RU2617731C2 - Contactless control device of alternating current electrical units - Google Patents

Contactless control device of alternating current electrical units Download PDF

Info

Publication number
RU2617731C2
RU2617731C2 RU2014150724A RU2014150724A RU2617731C2 RU 2617731 C2 RU2617731 C2 RU 2617731C2 RU 2014150724 A RU2014150724 A RU 2014150724A RU 2014150724 A RU2014150724 A RU 2014150724A RU 2617731 C2 RU2617731 C2 RU 2617731C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
logic
inputs
sensor
Prior art date
Application number
RU2014150724A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014150724A (en
Inventor
Владимир Фёдорович Вербов
Александр Гургенович Сукиязов
Борис Николаевич Просянников
Original Assignee
Государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российская таможенная академия"
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 Государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российская таможенная академия" filed Critical Государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российская таможенная академия"
Priority to RU2014150724A priority Critical patent/RU2617731C2/en
Publication of RU2014150724A publication Critical patent/RU2014150724A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2617731C2 publication Critical patent/RU2617731C2/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
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: device includes: a tensity sensor of the external magnetic field, located near the object to be controlled, the output of which is connected to the amplifier input; the narrow-band filter tuned to the frequency 2ω (ω - frequency of alternating voltage, suppling the object), the output of which is connected to the two inputs of the logic unit comparators, having different levels of operation. At that, the comparator output, having a smaller response level, is connected to the logic elements inputs AND-NO and AND. The second input of logic element AND-NO is connected to the comparator output with high response level and the second indicator of indicating unit, and the output of logic element AND- NO is connected to a second input of the logic element AND, to the output of which the first indicator is connected. Wherein the tensity sensor is in the form of three identical orthogonally placed cylindrical windings, initial terminals of which are connected together and grounded, and the end terminal are connected respectively to the amplifiers, each of which is connected to its quad, which outputs are connected to the inputs of the summation unit, and the output of the summation unit is connected to the square root extractor, which is connected to the integrator, which output in its turn is connected to the input of the bandpass filter.
EFFECT: increase of the device reliability.
2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного непрерывного контроля исправности электротехнических объектов переменного тока. К таким потребителям можно отнести различные преобразователи электроэнергии, в частности трансформаторы, выпрямители переменного тока, электрические машины переменного тока и др.The present invention relates to electrical engineering and can be used for non-contact continuous monitoring of the health of electrical objects of alternating current. These consumers include various power converters, in particular transformers, AC rectifiers, electric AC machines, etc.

Известно устройство для контроля полупроводниковых элементов, входящих в состав выпрямителей переменного тока, подключаемое непосредственно к контролируемому элементу с помощью щупов и производящее определение исправности элемента путем оценки его реакции на стимулирующее воздействие в виде прямоугольных импульсов, следующих от специального генератора [1]. Недостатком аналога является необходимость контактного соединения контролирующего устройства с объектом контроля - полупроводниковым элементом.A device for controlling semiconductor elements that are part of AC rectifiers, connected directly to the controlled element using probes and determining the health of the element by evaluating its response to the stimulating effect in the form of rectangular pulses following from a special generator [1]. The disadvantage of the analogue is the need for contact connection of the controlling device with the control object - a semiconductor element.

Известно устройство, реализующее способ экспресс-диагностики выпрямительных элементов блоков питания [2]. Устройство содержит датчик напряженности магнитного поля, размещенный вблизи трансформатора блока питания и подключенный к группе полосовых фильтров и логической схеме обработки сигналов. Принцип действия устройства заключается в том, что из сигнала датчика, пропорционального напряженности внешнего магнитного поля (ВМП) трансформатора, с помощью узкополосных фильтров, настроенных на частоты ω, 2ω и 3ω (ω - частота питающего напряжения), выделяется информативный параметр в виде спектра амплитуд соответствующих частот, после чего осуществляется сравнение полученных величин с эталонными (опорными) сигналами. После этого в логической схеме в зависимости от комбинаций соотношений амплитуд указанных сигналов реализуется один из вариантов выходного сигнала, касающийся исправности/неисправности выпрямительных элементов блока питания. Однако данное устройство содержит большое количество элементов и функциональных связей, что снижает надежностные характеристики его работы.A device is known that implements a method for express diagnostics of rectifier elements of power supplies [2]. The device contains a magnetic field sensor located near the transformer of the power supply and connected to a bandpass filter group and a signal processing logic circuit. The principle of operation of the device is that from the sensor signal, proportional to the external magnetic field (HFM) of the transformer, with the help of narrow-band filters tuned to frequencies ω, 2ω and 3ω (ω is the frequency of the supply voltage), an informative parameter in the form of an amplitude spectrum is extracted corresponding frequencies, after which the obtained values are compared with the reference (reference) signals. After that, in the logic circuit, depending on combinations of the ratios of amplitudes of the indicated signals, one of the output signal variants is implemented, which concerns the serviceability / malfunction of the rectifier elements of the power supply unit. However, this device contains a large number of elements and functional relationships, which reduces the reliability characteristics of its operation.

