RU2650082C1 - Microprocessor-based device for diagnosing the interturn insulation of an electric motor by self-induced emf with a megohm meter function - Google Patents

Microprocessor-based device for diagnosing the interturn insulation of an electric motor by self-induced emf with a megohm meter function Download PDF

Info

Publication number
RU2650082C1
RU2650082C1 RU2017111727A RU2017111727A RU2650082C1 RU 2650082 C1 RU2650082 C1 RU 2650082C1 RU 2017111727 A RU2017111727 A RU 2017111727A RU 2017111727 A RU2017111727 A RU 2017111727A RU 2650082 C1 RU2650082 C1 RU 2650082C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microcontroller
output
key
voltage source
terminal
Prior art date
Application number
RU2017111727A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Артуровна Вахтина
Александр Витальевич Вострухин
Шалико Жораевич Габриелян
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет"
Priority to RU2017111727A priority Critical patent/RU2650082C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2650082C1 publication Critical patent/RU2650082C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/72—Testing of electric windings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to electrical measuring equipment, in particular to devices for monitoring the quality of insulation, characterized by its breakdown voltage, and can be used in means for diagnosing the state of insulation of a squirrel-cage induction motor. Microprocessor-based device for diagnosing the interturn insulation of an electric motor by self-induced EMF with a megohm meter function contains microcontroller 1 including pulse width modulator (PWM) (not shown) and analog comparator (not shown), voltage divider 2, controlled reference voltage source 3, controllable switch 4, USART/USB interface converter 5, DC voltage source 6, diagnosed motor winding 7, key 8, reference inductance 9, semiconductor diode 10, capacitor 11, computer 12, resistive current combiner 13 and keyboard 14. Resistive current combiner 13 is made in the form of a set of resistors whose first terminals are inputs, and the second terminals are connected to a common point, which is the output, controllable switch 4 is made on the bipolar transistor of the n-p-n structure.
EFFECT: technical result is to expand the functionality and optimize the measurement process.
3 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к микропроцессорному устройству диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра, и может быть использовано в устройствах для контроля качества изоляции, характеризуемого ее пробивным напряжением, и в средствах диагностики состояния изоляции асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.The invention relates to electrical engineering, in particular to a microprocessor-based device for diagnosing inter-turn insulation of an electric motor by self-induction EMF with a megohmmeter function, and can be used in devices for monitoring the quality of insulation, characterized by its breakdown voltage, and in means for diagnosing the insulation state of an asynchronous squirrel-cage motor.

Уровень техникиState of the art

Известно микроконтроллерное устройство для диагностики изоляции обмотки асинхронного двигателя, содержащее источник постоянного напряжения, микроконтроллер, индикатор, ключ, управляемый источник опорного напряжения, делитель напряжения и обмотку электродвигателя, причем индикатор подключен к микроконтроллеру, вывод управления ключом подключен к микроконтроллеру, первый вывод ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первому выводу обмотки электродвигателя, второй вывод которой подключен ко второму выводу ключа, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к широтно-импульсному модулятору (ШИМ) микроконтроллера, крайние выводы делителя напряжения подключены к выводам ключа, средний вывод делителя напряжения подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, ко второму входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения (см. патент РФ №2428707, кл. G01R 27/26, опубл. 10.09.2011).A microcontroller device for diagnosing insulation of the winding of an induction motor is known, comprising a constant voltage source, a microcontroller, an indicator, a key, a controlled reference voltage source, a voltage divider and an electric motor winding, the indicator being connected to the microcontroller, the key control terminal connected to the microcontroller, the first key terminal connected to the first terminal of the DC voltage source, the second terminal of the DC voltage source is connected to the first terminal of the electric winding motor, the second terminal of which is connected to the second terminal of the key, the control input of the controlled reference voltage source is connected to the pulse width modulator (PWM) of the microcontroller, the extreme terminals of the voltage divider are connected to the key terminals, the middle terminal of the voltage divider is connected to the first input of the analog microcontroller comparator, to the second input of which is connected to the output of a controlled voltage reference source (see RF patent No. 2428707, cl. G01R 27/26, publ. 09/10/2011).

Недостатком данного решения является низкая точность измерения - устройство не имеет образцовой (эталонной) индуктивности для проведения его поверки.The disadvantage of this solution is the low accuracy of the measurement - the device does not have a model (reference) inductance for conducting its verification.

