5.3 Бесконтактные методы измерения температуры обмоток
электрических машин
Сложность осуществления электрической связи вращающихся температурных индикаторов с измерительной или регистрирующей аппаратурой посредством скользящих токосъемников привела к разработке методов, обеспечивающих бесконтактные связи с аппаратурой. Такие методы основываются на емкостной, индуктивной или радиотелеметрической связи. Чувствительность этих связей к магнитным и электростатическим полям, к вибрациям, к паразитным емкостям и к другим внешним явлениям усложняет схемы и устройства, требует применения специальной аппаратуры, ограничивает точность измерений. Однако во многих случаях эти методы оказываются достаточно эффективными.
В качестве температурных индикаторов могут быть использованы термопары, терморезисторы, конденсаторы.
5.3.1 Метод емкостной связи
Информация об изменениях параметров температурных индикаторов может быть передана через электростатическое поле как для одноточечных, так и многоточечных измерений.
При одноточечном измерении применяется перспективное и конструктивное простое устройство без контактного измерения температуры с емкостным токосъемом [2].
Структурная и принципиальная схемы устройства показаны на рисунке 5.5. Температурный индикатор ТИ посредствам емкостным узла передачи информации УПИ подключается к измерительной цепи ИМ. На выходе цепи находится индикатор ИР с прибором ИП, шкала измерений которого проградуирована в °С. измерительная цепь питается переменным током от высокочастотного генератора Г.
Устройство работает по принципу неуравновешенного высокочастотного резонансного моста, два плеча которого находятся на вращающейся части машины, а два других – вне машины. Вращающиеся плечи моста подключены одними концами к общей точки, соединяющиеся со сталью якоря или ротора машины и через подшипник – с корпусом машины, другие концы этих плеч соединяются с вращающимися обкладками двух конденсаторов Ст’и Ст” узла передачи информации УПИ. неподвижные обкладки этих конденсаторов с помощью симметричного высокочастотного кабеля типа РД-126 подключены к вторичному прибору, расположенному вне машины, включающему в себя два индуктивных плеча моста, электронный индикатор разбаланса ИР, высокочастотный генератор питания моста Г, блок силового питания БСП электронных устройств моста.
Рисунок 5.5 - Одноточечное устройство
На рисунке 5.5 показано: а – структурная схема; 1,2,3- блоки соответственно на вращающейся, неподвижной частях машины и вне машины; б - принципиальная схема.
Универсальный самостоятельный УПИ, который выполнен в виде отдельного узла, представлен на рисунке 5.6.
Рисунок 5.6 - Ёмкостной одноточечный узел передачи
информации
На рисунке 5.6 показано: 1 – соединительный фланец; 2 – вращающаяся цилиндрическая обкладка конденсатора; 3 - неподвижная цилиндрическая обкладка конденсатора; 4 – ступица; 5 – вал ротора УПИ.
5.3.2 Метод индуктивной связи
Информация между температурными индикаторами, установленными на вращающихся частях машины, и измерительной аппаратуры передается с помощью токосъемников трансформаторного типа. Такая связь может быть осуществлена для одноточечного и многоточечного измерений с использованием в качестве температурных индикаторов полупроводниковых терморезисторов, термопар, конденсаторов [2].
Бесконтактный токосъем с использованием индуктивной связи может быть осуществлен следующим образом.
Напряжение несущей частоты от источника переменного тока (рисунок 5.7) подается на неподвижную обмотку Тр1 через клеммы 1 и 2, затем на вращающуюся обмотку и далее на диагональ измерительного моста в одной из плеч которого включен терморезистор Rт , расположен в месте измерения температуры, сопротивление которого изменяется при изменении температуры. В результате происходит разбаланс моста, в диагонали появляется напряжение несущей частоты, модулированное сигналом температурного индикатора. Этот сигнал поступает на вращающуюся обмотку Тр2 и через клеммы 3 и 4 на усилитель и регистрирующей измерительный прибор.