Известно устройство бесконтактного мониторинга полупроводниковых элементов однофазных и трехфазных мостовых выпрямителей [3], наиболее близкое по совокупности существенных признаков заявляемому изобретению. Устройство содержит датчик напряженности ВМП, размещенный вблизи трансформатора выпрямителя, усилитель сигнала датчика и полосовой фильтр, настроенный на частоту 2ω, выход которого подключен к логической схеме устройства, которая, в зависимости от величины амплитуды выходного сигнала фильтра, формирует на соответствующие индикаторы сигнал о техническом состоянии полупроводниковых элементов.A device for non-contact monitoring of semiconductor elements of single-phase and three-phase bridge rectifiers [3], the closest in combination of essential features of the claimed invention. The device contains a PMF voltage sensor located near the rectifier transformer, a sensor signal amplifier and a bandpass filter tuned to a frequency of 2ω, the output of which is connected to the device logic circuit, which, depending on the amplitude of the filter output signal, generates a signal about the technical condition of the corresponding indicators semiconductor elements.

Недостатком устройства, выбранного за прототип, является необходимость предварительной ориентации оси чувствительности датчика напряженности ВМП относительно объекта контроля, так как при определенном его положении относительно силовых линий магнитного поля выходной сигнал будет равен нулю и устройство работать не будет. Кроме того, ориентация датчика должна поддерживаться неизменной.The disadvantage of the device selected for the prototype is the need for preliminary orientation of the sensitivity axis of the VMP tension sensor relative to the control object, since at a certain position relative to the magnetic field lines, the output signal will be zero and the device will not work. In addition, the orientation of the sensor must be maintained unchanged.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства за счет исключения влияния положения оси чувствительности датчика напряженности ВМП относительно объекта контроля на конечный результат работы устройства.The aim of the invention is to increase the reliability of the device by eliminating the influence of the position of the sensitivity axis of the PMF tension sensor relative to the control object on the final result of the device.

Поставленная цель достигается тем, что датчик напряженности выполнен в виде трех одинаковых ортогонально размещенных цилиндрических обмоток, начальные выводы которых соединены между собой и заземлены, а конечные выводы подключены соответственно к усилителям, каждый из которых соединен со своим квадратором, выходы которых соединены с входами суммирующего устройства, а выход суммирующего устройства подключен к устройству извлечения квадратного корня, соединенного с интегратором, выход которого, в свою очередь, подключен к входу полосового фильтра, выход которого подключен к входам двух компараторов логического блока, имеющих различные уровни срабатывания, при этом к выходу компаратора, имеющего меньший уровень срабатывания, подключены входы логических элементов И-НЕ и И, ко второму входу логического элемента И-НЕ подключены выход компаратора с большим уровнем срабатывания и второй индикатор блока индикации, а выход логического элемента И-НЕ подключен ко второму входу логического элемента И, к выходу которой подключен первый индикатор.This goal is achieved in that the tension sensor is made in the form of three identical orthogonally placed cylindrical windings, the initial terminals of which are interconnected and grounded, and the final terminals are connected respectively to amplifiers, each of which is connected to its own quadrator, the outputs of which are connected to the inputs of the summing device and the output of the summing device is connected to the square root extraction device connected to the integrator, the output of which, in turn, is connected to the strip input the filter, the output of which is connected to the inputs of two comparators of the logic unit having different levels of operation, while the inputs of the logical elements AND-AND and AND are connected to the output of the comparator, which has a lower level of operation, and the output of the comparator is connected to the second input of the logic element AND-NOT with a high level of operation and the second indicator of the display unit, and the output of the AND gate is NOT connected to the second input of the AND gate, to the output of which the first indicator is connected.

Принцип действия заявляемого устройства бесконтактного контроля исправности электротехнических объектов переменного тока заключается в следующем.The principle of operation of the inventive non-contact device for monitoring the health of electrical objects of alternating current is as follows.

В процессе работы любого электротехнического объекта, содержащего источник магнитного поля и имеющего магнитную систему, происходит ее периодическое перемагничивание. Характер перемагничивания связан с доменной структурой магнитной системы и весьма чувствителен к режиму работы и техническому состоянию контролируемого объекта. Поэтому во внешнем магнитном поле контролируемого электротехнического объекта содержится информация о его исправном/неисправном состоянии.In the process of operation of any electrical object containing a source of a magnetic field and having a magnetic system, its periodic magnetization reversal occurs. The nature of magnetization reversal is associated with the domain structure of the magnetic system and is very sensitive to the operating mode and technical condition of the controlled object. Therefore, in the external magnetic field of the controlled electrical object contains information about its good / bad condition.