Известно микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя, содержащее источник постоянного напряжения, микроконтроллер, индикатор, первый управляемый ключ, второй ключ, делитель напряжения, управляемый источник опорного напряжения, диагностируемую обмотку электродвигателя и образцовую индуктивность, причем индикатор подключен к микроконтроллеру, вывод управления первым управляемым ключом подключен к микроконтроллеру, первый вывод этого же ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу микроконтроллера, крайние выводы делителя напряжения подключены к выводам первого управляемого ключа и первому выводу второго ключа, второй вывод которого имеет два положения «верхнее» и «нижнее» для подключения вторых выводов диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, средний вывод делителя напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, к первому входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения (см. патент РФ №2546827, кл. G01R 27/26, опубл. 10.04.2015).A microcontroller device for diagnosing inter-turn insulation of an electric motor winding is known, comprising a constant voltage source, a microcontroller, an indicator, a first controlled key, a second key, a voltage divider, a controlled voltage source, a diagnosed electric motor winding and an exemplary inductance, the indicator being connected to the microcontroller, the first controlled terminal the key is connected to the microcontroller, the first output of the same key is connected to the first terminal of the source constantly voltage, the second terminal of the DC voltage source is connected to the first terminals of the diagnosed motor winding and the model inductance, the control input of the controlled reference voltage source is connected to the output of the microcontroller, the extreme terminals of the voltage divider are connected to the terminals of the first controlled key and the first terminal of the second switch, the second terminal of which has two positions “upper” and “lower” for connecting the second terminals of the diagnosed motor winding and model inductance, the average output of the voltage divider is connected to the second input of the analog comparator of the microcontroller, to the first input of which the output of the controlled reference voltage source is connected (see RF patent No. 2546827, cl. G01R 27/26, publ. 04/10/2015).

Недостатком известного решения являются ограниченные функциональные возможности: устройство не позволяет измерять сопротивление изоляции между обмотками и между обмоткой и корпусом.A disadvantage of the known solution is limited functionality: the device does not allow measuring the insulation resistance between the windings and between the winding and the casing.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и принятое за прототип является микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра, содержащее микроконтроллер, делитель напряжения, управляемый источник опорного напряжения, первый управляемый ключ, индикатор, источник постоянного напряжения, диагностируемую обмотку электродвигателя, второй ключ, образцовую индуктивность, полупроводниковый диод и конденсатор. Первый вывод источника постоянного напряжения подключен к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вторые выводы последних соединяются со вторым выводом второго ключа, который может находиться либо в «нижнем» положении - подключается диагностируемая обмотка, либо в «верхнем» - подключается образцовая индуктивность и анод полупроводникового диода, катод которого соединен с первой обкладкой конденсатора. Первый вывод второго ключа подключен ко вторым выводам первого управляемого ключа и делителя напряжения. Вывод управления первого управляемого ключа подключен к микроконтроллеру, вход управления источника опорного напряжения подключен в выходу широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, выход источника опорного напряжения подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера подключен средний вывод делителя напряжения 2, первый крайний вывод которого соединен с первыми выводами первого управляемого ключа и источника постоянного напряжения, а также со второй обкладкой конденсатора. Индикатор подключен к выходу соответствующего порта микроконтроллера. Контролируемое сопротивление изоляции подключается к обкладкам конденсатора (контролируемое сопротивление не показано) (см. патент РФ №2589762, кл. G01R 27/26, опубл. 10.07.2016).The closest in technical essence to the claimed technical solution and adopted as a prototype is a microcontroller device for diagnosing inter-turn insulation of an electric motor winding with a megohmmeter function, comprising a microcontroller, a voltage divider, a controlled reference voltage source, a first controlled key, an indicator, a constant voltage source, a diagnosed electric motor winding, second key, model inductance, semiconductor diode and capacitor. The first terminal of the DC voltage source is connected to the first terminals of the diagnosed motor winding and the model inductance, the second terminals of the latter are connected to the second terminal of the second switch, which can either be in the "lower" position - the diagnosed winding is connected, or in the "upper" - the model inductance is connected and an anode of a semiconductor diode, the cathode of which is connected to the first capacitor plate. The first terminal of the second switch is connected to the second terminals of the first controlled switch and voltage divider. The control output of the first managed key is connected to the microcontroller, the control voltage source control input is connected to the output of the pulse-width modulator of the microcontroller, the reference voltage source output is connected to the first input of the microcontroller analog comparator, the middle output of voltage divider 2 is connected to the second input of the analog comparator of the microcontroller the output of which is connected to the first terminals of the first controlled key and constant voltage source, as well as to the second second capacitor plate. The indicator is connected to the output of the corresponding port of the microcontroller. The controlled insulation resistance is connected to the capacitor plates (the controlled resistance is not shown) (see RF patent No. 2589762, class G01R 27/26, publ. 07/10/2016).

Недостатком известного решения являются ограниченные функциональные возможности по причине конструктивных особенностей микроконтроллера, заключающихся в ограниченной мощности процессора и объема памяти, что не позволяет выполнять архивирование результатов измерений, их вывод в форме графиков, сравнение полученных данных с эталонными образцами.A disadvantage of the known solution is the limited functionality due to the design features of the microcontroller, consisting in the limited processor power and memory size, which does not allow archiving of measurement results, their output in the form of graphs, comparison of the data with reference samples.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей изобретения является разработка микропроцессорного устройства диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра, направленного на решение технической проблемы контроля качества межвитковой изоляции обмотки электродвигателя. Технический результат, который может быть достигнут с помощью изобретения сводится к расширению функциональных возможностей за счет организации измерения под управлением компьютера.The objective of the invention is to develop a microprocessor device for diagnosing inter-turn insulation of an electric motor by self-induction EMF with a megohmmeter function, aimed at solving the technical problem of quality control of inter-turn insulation of an electric motor winding. The technical result that can be achieved using the invention is to expand the functionality by organizing measurements under the control of a computer.

