Устройство для контроля изоляции электродвигателя

 

Использование: относится к электротехнике, конкретно к диагностике состояния изоляции электродвигателя. Сущность изобретения: устройство содержит модель 1 обмотки, уложенную параллельно с основной контролируемой обмоткой 2 электродвигателя, индикаторное устройство 3 и источник 4 питания подключены с одной стороны к модели 1 обмотки, а с другой стороны через переключатель 5 к корпусу 6 электродвигателя или нейтрали 7 обмотки 2 (в зависимости от положения переключателя 5). Модель 1 обмотки и основная обмотка 2 уложены совместно в пазы электродвигателя. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, конкретнее к диагностике состояния изоляции электродвигателей.

Известны устройства, позволяющие контролировать сопротивление изоляции электроустановок, находящихся под напряжением, и содержащие источник питания, фильтры, органы контроля и индикации.

Недостатком этих устройств является то, что они контролируют сопротивление изоляции всех электрически связанных аппаратов и не могут выявить конкретного аппарата с нарушенной изоляцией. Для его обнаружения необходим периодический вывод оборудования из работы, что не всегда возможно по условиям технологии.

Известен также способ проверки сопротивления изоляции отдельных аппаратов, в частности электродвигателей, производимый мегомметром при вводе оборудования в эксплуатацию и при ремонте.

Недостаток такого контроля в его прерывности, поэтому выход из строя электродвигателя почти всегда внезапен. Чтобы ослабить фактор внезапности приходится в процессе контроля браковать оборудование даже при небольшом с точки зрения надежности ухудшения состояния изоляции, что приводит к увеличению объема профилактических работ.

Известно устройство для испытания секций обмоток электрических машин на пробой, при котором повышенное напряжение подводится через специальную гребенку к обмоткам машины и металлической плите, на которой укрепляются эти обмотки.

Такое устройство можно использовать только в период ремонта и монтажа электрических машин до их сборки. При работе электрической машины оно не приемлемо, так как металлическую плиту, на которой укрепляются обмотки машины при испытании, и гребенку нельзя включать в работу, не нарушая конструкцию.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее находящуюся в тепловом контакте с обмоткой модель ее изоляции, выполненную из двух соприкасающихся друг с другом через изоляционный слой проводников, один из которых включен в основную цепь, а другой - в цепь блока контроля (индикации). Модель укрепляется в лобовой части обмотки электродвигателя.

Недостатки этого устройства следующие: малая длина контролируемой изоляции, так как большую модель не вместить под крышку электродвигателя; осуществление контроля изоляции только лобовой части, хотя известно, что провода лобовой части соответствуют только 10-15% общей длины проводов. Тепловые, динамические, электрические и магнитные поля лобовой части могут сильно отличаться от соответствующих полей в пазах и по разному влиять на срок службы изоляции.

Например, температура лобовой части обмотки на 10-15^о С ниже, чем температура в пазах, и, следовательно находится в более легком режиме, чем рабочая обмотка; осуществление контроля изоляции только с одной стороны обмотки, где установлена модель - неблагоприятные эксплуатационные воздействия на изоляцию (влажность, дополнительный нагрев, радиация и др.), проявляющиеся с другой стороны, не будут учтены моделью, укрепленной в одной точке; невозможность осуществления контроля пазовой изоляции между обмоткой и корпусом электродвигателя.

Цель изобретения - повышение достоверности прогноза состояния изоляции за счет приближения условий работы модели к условиям работы изоляции обмотки электродвигателя во всех его частях.

Эта цель достигается тем, что модель обмотки заложена в пазы электродвигателя между основными проводами равномерно по окружности (через 1,2 или 3 паза), причем обмотка модели выполнена из того же изолированного провода, что и основная. Индикаторное устройство (мегомметр, реле и др.) подключают между моделью и основной обмоткой или корпусом электродвигателя через переключатель. Имеется независимый источник питания.

На фиг. 1 изображена общая схема контроля изоляции; на фиг.2 - пример взаимного расположения модели обмотки и основной обмотки в пазах электродвигателя; на фиг. 3 - пример расположения одного провода модели обмотки (заштрихован) и проводов основной обмотки, там же показан путь тока контроля изоляции между моделью и основной обмоткой, а также между моделью и корпусом 6.

