнале.

Технической задачей, решаемой полезной моделью является увеличение достоверности контроля за счет увеличения отношения сигнал/шум

Поставленная задача, решается за счет того, что предлагаемый датчик, также как и известный, содержит ферромагнитный сердечник, на сканирующих плоскостях которого расположены датчики Холла, а расположение сканирующих плоскостей соответствует расположению сканируемых плоскостей двух соседних зубцов. Но, в отличие от известного датчика, в предлагаемом датчики Холла выполнены в виде трех матриц, причем расположение первой и второй из них обеспечивает сканирование одного зубца, а расположение третьей матрицы обеспечивает сканирование второго зубца, а сами матрицы установлены так, что ЭДС датчиков Холла первой матрицы от кольцевого потока индукции в зубце имеют одинаковую полярность с ЭДС от межзубзового кольцевого потока, а ЭДС датчиков Холла второй матрицы, от кольцевого потока индукции и межзубцового кольцевого потока имеют разную полярность.

Достигаемым техническим результатом является увеличение достоверности контроля. Достоверность повышается за счет увеличения отношения сигнал/шум, которое увеличивается не только за счет увеличения количества датчиков, которое реагирует на один и тот же поток, но и за счет того, что при сканировании зубцов матрицами с одной и той же точки снимается информация каждым датчиком матрицы. При этом известно, что отношение сигнал/шум увеличивается при увеличении количества измерений. Предложенное включение датчиков Холла позволяет после обработки получать отдельно информацию о состоянии изоляции в зубцах и о состоянии изоляции между зубцами.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:

на фиг.1 и 2 показана схема датчика вид сбоку и снизу;

на фиг.3 приведена схема измерения потоков.

Датчик для контроля замыкания листов сердечников содержит сердечник 1, на сканирующих плоскостях 2 и 3 которого расположены датчики Холла в виде трех матриц, а расположение сканирующих плоскостей соответствует расположению сканируемых плоскостей двух соседних зубцов. Первая 4 и вторая 5 матрицы расположены на одной сканирующей плоскости сердечника 1, который обеспечивает сканирование одного зубца, а третья матрица 6 расположена на втором сканирующем участке, который обеспечивает сканирование второго зубца. Матрицы установлены и включены так (фиг.3), что ЭДС датчиков Холла первой матрицы от кольцевого потока индукции в зубце имеют одинаковую полярность с ЭДС от межзубзового кольцевого потока, а ЭДС датчиков Холла второй матрицы от кольцевого потока индукции в зубце и межзубцового кольцевого потока имеют разную полярность.

При сканировании датчиком поверхности двух зубцов матрицами 4, 5 и 6 информация последней относится только к потокам, вызванных повреждениями в межзубцовом промежутке. Суммарная ЭДС датчиков Холла матриц 4 и 5 содержит информацию о потоках, вызванных повреждением изоляции в зубце, поскольку ЭДС от потоков, вызванных повреждениями в межзубцовой зоне разнонаправлены и практически их суммарная величина равна нулю. Таким образом, за одно сканирование получена информация как о состоянии изоляции в зубце, так и состояние изоляции в межзубцовом промежутке. Из-за того, что сканирование производится не одним датчиком, а матрицей, которая состоит их нескольких датчиков, с каждой точки сканируемой поверхности зубцов снимается информация столько раз, сколько датчиков Холла организуют матрицу, поэтому отношение сигнал/шум увеличивается и за счет этого увеличивается достоверность контроля.

Датчик для контроля замыкания листов сердечников электрических машин, содержащий ферромагнитный сердечник, на сканирующих плоскостях которого расположены датчики Холла, а расположение сканирующих плоскостей соответствует расположению сканируемых плоскостей двух соседних зубцов, отличающийся тем, что датчики Холла выполнены в виде трех матриц, первая и вторая из которых расположены на одной сканирующей плоскости сердечника, которая обеспечивает сканирование одного зубца, а третья матрица расположена на втором сканирующем участке, который обеспечивает сканирование второго зубца, а сами матрицы установлены так, что ЭДС датчиков Холла первой матрицы от кольцевого потока индукции в зубце имеют одинаковую полярность с ЭДС от межзубцового кольцевого потока, а ЭДС датчиков Холла второй матрицы имеют разную полярность от кольцевого потока индукции зубца и межзубцового кольцевого потока.