В качестве магнитного материала в таких токосъемниках используют ферритовые кольца, что позволяет при малых габаритных размерах и весах получать высокие коэффициенты передачи.
Рисунок 5.7 - Принципиальная схема индуктивного
токосъёмника
5.3.3 Радиометрический метод связи
Для бесконтактного контроля якорей тяговых двигателей в эксплуатационных условиях может быть использован радиотелеметрическим метод [2].
Радиотелеметрическая система состоит из передающего и приемного устройств (рисунок 5.8). Передающую часть системы вместе с блоком питания располагают на якоре в струе воздуха. температурные индикаторы закладывают в пазы якоря между секциями или в лобовые части обмотки в период изготовления машины. концы температурных индикаторов выводят к месту расположения передающей части системы. Приемную часть системы устанавливают в кабине машиниста электровоза, а ее антенну вводят внутрь корпуса машины с помощью коаксиального кабеля, который укладывают под корпус электровоза и вводят в кабину машиниста. Связь с антенной передающей части осуществляется при помощи кабеля РК-3. ремонт или замена температурных индикаторов возможна при капитальном ремонте якоря.
Рисунок 5.8 - Структурная схема радиометрической системы
На рисунке 5.8 показано: 1- температурный датчик; 2- модулятор; 3- радиопередатчик; 4- ультракоротковолновый блок; 5- усилитель промежуточной частоты; 6- детектор; 7- усилитель низкой частоты; 8- мультивибратор; 9- ждущий мультивибратор; 10- усилитель мощности; 11- измеритель температуры; 12- индикатор настройки; 13- блок питания.
Принципиальная схема передающей части системы и блока питания показана на рисунке 5.9. В качестве генератора поднесущей частоты в передающей части системы использована схема мультивибратора, собранного на кремниевых полупроводниковых триодах Т2 и Т3. температурный индикатор включается последовательно с сопротивлением базы триода. Выходное напряжение генератора поднесущей частоты используется для модуляции сигналов радиопередатчика, собранного на триоде Т5, включенном по схеме с заземленным основанием. Между эмиттером и коллектором осуществлена положительная обратная связь через конденсатор С8.
Резистор R10 служит для установки рабочего режима триода. Конденсаторы С5 и С6 и дроссели Др1 и Др2 служат для развязки генератора по высокой частоте. Модуляция генератора осуществляется импульсами мультивибратора в цепи эмиттера при помощи триода Т4 через резистор R11. Триод Т4 до прихода импульса мультивибратора закрыт, и схема генерирует высокочастотные колебания с частотой 68 МГц, а затем открывается, шунтирует резистор R10 и срывает генерацию триода Т5. Передающая часть нормально работает при изменении температуры окружающей среды от 20 до 50°С, поэтому в схеме нет термокомпенсирующих устройств.
В качестве температурного индикатора в системе использовано термопреобразователи стержневого и бусинкового исполнения типа КМТ-11 и КМТ-18.
Рисунок 5.9 - Принципиальна схема передающей части системы
и блока питания
Конструктивно передающая часть системы выполнена на плате размерами 70х42 мм с помощью печатного монтажа. Для прочности и увеличения жесткости монтажа все навесные элементы заливают эпоксидным компаундом. Передающая часть системы 1 устанавливают в подколлекторной камере якоря двигателя и крепят к ребрам звезды коллекторной втулки (рисунок 5.10). Залитый эпоксидным компаундом помещают в крышке 6 (рисунок 5.11), которую крепят на кронштейне 7 шестью винтами.
Источником питания служат специально заложенные в пазы витки 3, которые при работе машины вырабатывают э.д.с. Мультивибратор питается напряжением 1,5-2 В, цепь коллектора высокочастотного генератора – напряжением 6 В.
Рисунок 5.10 - Размещение передающего устройства в
подколлекторной части двигателя (а- вид с торца коллектора;
в- конструкция передающего устройства.)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.