Если электротехнический объект работает в номинальном эксплуатационном режиме и все его элементы исправны, то рабочая точка перемагничивания магнитной системы находится на линейном участке кривой намагничивания материала; кривая сигнала датчика ВМП симметрична относительно оси абсцисс. Благодаря этому в спектре амплитуд выходного сигнала датчика напряженности ВМП будут присутствовать сигналы только нечетных спектральных составляющих, кратных основной частоте питающего потребитель напряжения ω (3ω, 5ω, …) [4, 5].If the electrotechnical object operates in the nominal operating mode and all its elements are operational, then the working magnetization reversal point of the magnetic system is located on the linear portion of the material magnetization curve; The waveform of the PMF sensor is symmetrical about the abscissa. Due to this, only the odd spectral components that are multiples of the main frequency of the voltage supplying the consumer voltage ω (3ω, 5ω, ...) will be present in the amplitude spectrum of the output signal of the HFM intensity sensor [4, 5].

В случае возникновения в контролируемом объекте одной или нескольких неисправностей, не снижающих его работоспособность, вследствие появляющегося подмагничивания магнитной системы рабочая точка смещается на нелинейный участок кривой намагничивания, в результате чего в спектре амплитуд выходного сигнала датчика дополнительно появляются сигналы четных спектральных составляющих (2ω, 4ω, 6ω…). В этом случае амплитуды четных спектральных составляющих, в том числе на частоте 2ω, возрастут незначительно.In the event that one or more malfunctions occur in the controlled object that do not reduce its operability, due to the magnetization of the magnetic system appearing, the operating point is shifted to a nonlinear portion of the magnetization curve, as a result of which the signals of even spectral components additionally appear in the amplitude spectrum of the sensor output signal (2ω, 4ω, 6ω ...). In this case, the amplitudes of the even spectral components, including at a frequency of 2ω, increase slightly.

В другом же случае, когда неисправности в контролируемом объекте существенны и могут привести к аварийным сбоям в работе объекта в целом, амплитуды четных спектральных составляющих, особенно на частоте 2ω, возрастают значительно.In another case, when the malfunctions in the controlled object are significant and can lead to emergency failures in the operation of the object as a whole, the amplitudes of the even spectral components, especially at a frequency of 2ω, increase significantly.

Таким образом, заявляемое устройство фиксирует два вида неисправностей в контролируемом объекте – не существенно влияющих на работоспособность и приводящих к серьезным (аварийным) сбоям в работе. Информационным признаком при этом выступает амплитуда спектральной составляющей выходного сигнала датчика с частотой 2ω.Thus, the inventive device captures two types of malfunctions in a controlled facility - not significantly affecting performance and leading to serious (emergency) malfunctions. The information sign in this case is the amplitude of the spectral component of the sensor output signal with a frequency of 2ω.

Для различных типов контролируемых объектов величины амплитуд этих спектральных составляющих также будут различными. В этой связи настройка устройства для регистрации отмеченных видов неисправностей применительно к каждому конкретному объекту будет заключаться в переустановке величин напряжений срабатывания соответствующих сравнивающих устройств (компараторов). Это определяет универсальность заявляемого устройства для его применения к контролю различных электротехнических объектов.For various types of controlled objects, the magnitudes of the amplitudes of these spectral components will also be different. In this regard, the setup of the device for recording the noted types of malfunctions in relation to each specific object will consist in reinstalling the values of the operating voltages of the corresponding comparative devices (comparators). This determines the versatility of the claimed device for its application to the control of various electrical objects.

Однако определяющим недостатком прототипа является, как отмечалось выше, обязательная необходимость ориентации оси чувствительности датчика напряженности ВМП относительно объекта контроля. Для исключения данного недостатка в предлагаемом устройстве использован датчик индукционного типа, выполненный в виде трех одинаковых ортогонально размещенных цилиндрических обмоток, начальные выводы которых соединены между собой и заземлены, а конечные выводы подключены к блоку обработки сигналов по определенному алгоритму.However, the defining disadvantage of the prototype is, as noted above, the mandatory necessity of orientation of the sensitivity axis of the PMF tension sensor relative to the control object. To eliminate this drawback, the proposed device uses an induction type sensor made in the form of three identical orthogonally placed cylindrical windings, the initial terminals of which are interconnected and grounded, and the final terminals are connected to the signal processing unit according to a certain algorithm.