Технический результат достигается тем, что микропроцессорное устройство диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра, содержащее источник постоянного напряжения, микроконтроллер, управляемый ключ, ключ, диагностируемую обмотку электродвигателя, образцовую индуктивность, управляемый источник опорного напряжения, делитель напряжения, полупроводниковый диод и конденсатор, причем первый вывод управляемого ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, крайние выводы делителя напряжения подключены к первому и второму выводам управляемого ключа, средний вывод делителя напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, к первому входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения, второй вывод управляемого ключа подключен к первому выводу ключа, второй вывод которого подключен ко второму выводу диагностируемой обмотки электродвигателя, третий вывод ключа подключен ко второму выводу образцовой индуктивности и к аноду полупроводникового диода, катод которого подключен к первой обкладке конденсатора, вторая обкладка которого подключена ко второй клемме источника постоянного напряжения и к общему выводу питания микроконтроллера, дополнительно содержит преобразователь интерфейсов USART/USB, компьютер, резистивный сумматор токов и клавиатура, причем модуль USART микроконтроллера подключен к преобразователю интерфейсов USART/USB, который подключен к интерфейсу USB компьютера, резистивный сумматор токов входами подключен к первым цифровым выводам микроконтроллера, выход резистивного сумматора токов подключен к входу управления управляемого ключа, клавиатура подключена ко вторым цифровым выводам микроконтроллера, резистивный сумматор токов выполнен в виде набора резисторов, первые выводы которых являются входами, а вторые выводы соединены в общую точку, которая представляет собой выход, управляемый ключ выполнен на биполярном транзисторе n-p-n структуры, база которого является входом управления управляемого ключа.The technical result is achieved by the fact that the microprocessor diagnostic device for inter-turn insulation of the electric motor by self-induction EMF with a megohmmeter function, containing a constant voltage source, a microcontroller, a controlled key, a key, a diagnosed electric motor winding, an exemplary inductance, a controlled reference voltage source, voltage divider, semiconductor diode and capacitor moreover, the first output of the managed key is connected to the first terminal of the DC voltage source, the second terminal and the DC voltage source is connected to the first terminals of the diagnosed motor winding and the model inductance, the control input of the controlled reference voltage source is connected to the output of the pulse-width modulator of the microcontroller, the extreme terminals of the voltage divider are connected to the first and second terminals of the controlled key, the middle terminal of the voltage divider is connected to the second input microcontroller analog comparator, to the first input of which the output of a controlled voltage reference source is connected The second output of the controlled key is connected to the first output of the key, the second output of which is connected to the second output of the diagnosed motor winding, the third output of the key is connected to the second output of the model inductance and to the anode of the semiconductor diode, the cathode of which is connected to the first capacitor lining, the second lining of which is connected to the second terminal of the DC voltage source and to the general power supply terminal of the microcontroller, additionally contains a USART / USB interface converter, a computer, resistors an explicit current adder and keyboard, with the USART module of the microcontroller connected to the USART / USB interface converter, which is connected to the USB interface of the computer, the resistive current adder with inputs connected to the first digital outputs of the microcontroller, the output of the resistive current adder connected to the control key control input, the keyboard is connected to the second digital terminals of the microcontroller, the resistive current adder is made in the form of a set of resistors, the first conclusions of which are inputs, and the second conclusions are connected to a common point each, which is the output controllable switch is formed on a bipolar transistor n-p-n structure, which base is the control input of controllable switch.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На чертеже представлена структурная схема микропроцессорного устройства диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра.The drawing shows a structural diagram of a microprocessor device for diagnosing inter-turn insulation of an electric motor by self-induction EMF with a megohmmeter function.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Микропроцессорное устройство диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра содержит микроконтроллер 1, включающий широтно-импульсный модулятор (ШИМ) (не показан) и аналоговый компаратор (не показан), делитель 2 напряжения, управляемый источник 3 опорного напряжения, управляемый ключ 4, преобразователь 5 интерфейсов USART/USB, источник 6 постоянного напряжения, диагностируемую обмотку 7 электродвигателя, ключ 8, образцовую индуктивность 9, полупроводниковый диод 10, конденсатор 11, компьютер 12, резистивный сумматор 13 токов и клавиатуру 14. Резистивный сумматор 13 токов выполнен в виде набора резисторов, первые выводы которых являются входами, а вторые выводы соединены в общую точку, которая представляет собой выход, управляемый ключ 4 выполнен на биполярном транзисторе n-p-n структуры.A microprocessor device for diagnosing inter-turn isolation of an electric motor by self-induction EMF with a megohmmeter function contains a microcontroller 1, including a pulse-width modulator (PWM) (not shown) and an analog comparator (not shown), a voltage divider 2, a controlled voltage reference source 3, a controlled key 4, USART / USB interface converter 5, DC 6 source, diagnosed motor winding 7, key 8, model inductance 9, semiconductor diode 10, capacitor 11, computer 12, resist an explicit adder 13 currents and a keyboard 14. The resistive adder 13 currents is configured as a set of resistors, first terminals of which are the inputs, and second terminals connected to a common point which is the output controllable switch 4 is made on the bipolar transistor n-p-n structure.

