RU2572791C2 - Method to assess quality of soldered joint in windings of electric machines - Google Patents
Method to assess quality of soldered joint in windings of electric machines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572791C2 RU2572791C2 RU2014100835/28A RU2014100835A RU2572791C2 RU 2572791 C2 RU2572791 C2 RU 2572791C2 RU 2014100835/28 A RU2014100835/28 A RU 2014100835/28A RU 2014100835 A RU2014100835 A RU 2014100835A RU 2572791 C2 RU2572791 C2 RU 2572791C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soldered
- windings
- joint
- connection
- joints
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 23
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 9
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005476 soldering Methods 0.000 abstract description 15
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 210000000080 chela (arthropods) Anatomy 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к исследованию или анализу материалов с помощью вихревых токов и может быть использовано для контроля качества паяных соединений обмоток различных электрических машин (ЭМ): гидро- и турбогенераторов, синхронных и асинхронных двигателей большой мощности и т.п. при производстве и ремонте.The invention relates to the study or analysis of materials using eddy currents and can be used to control the quality of soldered connections of the windings of various electrical machines (EM): hydro and turbogenerators, synchronous and asynchronous high-power motors, etc. during production and repair.
В качестве примера ЭМ рассмотрим статорную обмотку турбогенератора, которая представляет собой набор изолированных друг от друга медных проводников, уложенных в пазы активной части турбогенератора. Соединение проводников стержней статорной обмотки производится в лобовых частях турбогенератора [1], фиг. 1. Все проводники зажимаются хомутом и спаиваются вместе. Пары хомутов, в свою очередь, спаиваются в вилке. По статорной обмотке протекает ток нагрузки фазы турбогенератора силой порядка нескольких кА.As an example of an EM, we consider the stator winding of a turbogenerator, which is a set of isolated copper conductors insulated from each other, laid in the slots of the active part of the turbogenerator. The connection of the conductors of the stator winding rods is made in the frontal parts of the turbogenerator [1], FIG. 1. All conductors are clamped together and soldered together. Pairs of clamps, in turn, are soldered in a fork. A load current of a turbogenerator phase with a force of the order of several kA flows through the stator winding.
Потери мощности в случае наличия дефектов паяных соединениях статорной обмотки турбогенераторов могут достигать десятков кВт. Плохая пайка может быть причиной возникновения локальных перегревов и выхода соединений из строя. Это обусловливает необходимость проведения неразрушающего контроля паяных соединений при изготовлении и текущем обслуживании ЭМ.Power losses in the event of defects in the soldered joints of the stator windings of turbogenerators can reach tens of kW. Poor soldering can cause local overheating and failure of connections. This makes it necessary to conduct non-destructive testing of soldered joints during the manufacture and routine maintenance of EMs.
Известен [2] способ контроля качества пайки токоведущих соединений ЭМ, заключающийся в измерении падения напряжения на соединении и сравнении с эталоном.Known [2] is a method of controlling the quality of soldering current-carrying EM connections, which consists in measuring the voltage drop across the connection and comparing it with a reference.
Недостатком этого способа является низкая точность.The disadvantage of this method is the low accuracy.
Известен способ контроля качества пайки соединения ЭМ [3], заключающийся в том, что зондируют соединение обмоток ЭМ вихретоковым измерителем, датчиком которого являются П-образный излучатель-приемник, охватывающий соединение и имеющий приемно-излучающую обмотку на перемычке, измеряют амплитуду принятого сигнала, по которой судят об электропроводности паяного соединения, на основе «экспериментально установленной однозначной корреляционной связи между показаниями устройства и пропаянностью (в %) этих соединений».A known method of controlling the quality of the soldering of the EM connection [3], which consists in probing the connection of the EM windings with a eddy current meter, the sensor of which is a U-shaped emitter-receiver, covering the connection and having a receiving-emitting winding on the jumper, measure the amplitude of the received signal, by which is judged on the electrical conductivity of the soldered connection, on the basis of "experimentally established unambiguous correlation between the readings of the device and the solderedness (in%) of these connections."
Недостатком этого способа является высокая трудоемкость и низкая точность. Высокая трудоемкость обусловлена тем, что указанную «экспериментальную зависимость» получить достаточно непросто и она имеет отношение только к конкретному типу соединения. Кроме того, в «экспериментальной зависимости» трудно учесть влияние различных методических и инструментальных погрешностей на точность измерений.The disadvantage of this method is the high complexity and low accuracy. The high complexity is due to the fact that the specified "experimental dependence" is not easy to obtain and it relates only to a specific type of compound. In addition, in the "experimental dependence" it is difficult to take into account the influence of various methodological and instrumental errors on the accuracy of measurements.