Повышение надежности работы устройства за счет исключения влияния положения оси чувствительности датчика напряженности (или индукции) ВМП относительно объекта контроля достигается специальной обработкой выходных сигналов индукционных датчиков (датчиков напряженности).Improving the reliability of the device by eliminating the influence of the position of the sensitivity axis of the sensor of tension (or induction) of the PMF relative to the object of control is achieved by special processing of the output signals of induction sensors (tension sensors).

Ориентация датчика во внешнем магнитном поле электротехнического объекта определяется углами углов α, β и γ (фиг. 1a). Каждая обмотка выдает сигнал о соответствующей компоненте вектора магнитной индукции, из которых впоследствии выделяется модуль индукции ВМП.The orientation of the sensor in the external magnetic field of the electrical object is determined by the angles α, β and γ (Fig. 1a). Each winding gives a signal about the corresponding component of the magnetic induction vector, from which the induction module of the PMF is subsequently extracted.

Для пояснения этого процесса рассмотрим одну из цилиндрических обмоток датчика, ориентированного, например, вдоль оси x (фиг. 1б). Кроме того, будем считать, что все цилиндрические обмотки одинаковы. Вектор индукции магнитного поля B контролируемого объекта в декартовой системе координат, связанной с обмотками датчика, составляет с осью x угол α. Компонента магнитного поля Bx найдется какTo explain this process, we consider one of the cylindrical windings of the sensor, oriented, for example, along the x axis (Fig. 1b). In addition, we assume that all cylindrical windings are the same. The magnetic field induction vector B of the controlled object in the Cartesian coordinate system associated with the sensor windings makes an angle α with the x axis. The magnetic field component B x can be found as

Figure 00000001
Figure 00000001

Потокосцепление с обмоткой датчика найдется какThe flux linkage with the sensor coil is found as

Figure 00000002
Figure 00000002

где wS=a,where wS = a ,

w - число витков в датчике,w is the number of turns in the sensor,

S - средняя площадь одного витка.S is the average area of one turn.

Величину выходного сигнала датчика можно найти с помощью закона Фарадея для электромагнитной индукции:The value of the sensor output signal can be found using the Faraday law for electromagnetic induction:

Figure 00000003
Figure 00000003

В дальнейшем знак модуля опустим.In the future, we omit the sign of the module.

Формула (3) применима для каждой из трех компонент:Formula (3) is applicable for each of the three components:

Figure 00000004
Figure 00000004

Возведем уравнения (3) и (4) в квадрат и сложим результат. Получим:We square equations (3) and (4) and add the result. We get:

Figure 00000005
Figure 00000005

Из (5) найдем модуль индукции магнитного поля:From (5) we find the magnetic field induction module:

Figure 00000006
Figure 00000006

Аналогично для двух остальных обмоток, жестко ориентированных вдоль осей y и z, можно записать:Similarly, for the other two windings, rigidly oriented along the y and z axes, we can write:

Figure 00000007
Figure 00000007

Покажем, что стоящая в знаменателе (6) сумма квадратов косинусов не зависит от углов ориентации. Из определения модуля вектора следует:We show that the sum of the squares of cosines in the denominator (6) does not depend on the orientation angles. From the definition of the module of the vector follows:

Figure 00000008
Figure 00000008

Подставив (1) и (7) в (6), получимSubstituting (1) and (7) into (6), we obtain

Figure 00000009
.
Figure 00000009
 .

ОткудаWhere from

Figure 00000010
Figure 00000010

Формула (9) означает, что формула (6) не чувствительна к ориентации датчика. Учитывая (9) в (6), получим окончательный алгоритм обработки измерительных сигналов от трех взаимно ортогональных цилиндрических обмоток в виде:Formula (9) means that formula (6) is not sensitive to the orientation of the sensor. Given (9) in (6), we obtain the final algorithm for processing the measuring signals from three mutually orthogonal cylindrical windings in the form:

Figure 00000011
Figure 00000011

В связи с тем, что напряженность внешнего магнитного поля H и индукция магнитного поля B связаны между собой выражением B=μ0H, где μ0=4π⋅10-7 Гн/м - магнитная постоянная. Учитывая это, получаем окончательный вариант алгоритма:Due to the fact that the intensity of the external magnetic field H and the induction of the magnetic field B are related by the expression B = μ 0 H, where μ 0 = 4π⋅10 -7 GN / m is the magnetic constant. Given this, we get the final version of the algorithm:

Figure 00000012
Figure 00000012

Таким образом, так как в формуле (11) отсутствуют углы α, β и γ ориентации датчика напряженности, то его выходной сигнал не будет зависеть от положения датчика относительно объекта контроля, что и является целью изобретения.Thus, since in the formula (11) there are no angles α, β and γ of the orientation of the tension sensor, its output signal will not depend on the position of the sensor relative to the control object, which is the purpose of the invention.