Второй вывод источника 6 постоянного напряжения подключен к первым выводам диагностируемой обмотки 7 и образцовой индуктивности 9, вторые выводы последних подключены соответственно ко второму «нижнему» и третьему «верхнему» выводам ключа 8, который может находиться либо в «нижнем» положении - подключается диагностируемая обмотка 7, либо в «верхнем» - подключаются образцовая индуктивность 9 и анод полупроводникового диода 10, катод которого соединен с первой обкладкой конденсатора 11. Первый вывод ключа 8 подключен ко вторым выводам управляемого ключа 4 и делителя 2 напряжения. Вывод управления управляемого ключа 4 подключен к выходу резистивного сумматора 13 токов, входы которого подключены к цифровым выводам микроконтроллера 1, вход управления источника 3 опорного напряжения подключен в выходу ШИМ микроконтроллера 1, выход источника 3 опорного напряжения подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера 1, ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера 1 подключен средний вывод делителя 2 напряжения, первый вывод которого соединен с первыми выводами управляемого ключа 4 и источника 6 постоянного напряжения, а также со второй обкладкой конденсатора 11. Модуль USART (не показан) микроконтроллера 1 подключен к преобразователю 5 интерфейсов USART/USB, который подключен к интерфейсу USB (не показан) компьютера 12. Клавиатура 14 подключена к цифровым выводам микроконтроллера 1.The second terminal of the DC voltage source 6 is connected to the first terminals of the diagnosed winding 7 and the model inductance 9, the second terminals of the latter are connected respectively to the second "lower" and third "upper" terminals of the switch 8, which can be either in the "lower" position - the diagnosed winding is connected 7, or in the "upper" - connect the model inductance 9 and the anode of the semiconductor diode 10, the cathode of which is connected to the first plate of the capacitor 11. The first output of the key 8 is connected to the second control terminals key 4 and voltage divider 2. The control output of the controlled key 4 is connected to the output of the resistive adder 13 currents, the inputs of which are connected to the digital outputs of the microcontroller 1, the control input of the reference voltage source 3 is connected to the PWM output of the microcontroller 1, the output of the reference voltage source 3 is connected to the first input of the analog comparator of the microcontroller 1, the second input of the analog comparator of the microcontroller 1 is connected to the middle output of the voltage divider 2, the first output of which is connected to the first outputs of the managed key 4 and the source 6, the DC voltage, and a second capacitor plate 11. USART module (not shown) of the microcontroller 1 is connected to the transducer 5 USART / USB interface, which is connected to the USB interface (not shown) of the computer 12. The keyboard 14 is connected to the digital output of the microcontroller 1.

Микропроцессорное устройство диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра работает следующим образом.A microprocessor device for diagnosing inter-turn insulation of an electric motor by self-induction EMF with a megohmmeter function works as follows.