Наиболее близким к заявляемому является способ [1] оценки качества паяного соединения обмоток ЭМ, заключающийся в том, что зондируют соединение вихретоковым измерителем, для чего обмоткой возбуждения, расположенной с одной стороны соединения, вызывают магнитное поле, которое принимают измерительной обмоткой, расположенной с противоположной стороны соединения, измеряют амплитуду принятого сигнала, перед измерениями калибруют измеритель, для чего зондируют образцовые: непропаянное, полностью пропаянное, а затем исследуемое соединение, для оценки степени пропаяности соединения обмоток ЭМ используют соотношения амплитуд принятых сигналов образцовых и исследуемого соединений.Closest to the claimed one is a method [1] for evaluating the quality of a soldered connection of EM windings, which consists in probing the connection with a eddy current meter, for which an excitation winding located on one side of the connection causes a magnetic field, which is received by a measuring winding located on the opposite side connections, measure the amplitude of the received signal, calibrate the meter before measurements, for which they probe the model ones: unsoldered, completely soldered, and then the test compound, To assess the degree of solubility of the connection of the EM windings, the ratio of the amplitudes of the received signals of the reference and the studied compounds is used.
Принцип действия способа [1] состоит в том, что на обмотку возбуждения подается переменное (синусоидальное) напряжение. Протекающий по обмотке ток создает переменное магнитное поле, взаимодействующее с металлом объекта контроля. В объекте контроля возникают вихревые токи, направление которых противоположно направлению тока в обмотке возбуждения. Возникающее магнитное поле вихревых токов направлено в противофазе к магнитному полю обмотки возбуждения и стремится ослабить его. В измерительной обмотке индуцируется ЭДС , которая зависит от параметров обмоток, тока в обмотке возбуждения, расстояния между обмотками, толщины паяного соединения контроля и его удельной электропроводности (последние два параметра являются параметрами влияния объекта контроля). В устройстве [1] измеряют амплитуду сигнала, принятого измерительной обмоткой, т.е. . При калибровке измеряют амплитуды принятых сигналов для пропаянного и непропаянного соединений Uп и Uн соответственно. При зондировании исследуемого соединения измеряют амплитуду принятого сигнала Ux, а степень пропаянности соединения S оценивают по формулеThe principle of operation of the method [1] is that an alternating (sinusoidal) voltage is supplied to the field winding. The current flowing through the winding creates an alternating magnetic field interacting with the metal of the test object. Eddy currents arise in the control object, the direction of which is opposite to the direction of the current in the field winding. The arising magnetic field of eddy currents is directed in antiphase to the magnetic field of the field coil and tends to weaken it. EMF is induced in the measuring winding , which depends on the parameters of the windings, the current in the field winding, the distance between the windings, the thickness of the soldered connection of the control and its electrical conductivity (the last two parameters are the parameters of the influence of the control object). The device [1] measures the amplitude of the signal received by the measuring winding, i.e. . When calibrating, the amplitudes of the received signals are measured for the soldered and unsoldered joints U p and U n, respectively. When probing the test compound, the amplitude of the received signal U x is measured, and the degree of soldering of the compound S is estimated by the formula
Зависимость комплексного значения U на измерительной обмотке от степени пропаянности соединения теоретически рассчитана, см. [1], формула (1), рис. 7. На основе описанного принципа промышленно выпускается вихретоковый измеритель качества паяных соединений «Константа ВД1» [4]. Опыт его эксплуатации показал, что недостатком способа [1] является низкая точность, связанная с тем, что на амплитуду сигнала, принятого измерительной обмоткой, существенное влияние оказывает положение обмоток возбуждения и измерительной по отношению к паяному соединению. С одной стороны, для полного контроля размеры обмоток возбуждения и измерительной должны соответствовать размерам паяного соединения, с другой стороны, даже небольшие отклонения положения обмоток от паяного соединения приводят к нарушению экранировки и существенному росту амплитуды измеряемого сигнала, т.е. ошибкам в измерениях. Точности позиционирования обмоток добиться трудно, поскольку исследуемые паяные соединения расположены близко друг от друга, имеют наплывы припоя, деформации, возникшие при пайке и т.п. Попытки решить эту проблему за счет направляющих, ограничителей и т.п. механических конструкций усложнили процесс проведения измерений и не дали желаемого результата. Кроме того, для измерений размер обмоток должен соответствовать размерам паяного соединения, что приводит к необходимости наличия в составе вихретокового измерителя набора катушек разного размера, что удорожает изделие.The dependence of the complex value of U on the measuring winding on the degree of soldering of the connection is theoretically calculated, see [1], formula (1), Fig. 7. On the basis of the described principle, the eddy current quality meter of soldered joints “Constant VD1” [4] is industrially produced. The experience of its operation showed that the disadvantage of the method [1] is the low accuracy associated with the fact that the position of the field windings and the measuring one relative to the soldered joint have a significant effect on the amplitude of the signal received by the measuring winding. On the one hand, for complete control, the sizes of the field windings and the measurement windings must correspond to the sizes of the soldered connection, on the other hand, even small deviations of the position of the windings from the soldered connection lead to disruption of the shielding and a significant increase in the amplitude of the measured signal, i.e. measurement errors. The positioning accuracy of the windings is difficult to achieve, since the soldered joints under study are located close to each other, have solder bumps, deformations that occurred during soldering, etc. Attempts to solve this problem due to guides, stops, etc. mechanical structures complicated the process of taking measurements and did not give the desired result. In addition, for measurements, the size of the windings must correspond to the sizes of the soldered connection, which leads to the need for a set of coils of different sizes in the eddy current meter, which increases the cost of the product.