На фиг. 2 представлена функциональная схема устройства бесконтактного контроля исправности электротехнических объектов переменного тока. Устройство состоит из датчика (Д) напряженности 1 внешнего магнитного поля, состоящего из трех одинаковых ортогонально размещенных цилиндрических обмоток 11, 12, 13, начальные выводы которых соединены между собой и заземлены, блока обработки сигналов (БОС) 2, логического блока (ЛБ) 3 и блока индикации (БИ) 4. В свою очередь, выходы обмоток датчика Д связаны с входами сумматора 5 через соответствующие усилители (У) 61, 62, 63 и квадраторы (Кв.) 71, 72, 73. Выход сумматора 5 связан с узкополосным фильтром (Ф) 8, настроенным на частоту 2ω (ω - частота питающего электрооборудование напряжения), через устройство извлечения квадратного корня 9 и интегратор 10. Выход фильтра Ф связаны с соответствующими компараторами (К) 111 и 112, имеющими различные уровни срабатывания. К выходу первого компаратора 111, имеющего меньший уровень срабатывания, подключены входы логических элементов И-НЕ 12 и И 13, ко второму входу элемента И-НЕ подключен выход второго компаратора 112 с большим уровнем срабатывания, который подключен также ко второму индикатору (Инд. 2) 142. Выход логического элемента И-НЕ 12 подключен ко второму входу элемента И 13, выход которого связан с первым индикатором (Инд. 1) 141.In FIG. 2 is a functional diagram of a non-contact device for monitoring the health of electrical objects of alternating current. The device consists of a sensor (D) of intensity 1 of the external magnetic field, consisting of three identical orthogonally placed cylindrical windings 1 1 , 1 2 , 1 3 , the initial conclusions of which are interconnected and grounded, a signal processing unit (BOS) 2, a logical unit ( LB) 3 and the indication unit (BI) 4. In turn, the outputs of the sensor windings D are connected to the inputs of the adder 5 through the corresponding amplifiers (Y) 6 1 , 6 2 , 6 3 and the squares (Sq.) 7 1 , 7 2 , 7 3 . The output of the adder 5 is connected to a narrow-band filter (Ф) 8, tuned to a frequency of 2ω (ω is the frequency of the voltage supplying the electrical equipment), through a square root extraction device 9 and an integrator 10. The output of the filter Ф is connected to the corresponding comparators (K) 11 1 and 11 2 having different levels of operation. To the output of the first comparator 11 1 having a lower level of operation, the inputs of the AND-NOT 12 and 13 logic gates are connected, the output of the second comparator 11 2 with a high level of operation, which is also connected to the second indicator (Ind . 2) 14 2 . The output of the AND-NOT 12 logic element is connected to the second input of the And 13 element, the output of which is connected to the first indicator (Ind. 1) 14 1 .

Устройство работает следующим образом. Датчик, произвольно установленный вблизи контролируемого объекта, формирует сигналы, пропорциональные напряженности ВМП. В том случае, если электрооборудование работает в номинальном режиме и его комплектующие элементы (узлы) исправны, то сигналы с выходов обмоток датчика Д, кратные основной частоте питающего потребитель напряжения ω (3ω, 5ω, …), после усиления усилителями 61, 62, 63, возведения в квадрат квадраторами 71, 72, 73, суммирования, извлечения квадратного корня и интегрирования соответственно элементами 5, 9 и 10 поступают на узкополосный фильтр 8. При этом дальнейшее преобразование результирующего сигнала в логическом блоке 3 прекращается в связи с отсутствием в сигнале составляющей с частотой 2ω. В результате ни один индикатор в блоке 4 не сработает.The device operates as follows. The sensor, arbitrarily installed near the controlled object, generates signals proportional to the strength of the VMP. In the event that the electrical equipment operates in the nominal mode and its components (nodes) are operational, then the signals from the outputs of the sensor D windings are multiples of the main frequency of the voltage supplying the consumer ω (3ω, 5ω, ...), after amplification by amplifiers 6 1 , 6 2 , 6 3 , squaring with squares 7 1 , 7 2 , 7 3 , summing, extracting the square root and integrating elements 5, 9 and 10, respectively, are fed to the narrow-band filter 8. In this case, further conversion of the resulting signal in the logical block 3 is stopped due to with the presence of a component with a frequency of 2ω in the signal. As a result, no indicator in block 4 will work.