Микроконтроллер 1 устанавливает с помощью встроенного ШИМ на выходе управляемого источника 3 опорного напряжения заданный уровень опорного напряжения, подает на входы резистивного сумматора 13 токов определенный двоичный код. Количество входов резистивного сумматора 13 токов равно разрядности подаваемого двоичного кода. Через управляемый вход управляемого ключа 4 протекает определенный ток, который зависит от значения двоичного кода на входе резистивного сумматора 13 токов. Управляемый ключ 4 открывается и через него протекает ток, который зависит от значения двоичного кода на входе резистивного сумматора 13 токов. Таким образом, микроконтроллер 1 обладает возможностью программного управления током через диагностируемую обмотку 7 электродвигателя, а следовательно, и через образцовую индуктивность 9. Второй ключ 8 находится в «верхнем» положении, т.е. включена образцовая индуктивность 9. По цепи: второй вывод источника 6 постоянного напряжения, образцовая индуктивность 9, третий-первый выводы ключа 8, второй-первый выводы управляемого ключа 4, первый вывод источника 6 постоянного напряжения протекает нарастающий ток. В определенный момент микроконтроллер 1 путем вывода нулевого значения двоичного кода на входы резистивного сумматора 13 токов размыкает управляемый ключ 4. При этом на выводах образцовой индуктивности 9 возникает ЭДС самоиндукции, которая приложена к делителю 2 напряжения. Если напряжение на выходе делителя 2 напряжения превысит опорное, то аналоговый компаратор микроконтроллера 1 поменяет на выходе логический уровень, по этому сигналу микроконтроллер 1 оценивает значение амплитуды ЭДС самоиндукции. Если значение ЭДС самоиндукции будет иметь определенное, заранее известное значение, которое свидетельствует об исправной работе устройства, то в этом случае можно проводить диагностирование обмотки 7 электродвигателя.The microcontroller 1 sets using the built-in PWM at the output of the controlled reference voltage source 3 a predetermined level of the reference voltage, supplies a certain binary code to the inputs of the resistive adder 13 currents. The number of inputs of the resistive adder 13 currents is equal to the bit depth of the supplied binary code. A certain current flows through the controlled input of the controlled key 4, which depends on the value of the binary code at the input of the resistive adder 13 currents. The controlled key 4 is opened and a current flows through it, which depends on the value of the binary code at the input of the resistive adder 13 currents. Thus, the microcontroller 1 has the ability to programmatically control the current through the diagnosed winding 7 of the electric motor, and therefore through the model inductance 9. The second switch 8 is in the “upper” position, i.e. the inductance 9 is switched on. The circuit: the second terminal of the constant voltage source 6, the exemplary inductance 9, the third-first terminals of the switch 8, the second-first terminals of the controlled switch 4, the first terminal of the constant voltage source 6, an increasing current flows. At a certain point, the microcontroller 1 by outputting a zero value of the binary code to the inputs of the resistive current adder 13 opens the controlled key 4. In this case, the self-induction EMF appears on the terminals of the model inductance 9, which is applied to the voltage divider 2. If the voltage at the output of the voltage divider 2 exceeds the reference, then the analog comparator of microcontroller 1 will change the logic level at the output, using this signal the microcontroller 1 estimates the value of the amplitude of the self-induction EMF. If the value of the EMF of self-induction will have a certain, previously known value, which indicates the proper operation of the device, then in this case, it is possible to diagnose the winding 7 of the electric motor.

Далее ключ 8 переводится в «нижнее» положение, т.е. подключена диагностируемая обмотка 7 электродвигателя. Микроконтроллер 1 выводит на входы резистивного сумматора 13 токов определенное значение (заранее рассчитанное) двоичного кода. Через управляемый ключ 4 протекает нарастающий ток по цепи: второй вывод источника 6 постоянного напряжения, диагностируемая обмотка 7 электродвигателя, второй-первый выводы ключа 8, второй-первый выводы управляемого ключа 4, первый вывод источника 6 постоянного напряжения. В определенный момент микроконтроллер 1 размыкает управляемый ключ 4, на выводах диагностируемой обмотки 7 электродвигателя возникает ЭДС самоиндукции, которая приложена к делителю 2 напряжения. Если межвитковая изоляция содержит дефекты, снижающие значение пробивного напряжения, а также обладает малым сопротивлением, то часть энергии, запасенной в диагностируемой обмотке 7 электродвигателя, после размыкания ключа 4 рассеется в виде тепла на сопротивлениях межвитковой изоляции. В этом случае ЭДС самоиндукции будет ниже значения, ЭДС самоиндукции обмотки 7 без дефектов и аналоговый компаратор микроконтроллера 1 не поменяет логический уровень на выходе.Next, the key 8 is translated into the "lower" position, i.e. the diagnosed motor winding 7 is connected. The microcontroller 1 outputs to the inputs of the resistive adder 13 currents a certain value (pre-calculated) binary code. Through the controlled key 4, an increasing current flows through the circuit: the second terminal of the constant voltage source 6, the diagnosed winding of the electric motor 7, the second-first terminals of the key 8, the second and first terminals of the controlled key 4, the first terminal of the constant voltage source 6. At a certain point, the microcontroller 1 opens the controlled key 4, at the terminals of the diagnosed motor winding 7 there is a self-induction EMF, which is applied to the voltage divider 2. If the inter-turn insulation contains defects that reduce the breakdown voltage and also has low resistance, then part of the energy stored in the diagnosed winding 7 of the electric motor, after opening the key 4, will be dissipated as heat on the inter-turn insulation resistances. In this case, the EMF of self-induction will be lower than the value, the EMF of self-induction of the winding 7 without defects and the analog comparator of the microcontroller 1 will not change the logic level at the output.

