10. Датчики тока в системах диагностики агрегатов с электроприводом

В системах диагностики агрегатов с электроприводом в качестве датчиков тока обычно применяются измерительные трансформаторы (рис.4). Они используются для измерения и последующего спектрального анализа силового тока в одной из фаз машин переменного тока. В синхронных электрических машинах может дополнительно анализироваться спектральный состав тока возбуждения. Для измерения и анализа тока возбуждения, содержащего, как постоянную, так и переменные составляющие, используются универсальные датчики тока на основе эффекта Холла. Эти же датчики используются для измерения и анализа силового тока машин постоянного тока, в котором всегда есть и переменные составляющие. В асинхронных электродвигателях для диагностики чаще используются трансформаторы без встроенной электроники, либо с магнитопроводом, либо без него (т.н. гибкий пояс Роговского). В то же время в асинхронных электроприводах со статическим преобразователем напряжения в составе преобразователя штатно используются универсальные датчики тока, и сигналы с этих датчиков можно использовать в качестве диагностических. Следует отметить, что в статических преобразователях питающего двигатель напряжения, как и во многих штатных средствах измерения тока, используются измерительные преобразователи тока с датчиком Холла и компенсационной обмоткой, гарантирующей высокую стабильность и точность измерения постоянной составляющей тока. Ее использование приводит к росту потребляемой электронной частью датчика мощности, которая существенно превышает мощность согласующих усилителей на выходе трансформаторов тока и датчиков виброускорения.

Рис.4. Датчики тока. Разъемный и неразъемный измерительный трансформатор переменного тока, датчик тока на основе эффекта Холла, гибкие датчики переменного тока.

К электронным средствам согласования в измерительных преобразователях тока обычно не предъявляется жестких требований по динамическому диапазону, который в большинстве датчиков тока не превышает 80дБ. Но для решения диагностических задач часто требуется более высокий динамический диапазон, начиная от 100дБ, и в этом случае преимущества переходят к измерительным трансформаторам тока, используемым без электронных усилителей сигнала. Особенностью гибкого датчика без магнитопровода является то, что выходной сигнал пропорционален производной измеряемого тока, т.е. коэффициент преобразования линейно растет с частотой измеряемой составляющей тока. Это свойство часто используется в задачах анализа высокочастотных компонент тока для увеличения динамического диапазона измерений, выполняемых без использования в датчике выходных интегрирующих устройств.

В ряде случаев качество напряжения питания диагностируемых по току привода агрегатов оказывается недостаточно высоким. Соответственно, в спектре питающего напряжения кроме основной гармоники присутствуют значительные составляющие напряжения (более 1-2%) на других частотах. Их появление приводит к росту аналогичных составляющих и в контролируемом силовом токе. Для исключения возможных ошибок диагностирования в таких ситуациях желательно контролировать и спектр тока, и спектр напряжения, вводя в ток необходимые поправки.