Пристрій для вимірювання температури обмоток електричних машин

Изобретение относится к области приборостроения, а именно, к устройствам для измерения температуры обмоток однофазных и трехфазных электрических машин переменного тока, находящихся под действием питающего напряжения сети. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения электрического сопротивления обмоток электродвигателя, которое содержит обмотку - термодатчик, источник переменного напряжения, разделительный конденсатор, источник постоянного стабильного тока, дроссель, конденсатор фильтра, аналого-цифровой преобразователь, индикатор. Большая погрешность измерения устройства обусловлена тем, что активное сопротивление дросселя определяется (до начала измерений активного сопротивления обмотки - термодатчика при некоторой температуре наружного воздуха и в дальнейшем считается постоянным, хотя оно изменяется, и эти изменения нельзя учесть, т.к. температура дросселя неизвестна. Низкое быстродействие устройства измерения сопротивления обмоток обусловлено большими значениями индуктивности дросселя и емкости конденсатора, включенного параллельно измерителю активного сопротивления. Для достаточной степени фильтрации фона переменного напряжения 50 Гц на зажимах измерителя активного сопротивления индуктивность дросселя должна иметь порядок десяти Гн и более, а емкость конденсатора порядка тысяч мкФ. Поскольку активное сопротивление дросселя должно быть мало, то добротность колебательного контура, состоящего дросселя и конденсатора, велика, а собственная резонансная частота имеет порядок десятых долей Гц. Вследствие ударного возбуждения в этом контуре возникают колебания на частоте резонанса с малым затуханием, т.е. время установления показаний измерителя активного сопротивления велико, что затрудняет измерение активного сопротивления обмотки, поэтому устройство не обеспечивает высокую точность и имеет низкое быстродействие. Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего повышение точности и увеличение быстродействия измерения температуры обмоток электрических машин. Технический результат, обеспечиваемый заявляемым изобретением, достигается тем, что в устройство для измерения температуры обмоток электрических машин, содержащее обмотку - термодатчик, которая через разделительный конденсатор подключена параллельно источнику переменного напряжения, а также через первый дроссель подключена параллельно источнику стабильного постоянного тока, параллельно которому подключен первый конденсатор, а также содержащее аналого-цифровой преобразователь, к выходам которого подключен индикатор, согласно изобретению, дополнительно введены второй дроссель, второй конденсатор, согласующий усилитель, резистор, первый вычитающий усилитель, третий конденсатор, первый масштабирующий усилитель, второй вычитающий усилитель, источник опорного напряжения, второй масштабирующий усилитель, причем параллельно обмотке-термодатчику подключены соединенные последовательно между собой второй дроссель и второй конденсатор, точка соединения которых между собой подключена ко входу согласующего усилителя, выход которого через резистор подключен к одному из входов первого вычитающего усилителя, также через третий конденсатор подключен ко второму входу первого вычитающего усилителя, выход которого подключен ко входу первого масштабирующего усилителя, выход которого подключен к одному из входов второго вычитающего усилителя, ко второму входу которого подключен источник опорного напряжения, выход второго вычитающего усилителя подключен ко входу второго масштабирующего усилителя, а выход второго масштабирующего усилителя подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя. В предлагаемом устройстве активное сопротивление первого дросселя может быть выбрано большим (Rдр.>>Rобмотки), т.к. падение напряжения постоянного тока, возникающее на обмотке снимают непосредственно с обмотки посредством второго дросселя, второго конденсатора 8, согласующего усилителя, имеющего большое входное сопротивление. Вследствие этого ударное возбуждение контура, включающего первый дроссель, и первый конденсатор не возникает, т.е. быстродействие предлагаемого устройства велико, а изменение активного сопротивления первого дросселя от температуры окружающего воздуха не вносит погрешности в измерения температуры обмотки. Таким образом, описанное устройство обеспечивает повышение точности и увеличение быстродействия устройства. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена структурная схема устройства, на фиг.2, 4 - варианты выполнения принципиальной схемы вычитающего усилителя: на фиг.3 - принципиальная схема согласующего усилителя; на фиг.5 - принципиальная схема источника опорного напряжения. Устройство содержит обмотку-термодатчик 1, подключенную параллельно к источнику 2 переменного напряжения через разделительный конденсатор 3, а также подключенную параллельно источнику 4 стабильного постоянного тока через первый дроссель 5, параллельно которому подключен первый конденсатор 6. Параллельно обмотке-термодатчику 1 подключены последовательно соединенные между собой второй дроссель 7 и второй конденсатор 8. Точка соединения второго дросселя 7 и второго конденсатора 8 подключена ко входу согласующего усилителя 9, выход которого через резистор 10 и через конденсатор 1 подключен ко входам первого вычитающего усилителя 12. Выход первого вычитающего усилителя 12 подключен ко входу первого масштабирующего усилителя 13, выход которого подключен к одному из входов второго вычитающего усилителя 14, ко второму входу которого подключен источник опорного напряжения 15. Выход второго вычитающего усилителя 14 подключен ко входу второго масштабирующего усилителя 16, выход которого подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 17, к выходам которого подключен индикатор 18. Устройство для измерения температуры обмоток электрических машин работает следующим образом: От источника стабильного постоянного тока 4 обмотку - термодатчик 1 электрической машины питают стабильным постоянным током (I 4). За счет протекания постоянного тока І 4 через обмотку - термодатчик 1 на ней создается падение напряжения постоянного тока U1. где R1 - активное сопротивление обмотки-термодатчика 1 электрической машины. Через второй дроссель 7 напряжение постоянного тока (U1 ) подают на вход согласующего усилителя 9, имеющего высокое входное сопротивление и напряжение на выходе которого (U9) равно: где K9 - коэффициент усиления согласующего усилителя 9. Напряжение с выхода согласующего усилителя 9 (U9) подается через резисторно-емкостную цепь 10,11 на входы вычитающего усилителя 12. При этом с выхода согласующего усилителя 9 на инвертирующий вход операционного усилителя ДА первого вычитающего усилителя 12 подается суммарное напряжение, падение напряжения постоянного тока обмотки-термодатчика 1 и неотфильтрованный фон переменного напряжения 50 Гц, а на неинвертирующий вход - неотфильтрованный фон переменного напряжения 50 Гц. Поэтому фон переменного напряжения 50 Гц, который подается на оба входа операционного усилителя ДА (фиг.2) воспринимается как синфазная помеха и подавляется этим операционным усилителем на глубину 90...120 dB Напряжение на выходе вычитающего усилителя 12 (U12) равно; и, поскольку K9 выбрано равным K9 = 1, то Напряжение U12 подается на вход масштабирующего усилителя 13, напряжение на выходе которого (U13) равно или с учетом (3) где К13 - коэффициент усиления (масштабирования) масштабирующего усилителя 13. Напряжение U13 подается на один из входов второго вычитающего усилителя 14, на второй вход которого подается опорное. напряжение (U15) от источника опорного напряжения 15. Напряжение на выходе вычитающего усилителя 14 (U14) равно: или с учётом (4) где K14 - коэффициент усиления вычитающего усилителя 14. Напряжение U14 подается на вход масштабирующего усилителя 16, напряжение на выходе которого (U16) равно: или с учетом (5) Напряжение U16 подается на вход АЦП 17 и, далее, индицируется на индикаторе 18. В выражении (6) коэффициент усиления вычитающего усилителя 14 (К14) выбран равным К14 = 1, и выражение (6) преобразуется к виду: Ток I4 источника стабильного постоянного тока 4 выбран из условия: где І обм.раб - рабочий переменный ток обмотки-термодатчика 1. Коэффициент усиления (масштабирования) масштабирующего усилителя 13 (К13) выбран в сочетании с током І 4 таким образом, чтобы напряжение на выходе масштабирующего усилителя 13 (U13) было равно: где n = -2, -1,0, 1, 2. Таким образом, появляется возможность индицировать и текущее активное сопротивление обмоткитермодатчика 1 при включении переключателя на выходе второго масштабирующего усилителя 16. Коэффициенты усиления (масштабирования) масштабирующего усилителя 13 (К13) и масштабирующего усилителя 16 (K16) выбран в соответствии с допустимым диапазоном входных напряжений АЦП17.