Затем микроконтроллер 1 переходит к следующему циклу измерения амплитуды ЭДС самоиндукции. Микроконтроллер 1 снижает напряжение на выходе управляемого источника 3 опорного напряжения и вновь замыкает первый управляемый ключ 4, цикл повторяется до тех пор, пока микроконтроллер 1 не определит значение амплитуды ЭДС самоиндукции, которое выводит через преобразователь 5 интерфейсов USART/USB на компьютер 12. По значению амплитуды ЭДС самоиндукции производится оценка состояния изоляции. Клавиатура 14 предназначена для ввода в микроконтроллер 1 необходимых параметров диагностируемого электродвигателя, в зависимости от которых микроконтроллер 1 определяет ток, который должен протекать через диагностируемую обмотку 7, и рассчитывает значение двоичного кода, который выводит на входы резистивного сумматора 13 токов в процессе измерения.Then, the microcontroller 1 proceeds to the next cycle of measuring the amplitude of the self-induction EMF. The microcontroller 1 reduces the voltage at the output of the controlled reference voltage source 3 and closes the first controlled key 4, the cycle is repeated until the microcontroller 1 determines the amplitude of the self-inductance EMF, which is output via the converter 5 of the USART / USB interfaces to computer 12. By value EMF amplitude of self-induction, an assessment of the insulation state is made. The keyboard 14 is intended for entering into the microcontroller 1 the necessary parameters of the diagnosed electric motor, depending on which the microcontroller 1 determines the current that must flow through the diagnosed winding 7, and calculates the value of the binary code that outputs to the inputs of the resistive adder 13 currents during measurement.

Реализация функции мегомметра осуществляется следующим образом.The implementation of the megohmmeter function is as follows.

Контролируемое сопротивление изоляции между обмотками электродвигателя или между обмоткой и корпусом подключается к обкладкам конденсатора 11 (контролируемое сопротивление не показано). Ключ 8 находится в «верхнем» положении, т.е. включена образцовая индуктивность 9. Микроконтроллер 1 периодически замыкает/размыкает ключ 4, на выводах образцовой индуктивности 9 возникают импульсы ЭДС самоиндукции, которая приложена к делителю 2 напряжения, а также к аноду полупроводникового диода 10 и ко второй обкладке конденсатора 11. Конденсатор 11 заряжается под действием положительных импульсов ЭДС самоиндукции до определенного значения. Если контролируемое сопротивление изоляции, к которой приложено напряжение конденсатора 11, имеет высокое значение, то напряжение конденсатора 11 будет равно максимальному значению амплитуды импульсов ЭДС самоиндукции. Это значение напряжения микроконтроллер 1 фиксирует, используя раннее описанную последовательность измерения ЭДС самоиндукции. Если контролируемое сопротивление изоляции, к которой приложено напряжение конденсатора 11, имеет низкое значение, то напряжение конденсатора 11 также будет иметь низкое значение. Таким образом, напряжение на конденсаторе 11, приложенное к контролируемой изоляции, будет определяться значением сопротивления контролируемой изоляции. Так как микроконтроллер 1 измеряет напряжение на конденсаторе 11, то по определенному алгоритму микроконтроллер 1 определяет значение сопротивления контролируемой изоляции, таким образом, реализуется функция мегомметра.The controlled insulation resistance between the motor windings or between the winding and the housing is connected to the capacitor plates 11 (the controlled resistance is not shown). Key 8 is in the “upper” position, i.e. the inductance 9 is turned on. The microcontroller 1 periodically closes / opens the key 4, the self-induction EMF pulses appear on the terminals of the inductance 9, which is applied to the voltage divider 2, as well as to the anode of the semiconductor diode 10 and to the second lining of the capacitor 11. The capacitor 11 is charged positive impulses EMF self-induction to a certain value. If the controlled insulation resistance to which the voltage of the capacitor 11 is applied is high, then the voltage of the capacitor 11 will be equal to the maximum value of the amplitude of the self-induction EMF pulses. The microcontroller 1 fixes this voltage value using the previously described sequence for measuring the self-induction EMF. If the controlled insulation resistance to which the voltage of the capacitor 11 is applied is low, the voltage of the capacitor 11 will also be low. Thus, the voltage across the capacitor 11 applied to the controlled insulation will be determined by the resistance value of the controlled insulation. Since the microcontroller 1 measures the voltage across the capacitor 11, according to a certain algorithm, the microcontroller 1 determines the resistance value of the controlled insulation, thus, the megohmmeter function is implemented.

Предварительно обработанные результаты измерений микроконтроллер 1 пересылает через преобразователь 5 интерфейсов USART/USB на компьютер 12, в котором могут быть реализованы новые функции, например архивирование результатов измерений и вывод их в графической форме на монитор, сравнение с эталонными образцами или их моделями, а также передача данных на удаленный компьютер через сеть Internet.The microcontroller 1 sends the pre-processed measurement results via the USART / USB interface converter 5 to a computer 12, in which new functions can be implemented, for example, archiving the measurement results and displaying them in graphical form on the monitor, comparison with reference samples or their models, as well as transmission data to a remote computer via the Internet.

Изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет преимущество - расширены функциональные возможности микропроцессорного устройства диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра за счет организации измерений под управлением компьютера, что позволяет выполнять архивирование результатов измерений, их вывод в форме графиков, сравнение полученных данных с эталонными образцами.In comparison with the prototype and other known solutions, the invention has the advantage of expanding the functionality of a microprocessor device for diagnosing inter-turn insulation of an electric motor by self-induction EMF with a megohmmeter function by organizing measurements under computer control, which allows archiving measurement results, outputting them in the form of graphs, comparing the results obtained data with reference samples.