Задача, решаемая заявляемым изобретением, состоит в повышении точности и скорости измерений за счет обеспечения их независимости от правильности положения обмоток относительно паяного соединения.The problem solved by the claimed invention is to increase the accuracy and speed of measurements by ensuring their independence from the correct position of the windings relative to the soldered connection.
Для решения этой задачи в способе оценки качества паяного соединения обмоток ЭМ, заключающемся в том, что зондируют соединение вихретоковым измерителем, для чего обмоткой возбуждения, расположенной с одной стороны соединения, вызывают в нем магнитное поле, которое принимают соосной измерительной обмоткой, расположенной с противоположной стороны соединения, измеряют амплитуду принятого сигнала, перед измерениями калибруют измеритель, для чего зондируют образцовые: непропаянное, полностью пропаянное, а затем исследуемое соединение, оценивают качество исследуемого паяного соединения обмотки ЭМ, сопоставляя амплитуды принятого от него сигнала с сигналами от образцовых соединений, при зондировании соединений дополнительно измеряют фазу принятого сигнала, при калибровке зондируют непропаянное и полностью пропаянное соединения несколько раз при различных относительных положениях соединения и обмоток измерителя, вычисляют положение равноудаленной точки комплексной плоскости, относительно которой амплитуда принятых сигналов не зависит от относительного положения соединения и обмоток, для непропаянных и пропаянных соединений, при оценке качества паяного соединения обмоток электрических машин используют амплитуды принятых сигналов образцовых и исследуемого соединений, пересчитанные относительно равноудаленной точки.To solve this problem, in a method for evaluating the quality of a soldered connection of EM windings, which consists in probing the connection with a eddy current meter, for which an excitation winding located on one side of the connection causes a magnetic field in it, which is received by a coaxial measuring winding located on the opposite side connections, measure the amplitude of the received signal, calibrate the meter before measurements, for which they probe the following: unsoldered, completely soldered, and then the test compound, they determine the quality of the studied soldered connection of the EM winding, comparing the amplitudes of the signal received from it with signals from exemplary connections, when probing the connections, the phase of the received signal is additionally measured, when calibrating, the unsoldered and completely soldered connections are probed several times at different relative positions of the connection and the meter windings, and the position is calculated equidistant point of the complex plane, relative to which the amplitude of the received signals does not depend on the relative position with connections and windings, for unsoldered and soldered connections, when assessing the quality of the soldered connection of the windings of electric machines, the amplitudes of the received signals of the reference and studied compounds, calculated from an equidistant point, are used.
Существенные отличия заявляемого способа оценки качества паяного соединения обмоток ЭМ заключаются в том, что:Significant differences of the proposed method for assessing the quality of the soldered connection of the EM windings are that:
При зондировании соединений дополнительно измеряют фазу принятого сигнала, что позволяет определить точку комплексной плоскости, соответствующую выполненным измерениям, а за счет этого повысить точность измерений.When probing the compounds, the phase of the received signal is additionally measured, which makes it possible to determine the point of the complex plane corresponding to the measurements made, and thereby increase the accuracy of the measurements.
В прототипе измеряют только амплитуду принятого сигнала.In the prototype, only the amplitude of the received signal is measured.
Зондирование непропаянного и полностью пропаянного соединения при калибровке, несколько раз при различных относительных положениях соединения и обмоток измерителя позволяет оценить степень влияния неточности положения обмоток вихретокового измерителя относительно соединения.The sounding of an unsoldered and completely soldered connection during calibration, several times at different relative positions of the connection and the meter windings allows you to evaluate the degree of influence of the inaccuracy of the position of the eddy current meter windings relative to the connection.