Устройство содержит модель 1 обмотки, уложенную параллельно с основной обмоткой 2 электродвигателя. Индикаторное устройство 3 и источник 4 питания подключены с одной стороны к модели 1 обмотки, а с другой стороны через переключатель 5 к корпусу 6 электродвигателя или нейтрали 7 основной обмотки 2 (в зависимости от положения переключателя). Модель 1 обмотки и основная обмотка 2 уложены совместно в пазы 8 электродвигателя.

Устройство работает следующим образом.

Индикатор 3 с источником 4 питания подключают к модели 1 обмотки и переключателю 5, соединенному с корпусом 6 электродвигателя и проводами основной обмотки 2. Замер изоляции производят между моделью 1 обмотки и основной обмоткой 2 (I_об), а также между моделью 1 обмотки и корпусом 6 (I_к). Результаты измерения сравнивают с предыдущими.

Сопротивление изоляции модели 1 обмотки и основной обмотки 2 пропорциональны между собой, потому что воздействие механических, электрических и магнитных сил на модели 1 обмотки и основной обмотки 2 идентичны, так как модель 1 повторяет форму основной обмотки 2; тепловое воздействие на изоляцию модели 1 обмотки и основной обмотки 2 одинаковые, так как температура во всех точках паза 8 (в том числе и в точке расположения провода модели обмотки 1) при установившемся режиме одинакова. Нагревание происходит за счет тепла, выделяемого основной обмоткой 2; учитывается соотношение витков = K = K = K = K , где R_o - сопротивление изоляции основной обмотки 2; R_м - сопротивление изоляции модели 1; S_o, l_o, n_o - площадь поверхности проводов, общая длина всех проводов, число витков основной обмотки 2; S_м, l_м, n_м - то же соответственно модели 1; К - конструктивный коэффициент, зависящий от взаимного расположения проводов основной обмотки 2 и модели 1 и расположения проводов модели 1 в пазах 8 и определяющаяся опытным путем.

В отличие от прототипа модель обмотки, по которой судят о состоянии изоляции, вложена во все фазы, все катушки, по всему объему статора электродвигателя, имеет хороший тепловой контакт за счет помещения ее в пазы электродвигателя параллельно с основной обмоткой. Предлагаемое устройство дополнено переключателем для поочередного измерения изоляции между моделью и основной обмоткой, а также между моделью и корпусом, и независимым источником питания.

Доказательcтво существенности отличий.

Известны устройства, выполненные в виде модели, установленной в одной точке обмотки электродвигателя, прибандажированной к лобовой части, по состоянию изоляции которой судят о состоянии всего электродвигателя. Но не известно устройство, выполненное в виде модели, заложенной в пазы вместе с основной обмоткой во все фазы, все катушки по всему статору электродвигателя.

Известны также устройства, позволяющие контролировать температуру электродвигателя за счет внедрения между проводами обмотки специального приспособления - позисторов, но не известны устройства, контролирующие состояние изоляции обмотки с помощью модели, внедренной между проводами основной обмотки.

Использование предложенного устройства позволит контролировать состояние изоляции без отключения электродвигателя от источника питания и других аппаратов, находящихся в электрическом контакте с контролируемым; учитывать воздействие на изоляцию односторонних неблагоприятных факторов (дождь, тепловой нагрев, радиация и др.); контролировать пазовую изоляцию (между моделью и корпусом); повысить чувствительность измерения за счет увеличения длины провода модели; лучше учитывать тепловые, магнитные, электрические и механические воздействия на изоляцию, так как модель, заложенная в пазы полностью повторяет форму основной обмотки и находится в тех же условиях, что и основная обмотка; увеличить срок службы электродвигателей за счет своевременного обнаружения ухудшения состояния изоляции; уменьшить объем профилактических работ, которые без постоянного контроля обычно производятся предварительно для поддержания практически неизменного состояния изоляции, что не обязательно по условиям надежности. Все это дает значительный экономический эффект.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее последовательно соединенные источник питания, индикаторный блок и модель контролируемой обмотки, выполненную из такого же материала, что и контролируемая обмотка, отличающееся тем, что в устройство введен переключатель, модель контролируемой обмотки выполнена в виде приводов, соединенных между собой и заложенных в пазы по всей окружности параллельно проводам контролируемой обмотки реально действующего электродвигателя, причем второй вывод индикаторного блока соединен с моделью контролируемой обмотки, второй вывод источника питания соединен через размыкающий контакт переключателя с контролируемой обмоткой, замыкающий контакт переключателя соединен с корпусом электродвигателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3