При возникновении в контролируемом объекте неисправностей в выходных сигналах обмоток датчика появляются спектральные составляющие с частотой 2ω. При этом результирующий сигнал с выхода интегратора 10 проходит через фильтр 8 и поступает на входы компараторов K1 и K2 логического блока, настроенных на срабатывание при различных напряжениях входного сигнала, причем Uвх.K2>Uвх.K1. Использование двух компараторов в логическом блоке, настроенных на срабатывание при различном входном напряжении, позволяет более качественно различить техническую ситуацию, возникшую в объекте (появление неисправностей, не снижающих его работоспособность, или появление существенных неисправностей, приводящих к аварийным сбоям в работе объекта).In the event of a malfunction in the controlled object in the output signals of the sensor windings, spectral components with a frequency of 2ω appear. In this case, the resulting signal from the output of the integrator 10 passes through the filter 8 and enters the inputs of the comparators K1 and K2 of the logic unit, configured to operate at different voltages of the input signal, with U input K2 > U input K1 . The use of two comparators in the logic unit, configured to operate at different input voltages, makes it possible to more accurately distinguish the technical situation that has arisen in the object (the occurrence of malfunctions that do not reduce its operability, or the appearance of significant malfunctions leading to emergency malfunctions in the object).

В том случае, когда в объекте появляются не существенно влияющие на работоспособность неисправности и выходное напряжение фильтра Ф больше Uвх.K1, но меньше Uвх.K2, срабатывает компаратор K1. Единичный сигнал с его выхода поступает на первый вход логического элемента И-НЕ 12 и на первый вход логической схемы И 13. Так как на втором входе элемента И-НЕ сигнал отсутствует, то на его выходе в соответствии с логикой работы сформируется единичный выходной сигнал, который будет поступать на второй вход элемента И. В соответствии с логикой работы на выходе элемента И 13 сформируется единичный выходной сигнал, который вызовет срабатывание первого индикатора (Инд. 1) 141 в блоке индикации БИ 4.In the event that malfunctions and the output voltage of the filter Φ are greater than U input K1 , but less than U input K2 , but not less than U input K2 , appear in the object , the comparator K1 is triggered. A single signal from its output goes to the first input of the AND-NOT logical element 12 and to the first input of the AND 13 logic circuit. Since there is no signal at the second input of the AND-NOT element, a single output signal will be formed at its output in accordance with the logic of operation, which will be supplied to the second input of the element I. In accordance with the logic of operation, the output of the element And 13 will produce a single output signal that will trigger the first indicator (Ind. 1) 14 1 in the display unit BI 4.

При возникновении существенных неисправностей, могущих привести к серьезным (аварийным) сбоям в работе объекта, вследствие резкого возрастания амплитуды четной спектральной составляющей с частотой 2ω, выходное напряжение фильтра Ф 8 становится больше Uвх.K1 и Uвх.K2, в результате чего срабатывают оба компаратора K1 и K2. Единичный сигнал с выхода компаратора K1 поступает сигнал на первые входы логических элементов И-НЕ и И. Единичный сигнал с выхода компаратора К2 поступает на второй вход элемента И-НЕ и на вход второго индикатора 142. Происходит срабатывание второго индикатора в БИ, фиксирующего появление в оборудовании аварийной ситуации. В соответствии с логикой работы элемента И-НЕ сигнал на его выходе, а следовательно, и на втором входе элемента И будет отсутствовать. В результате на выходе элемента И будет нулевой сигнал, т.е. первый индикатор (Инд. 1) БИ в этой ситуации не сработает.In the event of significant malfunctions that can lead to serious (emergency) malfunctions in the operation of the object, due to a sharp increase in the amplitude of the even spectral component with a frequency of 2ω, the output voltage of the filter Φ 8 becomes greater than U in.K1 and U in.K2 , as a result of which both comparator K1 and K2. A single signal from the output of the comparator K1 receives a signal at the first inputs of the logical elements I-NOT and I. A single signal from the output of the comparator K2 goes to the second input of the element AND-NOT and to the input of the second indicator 14 2 . The second indicator in the BI is triggered, fixing the appearance of an emergency in the equipment. In accordance with the logic of operation of the AND-NOT element, the signal at its output, and therefore at the second input of the AND element, will be absent. As a result, the output of the AND element will be a zero signal, i.e. first indicator (Ind. 1) BI in this situation will not work.

В связи с тем, что измерение параметров ВМП контролируемых объектов осуществляется бесконтактно, то контроль исправности можно организовать с любой периодичностью, в том числе и непрерывно.Due to the fact that the measurement of VMP parameters of controlled objects is non-contact, the health monitoring can be organized at any frequency, including continuously.