В прототипе калибровку проводят однократно.In the prototype, calibration is carried out once.
Вычисление положения равноудаленной точки на комплексной плоскости, относительно которой амплитуда принятых сигналов не зависит от относительного положения соединения и обмоток как для непропаянных, так и пропаянных соединений, и использование этого положения при оценке качества паяного соединения обмоток ЭМ позволяет исключить влияние неточности расположения обмоток на точность измерений.Calculation of the position of an equidistant point on the complex plane, relative to which the amplitude of the received signals does not depend on the relative position of the connection and the windings for both soldered and soldered connections, and the use of this position when evaluating the quality of the soldered connection of the EM windings eliminates the influence of inaccurate windings on the measurement accuracy .
В прототипе неточность установки обмоток не учитывают.In the prototype, the inaccuracy of the installation of the windings is not taken into account.
Заявляемый способ иллюстрируют следующие графические материалы:The inventive method is illustrated by the following graphic materials:
Фиг. 1 - комплексная плоскость, где:FIG. 1 - complex plane, where:
- B-C-D - годограф расчетной зависимости комплексной амплитуды сигнала , принятого измерительной обмоткой от степени пропаянности соединения при несмещенном положении обмоток относительно паяного соединения;- BCD - hodograph of the calculated dependence of the complex amplitude of the signal adopted by the measuring winding from the degree of soldering of the connection with the unbiased position of the windings relative to the soldered connection;
- B-b, С-с, D-d - годографы экспериментальных зависимостей комплексных амплитуд сигналов , принятых измерительной обмоткой от ее смещения относительно паяного соединения.- Bb, Cc, Dd - hodographs of experimental dependences of complex signal amplitudes taken by the measuring winding from its displacement relative to the solder joint.
Фиг. 2. Схема вихретокового измерителя представлена на Фиг. 2, где:FIG. 2. The eddy current meter circuitry is shown in FIG. 2, where:
1. Генератор возбуждения вихретокового трансформаторного преобразователя;1. The eddy current transformer transducer excitation generator;
2. Вихретоковый трансформаторный преобразователь;2. Eddy current transformer converter;
3. Обмотка возбуждения;3. Field winding;
4. Обмотка измерительная;4. Measuring winding;
5. Паяное соединение ЭМ;5. Soldered EM connection;
6. Усилитель сигнала преобразователя;6. The signal amplifier of the converter;
7. Амплитудный детектор;7. Amplitude detector;
8. Фазовый детектор;8. Phase detector;
9. Микроконтроллер, содержаний АЦП и блок стандартного цифрового интерфейса;9. The microcontroller, the contents of the ADC and the standard digital interface unit;
10. Стандартный цифровой интерфейс связи.10. Standard digital communication interface.
Рассмотрим возможность реализации заявляемого способа.Consider the possibility of implementing the proposed method.
При зондированиях паяных соединений производится измерение амплитуды и фазы φ принятого сигнала, что позволяет определить соответствующую точку на комплексной плоскости (Im , Re ). В [1], рис. 7, приведена расчетная зависимость комплексной амплитуды сигнала , принятого измерительной обмоткой, от степени пропаянности соединения, которая представлена на Фиг. 1, кривая B-C-L-D. Точка В соответствует полностью пропаянному, D - непропаянному, а С и L - промежуточным степеням пропянности соединения. Экспериментальные исследования вихретокового измерителя позволили построить годографы зависимостей комплексных амплитуд принятых сигналов от степени смещения обмоток относительно паяного соединения, при этом В-b - годограф для полностью пропаяного соединения, D-d - для непропаяного и С-с - для промежуточного. Точки B, C, и D соответствуют несмещенному положению обмоток и соединения.When probing soldered joints, the amplitude is measured and phase φ of the received signal, which allows us to determine the corresponding point on the complex plane (Im Re ) In [1], fig. 7, the calculated dependence of the complex amplitude of the signal is shown received by the measuring winding, from the degree of soldering of the connection, which is shown in FIG. 1, BCLD curve. Point B corresponds to completely soldered, D to unsoldered, and C and L to intermediate degrees of solubility of the compound. Experimental studies of the eddy current meter made it possible to construct hodographs of the dependences of the complex amplitudes of the received signals from the degree of displacement of the windings relative to the soldered connection, while B-b is the hodograph for a fully soldered connection, Dd is for non-soldered connection, and C-c is for intermediate. Points B, C, and D correspond to the unbiased position of the windings and the connection.
