к.т.н., доцент Шаров В.В., студент Морданов А.М.

Казанский Государственный Энергетический Университет, Россия

Система контроля сопротивления изоляции электрических машин с использованием микроконтроллеров

Практика показывает, что качественная изоляция является ключом к обеспечению надежности электрических машин (ЭМ), которая составляет 25% от всех факторов, влияющих на надежность ЭМ в условиях эксплуатации [1].

В настоящее время, как показывает анализ литературных источников, наибольшее применение на практике получили следующие методы контроля сопротивления изоляции ЭМ: акустической эмиссии, частичных разрядов, контроля токов утечки, испытания высоким напряжением, испытания импульсным током, испытания постоянным током, контроля формы волны импульса, контроля кривой тока, испытание на показатель поляризации и контроля коэффициента абсорбции. Эксплуатационника на практике в большей степени интересуют, как правило, безразборные методы контроля и диагностирования состояния изоляции ЭМ.

Обмотки ЭМ являются одним из наиболее важных элементов их конструкции, поскольку повреждения изоляции обмоток обычно приводят к тяжелым последствиям и длительным простоям ЭМ в ремонте. Известно, что основным показателем работоспособности ЭМ, является активное сопротивление изоляции обмоток и при его снижении ниже определенного уровня приводит к возрастанию токов утечки и в конечном итоге к пробою изоляции.

Основными факторами, влияющими на срок службы изоляции ЭМ, являются: температура, влага, воздействие электрического поля, механические усилия, агрессивные среды, запыленность и т.п. Из перечисленных факторов во многих случаях доминирует температура и, как следствие, тепловое старение изоляции, а при эксплуатации ЭМ в условиях повышенной влажности определяющим фактором становится воздействие влаги. Влага проникает в изоляцию тогда, когда ЭМ находится в нерабочем состоянии, особенно во время ее остывания. Влага снижает сопротивление изоляции и ее электрическую прочность, создавая тем самым предпосылки для увеличения токов утечки, появления частичных разрядов и других явлений, которые увеличивают вероятность пробоя.

Таким образом, разработка технических средств контроля сопротивления изоляции и поддержания его значения на заданном уровне является актуальной научной задачей, направленной на повышение эксплуатационной надежности ЭМ.

Структурная схема системы контроля сопротивления изоляции ЭМ приведена на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема системы контроля сопротивления изоляции ЭМ:

1 – объект контроля; 2 – микроконтроллер; 3 – блок контроля сопротивления изоляции; 4 – блок управления режимом «сушка»; 5 – блок питания; 6 – блок световой сигнализации; 7 – блок цифровой индикации; 8 – блок ввода данных

На структурной схеме представлены:

· объект контроля – изоляция обмоток ЭМ;

· микроконтроллер, являющийся центральным функциональным схемотехническим устройством системы, который предназначен для обработки входных параметров, сравнение их с нормируемыми величинами, а также формирования сигналов управления режимами «контроль сопротивления изоляции» и «сушка» и сигналов на блоки цифровой и световой индикации и сигнализации;

· блок контроля сопротивления изоляции, который предназначен для автоматического измерения величины сопротивления изоляции и формирования на этой основе электрических сигналов, поступающих на микроконтроллер для последующей обработки;

· блок управления режимом «сушка», который получает электрические сигналы от микроконтроллера и подает напряжение на обмотки ЭМ для их подогрева и сушки[2].

· блок питания системы – предназначен для подачи напряжения питания на функциональные блоки системы;

· блок световой сигнализации – представляет оператору световую визуальную информацию о режиме работы устройства «контроль сопротивления изоляции»;

· блок цифровой индикации – представляет оператору количественную информацию о работе устройства в режимах «контроль сопротивления изоляции» и «сушка»;

· блок ввода данных – обеспечивает ввод нормируемых величин.

Таким образом, разработанная система контроля сопротивления изоляции ЭМ позволяет в автоматическом режиме осуществлять измерения ее величины и на этой основе принимать обоснованные эксплуатационно-технические решения.

Литература:

1. Кузнецов Н.Л. Надежность электрических машин: учеб. пособие для вузов/ Н.Л. Кузнецов. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006 – 432с.

2. Пахомов А. Устройство автоматической сушки обмоток электродвигателя / А. Пахомов // Радио. – 2002. - №6. – С.32 – 33.