Предлагаемое устройство обладает существенным положительным эффектом, заключающимся в повышении надежности работы за счет исключения влияния положения оси чувствительности датчика напряженности магнитного поля относительно контролируемого электротехнического объекта на результат измерения и, соответственно, необходимости предварительной ориентации датчика перед проведением измерений.The proposed device has a significant positive effect, which consists in increasing the reliability of operation by eliminating the influence of the position of the sensitivity axis of the sensor of the magnetic field relative to the controlled electrical object on the measurement result and, accordingly, the need for preliminary orientation of the sensor before taking measurements.

Источники информацииInformation sources

1. Маркин В.В., Миронов В.Н., Обухов С.Г. Техническая диагностика вентильных преобразователей. - М.: Энергоатомиздат, 1985.1. Markin V.V., Mironov V.N., Obukhov S.G. Technical diagnostics of valve converters. - M .: Energoatomizdat, 1985.

2. Сукиязов А.Г., Просянников Б.Н. Авторское свидетельство на изобретение №1718159 «Способ экспресс-диагностики выпрямительных элементов блоков питания», 1989.2. Sukiyazov A.G., Prosyannikov B.N. Copyright certificate for the invention No. 1718159 "Method for the rapid diagnosis of rectifier elements of power supplies", 1989.

3. Сукиязов А.Г., Вербов В.Ф., Просянников Б.Н. и др. Патент на полезную модель №66820 «Устройство бесконтактного мониторинга полупроводниковых элементов однофазных и трехфазных мостовых выпрямителей», 2007.3. Sukiyazov A.G., Verbov V.F., Prosyannikov B.N. et al. Patent for utility model No. 66820 “Non-contact monitoring device for semiconductor elements of single-phase and three-phase bridge rectifiers”, 2007.

4. Смирнов В.И. Методы и средства функциональной диагностики и контроля технологических процессов на основе электромагнитных датчиков. - Ульяновск: УлГТУ, 2001.4. Smirnov V.I. Methods and means of functional diagnostics and control of technological processes based on electromagnetic sensors. - Ulyanovsk: UlSTU, 2001.

5. Багуц В.П., Ковалев Н.П., Костроминов A.M. Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. - М.: Транспорт, 1991.5. Baguts V.P., Kovalev N.P., Kostrominov A.M. Power supply for railway automation, telemechanics and communication devices. - M .: Transport, 1991.

Claims (1)

Устройство бесконтактного контроля исправности электротехнических объектов переменного тока, содержащее обмотку датчика напряженности внешнего магнитного поля, размещенного вблизи объекта контроля, выход которой связан с входом усилителя, узкополосный фильтр, настроенный на частоту 2ω (ω - частота питающего объект переменного напряжения), выход которого подключен к входам двух компараторов логического блока, имеющих различные уровни срабатывания, при этом к выходу компаратора, имеющего меньший уровень срабатывания, подключены входы логических элементов И-НЕ и И, ко второму входу логического элемента И-НЕ подключены выход компаратора с большим уровнем срабатывания и второй индикатор блока индикации, а выход логического элемента И-НЕ подключен ко второму входу логического элемента И, к выходу которого подключен первый индикатор, отличающееся тем, что датчик напряженности выполнен в виде трех одинаковых ортогонально размещенных цилиндрических обмоток, начальные выводы которых соединены между собой и заземлены, а конечные выводы подключены соответственно к усилителям, каждый из которых соединен со своим квадратором, выходы которых соединены с входами суммирующего устройства, а выход суммирующего устройства подключен к устройству извлечения квадратного корня, соединенного с интегратором, выход которого, в свою очередь, подключен к входу полосового фильтра.A non-contact device for monitoring the health of electrical objects of alternating current, containing a winding of an external magnetic field intensity sensor located near the object of control, the output of which is connected to the amplifier input, a narrow-band filter tuned to a frequency of 2ω (ω is the frequency of the alternating voltage supplying the object), the output of which is connected to the inputs of two comparators of the logic unit having different levels of operation, while the inputs of the comparator having a lower level of operation are connected logic gates AND-AND and AND, to the second input of the logic gate AND-NOT connected the output of the comparator with a high level of operation and the second indicator of the display unit, and the output of the logic gate AND-NOT connected to the second input of the logic AND, the output of which is connected to the first indicator characterized in that the tension sensor is made in the form of three identical orthogonally placed cylindrical windings, the initial terminals of which are interconnected and grounded, and the final terminals are connected respectively to the amplifier m, each of which is connected to its quad whose outputs are connected to inputs of the adder, and the output of the summing device is connected to a square root device which is connected with an integrator whose output in turn is connected to the input of the bandpass filter.
RU2014150724A 2014-12-15 2014-12-15 Contactless control device of alternating current electrical units RU2617731C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150724A RU2617731C2 (en) 2014-12-15 2014-12-15 Contactless control device of alternating current electrical units