В простейшем варианте реализации заявляемого способа выполняют два измерения полностью пропаяного соединения, отличающихся амплитудами и фазами и получают две различных точки фазовой плоскости F1 и F2, Фиг. 1. При первом измерении стремятся к тому, чтобы точка F1 находилась ближе к точке В, устанавливая обмотки точно над соединением. У полученного отрезка F1 F2 находят среднюю точку , а затем уравнение прямой линии α, проходящей через эту точку и перпендикулярной ему. Точки F1 и F2 равноудалены от любой точки прямой α. Аналогичные действия выполняют для непропаянного соединения: измерив положение двух точек G1 и G2, вычисляют координаты средней точки G отрезка G1G2, находят уравнение прямой линии β, перпендикулярной этому отрезку в его центре. Решая систему двух линейных уравнений, вычисляют положение равноудаленной точки Е (вектор ) - пересечения прямых α и β, которая равноотстоит от точек F1 F2, а также от точек G1, G2 по-отдельности. Таким образом, годографы Bd и Dd аппроксимируются дугами окружностей с центром в точке Е и радиусами EF1 и E1 соответственно. Вычисляют указанные радиусы: и . На основании приведенных рассуждений можно с достаточной уверенностью предположить, что дуга окружности радиуса ЕК с центром в равноудаленной точке Е достоверно аппроксимирует годограф промежуточных степеней пропаянности соединений, например, годограф Сс. Пусть для соединения произвольной степени пропаянности и неточного взаимного положения обмоток и соединения измерение амплитуды и фазы сигнала, принятого измерительной обмоткой, дало точку К фазовой плоскости (вектор ). Полученный результат можно скорректировать относительно равноудаленной точки Е: . Амплитуда ЕК сигнала, принятого измерительной обмоткой, не зависит от относительного положения паяного соединения и обмоток, поскольку в силу сделанных выше предположений точки К и С равноудалены от точки Е.In the simplest embodiment of the inventive method, two measurements of a completely soldered compound, differing in amplitudes and phases, are performed and two different points of the phase plane F 1 and F 2 are obtained, FIG. 1. In the first measurement, they strive to ensure that the point F 1 is closer to point B, setting the windings exactly above the connection. The obtained segment F 1 F 2 find the midpoint and then the equation of a straight line α passing through this point and perpendicular to it. The points F 1 and F 2 are equidistant from any point on the line α. Similar actions are performed for the soldered connection: by measuring the position of two points G 1 and G 2 , the coordinates of the midpoint G of the segment G 1 G 2 are calculated, the equation of the straight line β, perpendicular to this segment in its center, is found. Solving a system of two linear equations, calculate the position of equidistant point E (vector ) is the intersection of the lines α and β, which is equally spaced from the points F 1 F 2 , as well as from the points G 1 , G 2 separately. Thus, the hodographs Bd and Dd are approximated by arcs of circles centered at point E and radii EF 1 and E 1, respectively. The indicated radii are calculated: and . Based on the above reasoning, we can safely assume that the arc of a circle of radius ЕК centered at equidistant point Е reliably approximates the hodograph of intermediate degrees of soldering of compounds, for example, the Hc hodograph. Let for the connection of an arbitrary degree of soldering and inaccurate mutual position of the windings and the connection, the measurement of the amplitude and phase of the signal received by the measuring winding give a point K of the phase plane (vector ) The obtained result can be corrected with respect to equidistant point E: . The amplitude of the EC signal received by the measuring winding does not depend on the relative position of the soldered connection and the windings, since, by virtue of the above assumptions, points K and C are equidistant from point E.
Оценку степени пропаянности соединения S производят по формуле (1), используя следующие значения амплитуд принятых сигналов:The degree of soldering of the compound S is estimated by the formula (1) using the following amplitudes of the received signals:
При учете только амплитуды принятого сигнала, как это делается в [1], в качестве Ux используют величину 0К, следовательно, равноудаленной от начала координат окажется точка L(0K=0L) годографа BCLD, которая существенно отличается от точки С - действительного значения степени пропаянности этого соединения.When only the amplitudes of the received signal are taken into account, as is done in [1], the value 0K is used as U x , therefore, point L (0K = 0L) of the BCLD hodograph will be equidistant from the coordinate origin, which differs significantly from point C, the actual value of the degree soldering of this compound.
Приведенные выше геометрические рассуждения элементарны, поэтому соответствующие математические выкладки в описании не приведены с целью сокращения объема описания.The above geometric considerations are elementary, therefore, the corresponding mathematical calculations in the description are not given in order to reduce the volume of the description.