Claims (3)

1. Микропроцессорное устройство диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по ЭДС самоиндукции с функцией мегомметра, содержащее источник постоянного напряжения, микроконтроллер, управляемый ключ, ключ, диагностируемую обмотку электродвигателя, образцовую индуктивность, управляемый источник опорного напряжения, делитель напряжения, полупроводниковый диод и конденсатор, причем первый вывод управляемого ключа подключен к первой клемме источника постоянного напряжения, вторая клемма источника постоянного напряжения подключена к первым выводам диагностируемой обмотки электродвигателя и образцовой индуктивности, вход управления управляемого источника опорного напряжения подключен к выходу широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, крайние выводы делителя напряжения подключены к первому и второму выводам управляемого ключа, средний вывод делителя напряжения подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера, к первому входу которого подключен выход управляемого источника опорного напряжения, второй вывод управляемого ключа подключен к первому выводу ключа, второй вывод которого подключен ко второму выводу диагностируемой обмотки электродвигателя, третий вывод ключа подключен ко второму выводу образцовой индуктивности и к аноду полупроводникового диода, катод которого подключен к первой обкладке конденсатора, вторая обкладка которого подключена ко второй клемме источника постоянного напряжения и к общему выводу питания микроконтроллера, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено преобразователем интерфейсов USART/USB, компьютером, резистивным сумматором токов и клавиатурой, причем модуль USART микроконтроллера подключен к преобразователю интерфейсов USART/USB, который подключен к интерфейсу USB компьютера, резистивный сумматор токов входами подключен к первым цифровым выводам микроконтроллера, выход резистивного сумматора токов подключен к входу управления управляемого ключа, а клавиатура подключена ко вторым цифровым выводам микроконтроллера1. Microprocessor-based diagnostic device for inter-turn isolation of an electric motor by self-induction EMF with a megohmmeter function, comprising a constant voltage source, a microcontroller, a controlled key, a key, a diagnosed electric motor winding, an exemplary inductance, a controlled reference voltage source, voltage divider, semiconductor diode and capacitor, the first output the controlled key is connected to the first terminal of the constant voltage source, the second terminal of the constant voltage source is connected to the first conclusions of the diagnosed motor winding and the model inductance, the control input of the controlled reference voltage source is connected to the output of the pulse-width modulator of the microcontroller, the extreme ends of the voltage divider are connected to the first and second outputs of the controlled key, the middle output of the voltage divider is connected to the second input of the analog comparator of the microcontroller , to the first input of which the output of the controlled reference voltage source is connected, the second output of the controlled key by is connected to the first terminal of the switch, the second terminal of which is connected to the second terminal of the diagnosed motor winding, the third terminal of the switch is connected to the second terminal of the model inductance and to the anode of the semiconductor diode, the cathode of which is connected to the first plate of the capacitor, the second plate of which is connected to the second terminal of the DC voltage source and to the general power output of the microcontroller, characterized in that it is additionally equipped with a USART / USB interface converter, a computer, a resistive total ohms of currents and a keyboard, and the USART module of the microcontroller is connected to the USART / USB interface converter, which is connected to the USB interface of the computer, the resistive current adder with inputs is connected to the first digital outputs of the microcontroller, the output of the resistive current adder is connected to the control key control input, and the keyboard is connected to the second digital pins of the microcontroller 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что резистивный сумматор токов выполнен в виде набора резисторов, первые выводы которых являются входами, а вторые выводы соединены в общую точку, которая представляет собой выход.2. The device according to p. 1, characterized in that the resistive current adder is made in the form of a set of resistors, the first conclusions of which are inputs, and the second conclusions are connected to a common point, which is an output. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что управляемый ключ выполнен на биполярном транзисторе n-p-n структуры, база которого является входом управления управляемого ключа.3. The device according to p. 1, characterized in that the managed key is made on a bipolar transistor n-p-n structure, the base of which is the control input of the managed key.
RU2017111727A 2017-04-06 2017-04-06 Microprocessor-based device for diagnosing the interturn insulation of an electric motor by self-induced emf with a megohm meter function RU2650082C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111727A RU2650082C1 (en) 2017-04-06 2017-04-06 Microprocessor-based device for diagnosing the interturn insulation of an electric motor by self-induced emf with a megohm meter function

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111727A RU2650082C1 (en) 2017-04-06 2017-04-06 Microprocessor-based device for diagnosing the interturn insulation of an electric motor by self-induced emf with a megohm meter function

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2650082C1 true RU2650082C1 (en) 2018-04-06

Family

ID=61867272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017111727A RU2650082C1 (en) 2017-04-06 2017-04-06 Microprocessor-based device for diagnosing the interturn insulation of an electric motor by self-induced emf with a megohm meter function

