Спосіб виміру температури всередині обмоток статорів електричної машини і котушок трансформатора та дроселя

Корисна модель належить до галузі електротехніки, зокрема, до систем виміру температури обмоток статорів електричних машин, трансформаторів та дроселів. У відомих способах використовують терморезистивні і термоелектричні елементи [Метрологія та вимірювальна техніка. За редакцією проф. Поліщука. Львів, видавництво "Бескід Біт", 2003, 513с., с.472]. Але виміряти температуру за допомогою цих елементів у внутрішній частині котушок або у пазі статора електричної машини досить складно: по-перше, ці елементи металеві і можуть пошкодити ізоляцію проводів, подруге - для їх розташування необхідне додаткове місце, якого зазвичай бракує. Ці недоліки справедливі також для позисторів [Кузнецов Р.С., Строганов Н.И. Позисторная защита електродвигателей. "Электротехника", 1980, №12, с.26-28.]. При високій швидкості збільшення температури обмоток позисторний захист спрацьовує із запізненням, що приводить до перегріву ізоляції, а значить, і до прискореного її зносу [Стройников В.Г. Динамическая погрешность встроенной температурной защиты електродвигателей переменного тока. Електротехника і електромеханика. 2005, №1, с. 63.]. Тобто відомі елементи мають недоліки і по динамічним властивостям і по можливості їх розташування всередині котушок та секцій статорів. В основу корисної моделі поставлена задача виміру температури з використанням вуглецевої нитки, яка не є металом, має великий опір, малий діаметр 0,2¸0,5мм, відносно великий температурний коефіцієнт, значну температурну стійкість (до 1000°С), а також малу питому масу, що важливо для швидкості її нагріву. Поставлена задача вирішується тим, що для можливості розміщення вимірювального елементу безпосередньо на витках проводу всередині котушок і забезпечення більш високої точності, надійності та швидкодії в якості матеріалу терморезистивного елементу використовуються вуглецеві нитки, які розташовуються безпосередньо всередині обмоток у місцях, де необхідно вимірювати температуру, і до яких за допомогою електронного комутатора почергово підключаються до мікропроцесорного пристрою, який за результатами вимірів розраховує величини опорів. Суть корисної моделі пояснюється переліком Фіг.1, 2, 3 і 4. На Фіг.1 - експериментально знята залежність опору від температури для ВН діаметром 0,2мм, довжиною 650мм; на Фіг. 2 і 3 - схеми розташування вуглецевої нитки на котушці трансформатора і секції обмотки статора електричної машини; на Фіг.4 - підключення виводів ВН до кільцевої ізоляційної пластини. Із Фіг.1 видно, що при нагріванні зразка вуглицева нитка від температури 50°С до 250°С опір його зменшився з 800 до 640Ом, тобто температурний коефіцієнт 800 - 640 160 K= = = 0,8 Ом / о С . 250 - 50 200 При використанні зразка для виміру температури останню можливо виміряти, як Т°С=50+0,8×DR=50+0,8(800-RВН), де RВН - опір зразка вуглецевої нитки. Для виміру температури котушки трансформатора між первинною і вторинною обмотками нитку необхідно намотати на провід первинної обмотки так, як зображено на Фіг.2: 1- щока котушки, 2 - вторинна обмотка, 3 первинна обмотка, 4 - вуглицева нитка, 5 - бандаж, яким закріплюються виводи вуглицевої нитки на щоках котушки. Для виміру температури в секціях обмоток, які знаходяться в пазах статора електричної машини, вуглецеві нитки розташовують у секціях під час їх виготовлення, як зображено на Фіг. 3, де 6 - секція обмотки, 7 - виводи проводів обмотки, 8 - виводи вуглицевої нитки. Виводи за допомогою бандажу закріплюють до кільцевої текстолітової пластини і далі підключають до електронного комутатора, схеми виміру опору і розрахунку по ньому температури, а також до пристрою індикації і сигналізації, як зображено на Фіг.4, де 9 - кільцевий ізолятор, 10 виводи вуглицевої нитки, 11 - електронний комутатор, 12 - мікроконтролер, 13 - індикатор з зображенням температури секцій у цифровому вигляді або за допомогою гістограми. Дані з індикатора 13 можливо передавати на пульт оператора або енергетику цеху по радіозв'язку. Завдяки малій питомій масі нагрів вуглицевої нитки проходить одночасно з нагрівом ізоляції провода, тому вимірювальні прилади будуть відображати температур у ізоляції без відставання. Запропонований спосіб дозволяє вимірювати температуру всередині обмоток, тобто у найбільш нагрітій частині. Цим самим можна недопустити перегріву обмоток, а значить, запобігти прискореному зносу ізоляції.