Дополнительного повышения точности измерений можно добиться, проводя калибровочные измерения более двух раз на каждом образцовом соединении, как указано в формуле изобретения. Такой вариант позволит сократить влияние погрешностей и ошибок калибровки. В этом случае результаты измерений также аппроксимируются отрезком прямой линии, используя, например, метод наименьших квадратов. Все остальные действия остаются прежними.A further increase in the accuracy of measurements can be achieved by carrying out calibration measurements more than two times on each exemplary compound, as indicated in the claims. This option will reduce the impact of calibration errors and errors. In this case, the measurement results are also approximated by a straight line segment, using, for example, the least squares method. All other actions remain the same.
Таким образом, заявляемый способ оценки качества паяного соединения обмоток ЭМ теоретически может быть реализован и позволяет повысить точность измерений.Thus, the inventive method for assessing the quality of the soldered connection of the windings of EM can theoretically be implemented and can improve the accuracy of measurements.
Схема вихретокового измерителя Фиг. 2 выполнена по классической схеме.Eddy Current Meter Diagram FIG. 2 is made according to the classical scheme.
Генератор возбуждения вихретокового трансформаторного преобразователя 1 предназначен для формирования зондирующих сигналов. Для обеспечения требуемой глубины проникновения (до десятков миллиметров) частота генератора составляет десятки герц.The eddy current transformer transducer 1 excitation generator is intended for generating sounding signals. To ensure the required penetration depth (up to tens of millimeters), the generator frequency is tens of hertz.
Вихретоковый трансформаторный преобразователь 2 содержит две соосные обмотки: возбуждения 3 и измерительную 4. В непосредственной близости к паяному соединению располагаются соединения соседних стержней обмотки, поэтому для уменьшения их влияния на показания прибора, обмотки имеют внешние ферромагнитные экраны, выступающие в роли концентраторов магнитного поля. Обмотки установлены друг напротив друга и соединены немагнитными клещами с регулируемым расстоянием, которое выбирается в соответствии с размерами исследуемого паяного соединения.The eddy current transformer transducer 2 contains two coaxial windings: excitations 3 and measuring 4. Connections of adjacent winding rods are located in close proximity to the soldered connection, therefore, to reduce their effect on the instrument readings, the windings have external ferromagnetic screens acting as magnetic field concentrators. The windings are installed opposite each other and are connected by non-magnetic pincers with an adjustable distance, which is selected in accordance with the dimensions of the studied solder joint.
Паяное соединение ЭМ 5 является объектом контроля.The soldered joint EM 5 is an object of control.
Усилитель сигнала преобразователя 6 предназначен для усиления сигналов, принятых измерительной обмоткой 4.The signal amplifier of the Converter 6 is designed to amplify the signals received by the measuring winding 4.
Амплитудный 7 и фазовый 8 детекторы предназначены для измерения соответствующих параметров принятого сигнала.Amplitude 7 and phase 8 detectors are designed to measure the corresponding parameters of the received signal.
Микроконтроллер 9 предназначен для обработки результатов измерений и содержит аналого-цифровой преобразователь и блок стандартного цифрового интерфейса 10 для связи с информационной системой более высокого уровня.The microcontroller 9 is intended for processing measurement results and contains an analog-to-digital converter and a block of a standard digital interface 10 for communication with a higher level information system.
Образцовые соединения имеют те же размеры и форму, что и исследуемое. Непропаяное образцовое соединение выполнено в виде набора из склеенных медных проводников и сжатых хомутом через диэлектрическую прокладку. Полностью пропаянный образец представляет собой монолитный медный брусок.Exemplary compounds have the same dimensions and shape as the test compound. Non-soldered exemplary connection is made in the form of a set of glued copper conductors and compressed with a clamp through a dielectric gasket. The fully soldered sample is a monolithic copper bar.
Работа устройства происходит следующим образом.The operation of the device is as follows.
Перед измерениями изготавливают образцовые меры полностью пропаянного и непропаянного соединений. Измерительные клещи вихретокового трансформаторного преобразователя, в которых установлены возбуждающая 3 и измерительная 4 обмотки раздвигают в соответствии с размером паяного соединения.Before measurements, exemplary measures are made of fully soldered and unsoldered joints. The measuring clamps of the eddy current transformer transducer, in which the exciting 3 and measuring 4 windings are installed, are moved apart in accordance with the size of the soldered connection.
При зондированиях генератором 1 формируют зондирующие сигналы, которые подают на обмотку возбуждения 3, принимают измерительной обмоткой магнитное поле, прошедшее через паяное соединение, и получают выходное напряжение . Амплитудный 7 и фазовый 8 детекторы оценивают соответствующие параметры принятого сигнала. Микроконтроллер 9 преобразовывает эти значения в цифровую форму и обрабатывает в соответствии с заложенными алгоритмами. При необходимости результаты обработки отправляются через интерфейс 10 потребителю.When probing with the generator 1, probing signals are generated that feed the field winding 3, receive the magnetic field passed through the soldered connection with the measuring winding, and receive an output voltage . Amplitude 7 and phase 8 detectors evaluate the corresponding parameters of the received signal. The microcontroller 9 converts these values into digital form and processes it in accordance with the embedded algorithms. If necessary, the processing results are sent via the interface 10 to the consumer.