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2650082C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193235U1 (en) * 2019-02-26 2019-10-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Microcontroller device for diagnostics of inter-turn insulation of a motor winding by self-induction EMF

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5867029A (en) * 1995-08-02 1999-02-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of nondestructive insulation test and a nondestructive insulation testing apparatus
US6366865B1 (en) * 1999-11-03 2002-04-02 Motorola, Inc. Apparatus and method for estimating the coil resistance in an electric motor
RU2283501C1 (en) * 2005-03-21 2006-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Device for estimating and predicting technical state of isolation of windings of electric motor
RU2428707C1 (en) * 2010-04-21 2011-09-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Microcontroller device for diagnostic operation of insulation of asynchronous motor winding
RU2498327C1 (en) * 2012-05-03 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Microcontroller device for diagnostics of turn-to-turn insulation of electric motor winding against self-induction voltage
RU2529596C1 (en) * 2013-03-11 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Забайкальский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ЗабГУ") Method of diagnostics of turn-to-turn short circuits of asynchronous electric motor
RU2589762C1 (en) * 2015-05-29 2016-07-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ) Microcontroller device for diagnosis of turn insulation of electric motor winding with megohmmeter function

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5867029A (en) * 1995-08-02 1999-02-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of nondestructive insulation test and a nondestructive insulation testing apparatus
US6366865B1 (en) * 1999-11-03 2002-04-02 Motorola, Inc. Apparatus and method for estimating the coil resistance in an electric motor
RU2283501C1 (en) * 2005-03-21 2006-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Device for estimating and predicting technical state of isolation of windings of electric motor
RU2428707C1 (en) * 2010-04-21 2011-09-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Microcontroller device for diagnostic operation of insulation of asynchronous motor winding
RU2498327C1 (en) * 2012-05-03 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Microcontroller device for diagnostics of turn-to-turn insulation of electric motor winding against self-induction voltage
RU2529596C1 (en) * 2013-03-11 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Забайкальский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ЗабГУ") Method of diagnostics of turn-to-turn short circuits of asynchronous electric motor
RU2589762C1 (en) * 2015-05-29 2016-07-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ) Microcontroller device for diagnosis of turn insulation of electric motor winding with megohmmeter function

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193235U1 (en) * 2019-02-26 2019-10-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Microcontroller device for diagnostics of inter-turn insulation of a motor winding by self-induction EMF

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2645449C1 (en) Microprocessor-based device for diagnosing the insulation of a motor by emf self-induction with a megger function
RU2546827C1 (en) Microcontroller device for diagnosing of turn-to-turn isolation of electric motor winding
RU2589762C1 (en) Microcontroller device for diagnosis of turn insulation of electric motor winding with megohmmeter function
RU2428707C1 (en) Microcontroller device for diagnostic operation of insulation of asynchronous motor winding
JP2018038035A (en) Solid state circuit breaker and motor driving system
RU181798U1 (en) MICROCONTROLLER DEVICE FOR DIAGNOSTICS OF INTER-ROTARY INSULATION OF ELECTRIC MOTOR WINDING BY SELF-INDUCTION EMF
CN105021967B (en) The precise measurement of voltage drop across thyristor
RU2498327C1 (en) Microcontroller device for diagnostics of turn-to-turn insulation of electric motor winding against self-induction voltage
US20150061639A1 (en) Dead-Time Selection In Power Converters
JP2016519376A5 (en)
JP2017062168A (en) Electric leakage detection circuit
US20220043045A1 (en) Monitoring circuit for an interlock system, interlock system, assembly having an interlock system and having a functional unit, and method for operating an interlock system
RU2650082C1 (en) Microprocessor-based device for diagnosing the interturn insulation of an electric motor by self-induced emf with a megohm meter function
JP2022501989A (en) Determining the characteristic temperature of an electrical or electronic system
BR112017015960B1 (en) Apparatus for checking a parameter of a transformer, system and method for checking a parameter of a transformer
US20190369167A1 (en) Power electronic test automation circuit
RU2684955C9 (en) Device for diagnostics of inter-turn insulation of an electric motor by self-induction emf with megger function
US9917583B2 (en) Termination apparatus, termination control method, and storage medium on which termination control program has been stored
JP2017181251A (en) Cable inspection device and cable inspection system
WO2022022038A1 (en) Insulation resistance detection circuit and method
RU184404U1 (en) MICROCONTROLLER DEVICE OF DIAGNOSTICS OF INTERVOLTAGE INSULATION OF ELECTRIC MOTOR WINDOWS WITH MEGOMMETER FUNCTION
US9577568B2 (en) Detection of a wire-break fault during the operation of a brushless d.c. motor
CN114280351B (en) Method and related device for acquiring voltage drop of internal power supply network of integrated circuit
RU192269U1 (en) Microcontroller device for diagnostics of inter-turn insulation of an electric motor winding with a megohmmeter function
Jensen et al. A more robust stator insulation failure prognosis for inverter-driven machines

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190407