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150724A RU2617731C2 (en) 2014-12-15 2014-12-15 Contactless control device of alternating current electrical units

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014150724A RU2014150724A (en) 2016-07-10
RU2617731C2 true RU2617731C2 (en) 2017-04-26

Family

ID=56372484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014150724A RU2617731C2 (en) 2014-12-15 2014-12-15 Contactless control device of alternating current electrical units

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2617731C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759588C1 (en) * 2020-11-19 2021-11-15 Акционерное общество "Государственное научно-производственное предприятие "Регион" Method for continuous monitoring of the serviceability of the winding of an electromagnetic mechanism, the integrity of the control circuits of such a winding and a device for its implementation (options)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1285415A1 (en) * 1984-10-11 1987-01-23 Предприятие П/Я В-8662 Device for measuring parameters of magnetic field of articles
US5059902A (en) * 1986-10-10 1991-10-22 Sten Linder Electromagnetic method and system using voltage induced by a decaying magnetic field to determine characteristics, including distance, dimensions, conductivity and temperature, of an electrically conductive material
US5270646A (en) * 1991-05-02 1993-12-14 Asea Brown Boveri Ab Method and apparatus for determinig position and width of metallic material using a pulsed electromagnetic technique
US5977766A (en) * 1995-07-10 1999-11-02 Asea Brown Boveri Ab Method and device for inductive measurement of physical parameters of an object of metallic material with error compensation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1285415A1 (en) * 1984-10-11 1987-01-23 Предприятие П/Я В-8662 Device for measuring parameters of magnetic field of articles
US5059902A (en) * 1986-10-10 1991-10-22 Sten Linder Electromagnetic method and system using voltage induced by a decaying magnetic field to determine characteristics, including distance, dimensions, conductivity and temperature, of an electrically conductive material
US5270646A (en) * 1991-05-02 1993-12-14 Asea Brown Boveri Ab Method and apparatus for determinig position and width of metallic material using a pulsed electromagnetic technique
US5977766A (en) * 1995-07-10 1999-11-02 Asea Brown Boveri Ab Method and device for inductive measurement of physical parameters of an object of metallic material with error compensation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759588C1 (en) * 2020-11-19 2021-11-15 Акционерное общество "Государственное научно-производственное предприятие "Регион" Method for continuous monitoring of the serviceability of the winding of an electromagnetic mechanism, the integrity of the control circuits of such a winding and a device for its implementation (options)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014150724A (en) 2016-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Valtierra-Rodriguez et al. Detection and classification of single and combined power quality disturbances using neural networks
Kang et al. Fourier transform-based modified phasor estimation method immune to the effect of the DC offsets
DK2732293T3 (en) METHOD AND DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CURRENTS USING A POWER TRANSFORMER
CN105247376B (en) Electric signal measurement
EP3489707B1 (en) Electrical signal measurement device using reference signal
KR101909987B1 (en) Resistive Leakage Current Measurable Apparatus with Noncontact and Hot-line Status and Method Thereof
CN102981061A (en) Direct earth capacitance gauge in converting station power distribution system
RU2617731C2 (en) Contactless control device of alternating current electrical units
CN103176076A (en) Power quality monitoring apparatus and method thereof
JP6749535B2 (en) Insulation monitoring device and test current generator and test device used therefor
RU2642127C2 (en) Measuring device of leakage current in load of single-phase rectifier
CN108132375B (en) Direct current measuring device with feedforward and measuring method
CN107681942B (en) Reduction of motor torque ripple using DC bus harmonics
US20190165566A1 (en) Circuit for loss of phase detection
US11175322B2 (en) Gating energy consumption accumulation by detecting a fundamental component of a current
Frosini et al. An improved diagnostic system to detect inter-turns short circuits in low voltage stator windings
RU66820U1 (en) DEVICE FOR CONTACTLESS MONITORING SEMICONDUCTOR ELEMENTS OF SINGLE-PHASE AND THREE-PHASE BRIDGE RECTIFIERS
JP2015040317A (en) Method of measuring cathode corrosion protection condition of buried pipeline
CN218917541U (en) Transformer detection device
RU178673U1 (en) Diode Capacitance Measurement Device
RU2548602C1 (en) Method and device of automated monitoring of technical condition of electrical equipment
RU2549221C1 (en) Device for automatic contact-free inspection of technical state of diode rectifier
RU89246U1 (en) CONTACTLESS CONTROL DEVICE FOR SEMICONDUCTOR ELEMENTS OF BRIDGE RECTIFIERS
RU2556332C1 (en) Leakage current monitor in load of single-phase rectifier
RU2526500C1 (en) Device to control serviceability of dc motor

Legal Events

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

Effective date: 20170614