Перед измерениями исследуемого паяного соединения проводят калибровку, для чего зондируют образцовые полностью пропаянное и непропаянное соединения каждое не менее двух раз. Получают четыре точки фазовой плоскости: 0F1 и 0F2, а также 0G1 и 0G2. В соответствии с описанными выше алгоритмами в микроконтроллере 9 вычисляют координаты равноудаленной точки Е и радиусы аппроксимирующих окружностей EF1 и EG1.Before measurements of the soldered joint under study, a calibration is carried out, for which exemplary fully soldered and unsoldered joints are probed each at least two times. Four points of the phase plane are obtained: 0F 1 and 0F 2 , as well as 0G 1 and 0G 2 . In accordance with the above algorithms, the coordinates of the equidistant point E and the radii of the approximating circles EF 1 and EG 1 are calculated in the microcontroller 9.
Зондируют исследуемое соединение и измеряют положение точки К, и вычисляют в микроконтроллере 9 радиус аппроксимирующей окружности ЕК.The test compound is probed and the position of the point K is measured, and the radius of the approximating circle EC is calculated in the microcontroller 9.
Вычисляют степень пропаянности исследуемого соединения по формуле (2).The degree of solubility of the test compound is calculated by the formula (2).
Отметим, что для измерений могут использоваться вихретоковые трансформаторные преобразователи 2 и обмотки 3 и 4 большего размера, чем паяное соединение, поскольку этот вариант эквивалентен их относительному смещению. При этом в состав вихретокового измерителя может входить меньшее количество преобразователей 2.Note that eddy current transformers 2 and windings 3 and 4 of a larger size than the solder joint can be used for measurements, since this option is equivalent to their relative displacement. In this case, a smaller number of transducers 2 may be included in the eddy current meter.
Таким образом, заявляемый способ оценки качества паяного соединения обмоток ЭМ может быть реализован на практике и позволяет повысить скорость и точность измерений.Thus, the inventive method for assessing the quality of the soldered connection of the EM windings can be implemented in practice and can improve the speed and accuracy of measurements.
Главными преимуществами заявляемого способа являются следующие:The main advantages of the proposed method are the following:
- Точность измерения степени пропаянности не зависит от качества позиционирования обмоток по отношению к паяному соединению.- The accuracy of measuring the degree of soldering does not depend on the quality of positioning of the windings in relation to the soldered connection.
- Для измерений могут использоваться достаточно универсальные вихретоковые трансформаторные преобразователи большего размера, чем паяное соединение.- For measurements, sufficiently universal eddy current transformers of a larger size than a soldered connection can be used.
Источники информацииInformation sources
1. Сясько В.А. и др. Контроль качества паяных соединений стержней статорных обмоток турбогенераторов на заводе «Электросила», Журнал «В мире неразрушающего контроля» №2 (48) - июнь 2010 г.1. Syasko V.A. et al. Quality control of soldered joints of stator winding rods of turbogenerators at the Electrosila plant, Journal In the World of Non-Destructive Testing No. 2 (48) - June 2010
2. Авторское свидетельство СССР SU 183820.2. USSR copyright certificate SU 183820.
3. Коган Л.Х., Пономарев B.C. ВИХРЕТОКОВЫЙ (ИНДУКЦИОННЫЙ) КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПАЙКИ СОЕДИНЕНИЙ СТАТОРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН - 3. Kogan L.Kh., Ponomarev B.C. VORTEX (INDUCTION) QUALITY CONTROL OF THE SOLDERING OF CONNECTIONS OF STATORS OF ELECTRIC MACHINES -
4. http://constanta.ru/bitrix/templates/constanta_index/images/Паспорт-ВД1%20-%20ПС.pdf.4.http: //constanta.ru/bitrix/templates/constanta_index/images/Passport-VD1%20-%20PS.pdf.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014100835/28A RU2572791C2 (en) | 2014-01-10 | 2014-01-10 | Method to assess quality of soldered joint in windings of electric machines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014100835/28A RU2572791C2 (en) | 2014-01-10 | 2014-01-10 | Method to assess quality of soldered joint in windings of electric machines |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014100835A RU2014100835A (en) | 2015-07-20 |
| RU2572791C2 true RU2572791C2 (en) | 2016-01-20 |
Family
ID=53611430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014100835/28A RU2572791C2 (en) | 2014-01-10 | 2014-01-10 | Method to assess quality of soldered joint in windings of electric machines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2572791C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2704011C1 (en) * | 2018-05-22 | 2019-10-23 | Государственное Предприятие "Завод "Электротяжмаш" | Device for quality monitoring of soldered connection of windings of electrical machines |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU183820A1 (en) * | О. Д. Орлова , Б. Н. Плюксне | METHOD OF QUALITY CONTROL OF ELECTRICAL MACHINES SOLUTIONS OF ELECTRICAL MACHINES | ||
| SU1446548A1 (en) * | 1987-05-05 | 1988-12-23 | Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева | Method of eddy-current inspection of non-ferromagnetic articles |
| WO2006007826A1 (en) * | 2004-07-19 | 2006-01-26 | Prüftechnik Dieter Busch AG | Method and device for the non-destructive and contactless detection of flaws in a test piece moved relative to a probe |
| RU2384839C1 (en) * | 2008-10-13 | 2010-03-20 | Закрытое Акционерное Общество "КОНСТАНТА" | Eddy current metre |
-
2014
- 2014-01-10 RU RU2014100835/28A patent/RU2572791C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU183820A1 (en) * | О. Д. Орлова , Б. Н. Плюксне | METHOD OF QUALITY CONTROL OF ELECTRICAL MACHINES SOLUTIONS OF ELECTRICAL MACHINES | ||
| SU1446548A1 (en) * | 1987-05-05 | 1988-12-23 | Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева | Method of eddy-current inspection of non-ferromagnetic articles |
| WO2006007826A1 (en) * | 2004-07-19 | 2006-01-26 | Prüftechnik Dieter Busch AG | Method and device for the non-destructive and contactless detection of flaws in a test piece moved relative to a probe |
| RU2384839C1 (en) * | 2008-10-13 | 2010-03-20 | Закрытое Акционерное Общество "КОНСТАНТА" | Eddy current metre |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Контроль качества паяных соединений стержней статорных обмоток турбогенераторов на заводе "Электросила", Журнал "В мире неразрушающего контроля" N2 (48) - июнь 2010 г. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2704011C1 (en) * | 2018-05-22 | 2019-10-23 | Государственное Предприятие "Завод "Электротяжмаш" | Device for quality monitoring of soldered connection of windings of electrical machines |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014100835A (en) | 2015-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2772940A1 (en) | Method and system for calibrating current sensors | |
| Luloff et al. | Solution for a transmit-receive eddy current probe above a layered planar conductive structure | |
| JP2006343109A (en) | Power measuring device | |
| RU2610931C1 (en) | Method of eddy current testing of electrically conductive objects and device for its implementation | |
| TWM664624U (en) | Non-contact AC sensing probe and test lead and measuring instrument using the probe | |
| CN105737727B (en) | Probe of eddy current sensor and eddy current sensor | |
| CN105301549B (en) | A kind of method and system for testing current transformer magnetic screen using three-dimensional magnetic field | |
| RU2572791C2 (en) | Method to assess quality of soldered joint in windings of electric machines | |
| RU2696909C1 (en) | Method and device for hot measurement, during rolling, size of metal profiles | |
| CN102576058A (en) | Performance-optimized actuation of a flux gate sensor | |
| Cataliotti et al. | Improvement of Hall effect current transducer metrological performances in the presence of harmonic distortion | |
| RU2384839C1 (en) | Eddy current metre | |
| Frosini et al. | An improved diagnostic system to detect inter-turns short circuits in low voltage stator windings | |
| JP3767748B2 (en) | Transmission line current detector | |
| JP2012078349A (en) | Pulse excitation type inspection device, and pulse excitation type inspection method | |
| Fuhr et al. | Localization of partial discharge sources in transformers by analysis of signals in time-and frequency-domain | |
| JP2010223907A (en) | Shield member abnormality detection method and shield member abnormality detection device | |
| KR20150143200A (en) | Measurement apparatus and measurement method of phase angle for electrical conductivity meter of metals | |
| JP2007139498A (en) | Instrument of measuring specific resistance | |
| RU81335U1 (en) | Eddy current meter | |
| SU1315888A1 (en) | Method and apparatus for measuring coefficient of conductance anisotropy of non-magnetic materials | |
| CN101819234A (en) | Device and method for measuring AC mutual induction with compensation method | |
| Rams et al. | System for the insulation fault detection of AC electric machines cores, based on magnetic field scanning | |
| RU123971U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING SPECIFIC ELECTRICAL CONDUCTIVITY | |
| Gerritsen et al. | Electrode Voltage Measurement in Electric Furnaces: Analysis of Er-ror in Measurement and Calculation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |