Способ диагностирования электродвигателя с двумя обмотками последовательного возбуждения

Способ диагностирования электродвигателя с двумя обмотками последовательного возбуждения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 1 000952 ф

--r (6! ) Дополнительное к авт. спид-ву— (22)Заявлено 18.11.81 (21) 33565)3/24-0) с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 28.02.83. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 28.02.83 (53 ) М. Кл.

G О1 R 31/34

Гееударетвенные комитет. СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 313..2(088.8) fВ. Н. Потапов / с с

7 . 3»

/

Рижский Краснознаменный институт ифкенеров» гражданской авиации им. ЛенинскоТс -чсацсомЬяв (72) Автор . изобретения (r i) Заявитель (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

С ДВУМЯ ОБМОТКАМИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО

ВОЗБУЖДЕНИЯ

Изобретение относится к электрическим машинам и предназначено для использования в процессе эксплуатации и ремонта при диагностировании электродвйгателей, в частности для безразборного определения механических дефектов скользящего контакта.

Известны способы диагностирования электрических машин постоянного тока, основанные на измерении различных па-1о

4 раметров, характеризующих процесс коммутации, и требующие при своей реализации частичной разборки машины и установки дополнительных щеток 1 1).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ, основанный на косвенной оценке переходного падения напряжения в скользящем контакте при стабилизированной частоте вращения и постоянном токе(2).

К недостаткам известного способа относитс. ограниченная область применения, обусловленная тем, что в процессе диагностирования наряду со стабилизацией частоты вращения необходимо обеспечивать постоянство тока якоря.

В оборудовании различных технических обьектов, например самолетов, широкое распространение получили реверсивные электродвигатели постоянного тока последовательного возбун:дения, имеющие на каждое направление отдельную обмотку возбуждения.

Диагностирование таких электродвигателей известным способом возмож но лишь на испытательном стенде с регулируемым нагрузочным моментом, так как необходима одновременная стабилизация частоты вращения и тока. В реальных условиях на борту самопета момент нагрузки на валу электродвигателя может случайным образом изменяться на значительную зеличину. Например,у электродвигаГелей авиационных механизмов привода заслонок (кранов) изменение мо

«а 100 мента нагрузки (за цикл перекладки из одного крайнего положения в дру гое) достигает 20-301 от среднего значения. Это указывает на невозможность одновременной стабилизации частоты вращения и тока в процессе диагностирования и тем самым на невозможность использования известного способа непосредственно на борту самолета. Что же касается корректировки значения эталонного сигнала в зависимости от величины тока, то, поскольку магнитный поток электродвигателя при изменении момента также изменяется, величина поправки будет нелинейно зависеть от вели.чины тока. Это указывает на слож ность формирования эталонного сиг,, нала (уставки) питающего напряжения и практическую нереализуемость известного способа.

Цель изобретения - расширение обгасти применения.

Указанная цель достигается тем, что запитывают вторую обмотку возбуждения напряжением, однополярным с напрян ением на первой обмотке, стабилизируют частоту вращения электродвигателя, регулируя напряжение питания.на первой обмотке возбуждения, измеряют и поддерживают постоянной разность токов, протекающих по обмоткам возбуждения, путем регулирования напряжения питания на второй обмотке возбуждения, а эталонный сигнал формируют в виде сум мы падений напряжения на первой обмотке возбуждения, обмотке якоря и противо-ЭДС.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что магнитный поток электродвигателя в процессе диагностирования поддерживают постоянным, тем самым обеспечивается возможность формирования эталонного сигнала (уставки) как линейной функции от токов обмотки и якоря электродвигателя.

На фиг. 1 представлена схема, поясняющая сущность предлагаемого способа; на фиг. 2 — схема устройства, реализующего способ. помощью блока 1 осуществляется стабилизация частоты вращения путем изменения напряжения питания на зажимах одной обмотки 2 возбуждения (например, на левое направление вращения) и якоря 3. Стабилизация выполняется по сигналу частоты вращения

1 R +(I„+I<) R + Е, 25 где I

I — токи соответствующих обмоток возбуждения;

R — сопротивления обмоток

Я возбуждения и якоря;

Š— противо-ЭДС. как магнитный поток эпектR

Так родвигателя поддерживается постоянным, а часто а вращения стабилизируется на определенном уровне (например номинальном), то для заданЗ5 ного типа электродвигателя значение

Е постоянно.

Для любых возможных значений и 1 на основании выражения (1) вручную или с помощью простейшего множительно-суммирующего вычислительного устройства может быть сформировано эталонное значение напряжения пи тания. При появлении механических дефектов скользящего контакта падение напряжения на нем, неявно учитываемое и в выражении (1), существенно возрастает, что обнаружится в увеличении фактического напряжения

50 питания на первой обмотке возбуждения относительно эталонного.

Устройство для реализации предлагаемого способа (фиг. 2) включает систему стабилизации частоты вращения, содержащую датчик пульсаций в

55 виде трансформатора 6, фильтр 7, усилитель-ограничитель 8, чувствитель-ный элемент 9, схему 10 сравнения и регулятор 11 напряжения, и систему

0952

v .и, в качестве которого можно использовать частоту пульсаций тока (например коллекторных) в цепи электродвигателя. Блок 4 также представляет регулируемый источник напряжения, причем в качестве управляющего сигнала используется вели-вина, пропорциональная разности токов обмоток 2 и 5 возбуждения на левое 3.1

1в и правое 3-, направления вращения, При изменении нагрузочного момента на валу электродвигателя и c;:çòâåòствующем изменении I< напряжение на зажимах обмотки 5 возбуждения меняется таким образом, чтобы ра.;;ость ! - оставалась постоянной и тем самым обеспечивалась неизменность магнитного потока электродвигателя.

Как известно из теории электри о ческих машин, при такой схеме включения напояж ние питания U на обмотке 2 возбуждения

0952

5 100 стабилизации магнитного потока электродвигателя, состоящую из магнитного усилителя 12, выпрямителя 13, схемы 14 сравнения, регулятора 15 ,напряжения и двух амперметров 16 и 1

Система стабилизации частоты вращения электродвигателя работает следующим образом.

Пульсации тока, содержащие коллекторную составляющую, с вторичной обмотки трансформатора 6 . поступают на вход фильтра 7, где указанная составляющая выделяется.

В усилителе-ограничителе производится нормализация коллекторнмх пульсаций (частота которых пропорциональна частоте врацения, электродвигателя) по амплитуде, С выхода чувствительного элемента g, в качестве которого используется

Ю- контур, соединенный с преобразователем переменного напряжения в постоянное, величина которого зависи от частоты вращения, подается на схе му 10 сравнения, где формируется разностный сигнал, воздействующий на исполнительный регулирующий элемент регулятора 11 напряжения. При этом внутреннее сопротивление регулирующего элемента (например тран-. зистора) меняется, вследст.вие чего возникает изменение выходного напряжения, компенсирующее колебания частоты вращения.

В системе стабилизации магнитного потока управляющий сигнал формируется с помощью магнитного усилителя 12 встречно включенные обмотки управления которого соединены с зажимами шунтов амперметров 16 и 17. Выходной сигнал магнитного усилителя, пропорциональный разности токов, протекающих по обмоткам возбуждения 2 и 5, выпрямляется в блоке 13 и сравнивается с опорным в схеме 14 сравнения.

При отклонении разности токов от заданного значения выходной сигнал схемы сравнения аналогично воздействует на регулятор 15, который изменяет напряжение на зажимах обмотки 5 и тем самым компенсирует возникшее отклонение. Регуляторы

11 и 15 и магнитный усилитель 12 запитываются соответствующими постоянными и переменным напряжениями. учитывая, что магнитные потоки, создаваемые обмотками рассматриваемых электродвигателей, направлены встречно, то при равенстве на них

7.5

Ф

50 напряжений одной полярности магнитный поток будет равен О. Однако такая ситуация невозможна при исправной работе стабилизаторов частоты вра— щения и тока, что можно пояснить следующим образом. При включении стабилизатора частоты вращения последний эа счет регулирования напряжения на первой обмотке возбуждения . обеспечивает постоянную частоту вращения электродвигателя, например номинальное значение, при изменениях момента нагрузки на его валу. Включение стабилизвтора магнитного потока происходит при превышении тока первой обмотки минимально возможного для заданной (номинапьной ) частоты вращения значения путем подачи на вторую обмотку однополярного с первой обмоткой напряжения, величина которого достаточна для поддержания разности токов первой и второй обмоток на выбранном минимальном уровне (не равном 0), чем и обеспечивается постоянство потока. Стабилизатор магнитного потока поддерживает лишь постоянство разности токов, а не равенство токов, причем ток первой обмотки для заданного направления вращения всегда больше тока второй обмотки.

Изменение частоты вращения при изменении напряжения на второй обмотке может произойти только при отказе стабилизатора частоты враще- . ния, а при исправной его работе любые возмущения, в том числе и увеличение суммарного якорного тока (вызванные изменением напряжения на второй обмотке, будут скомпенсированы соответствующим изменением (увеличением) напряжения на первой обмотке.

Поскольку быстродействие электронных стабилизаторов частоты вращения и магнитного потока велико, .то при совместной работе стабилизаторов колебаний частоты врацения и разности потоков не произойдет.

Способ осуществляют в следуюцей последовательности.

Запитывают обе обмотки воэбуждения однополярными напряжениями.

Регулируя напряжение питания первой обмотки возбуждения, стабили-. зируют частоту вращения электродвигателя для заданного направления вращения.

Измеряют токи, протекающие по обмоткам, находят их разность и

7 0 поддерживают ее постоянной путем регулирования напряжения питания второй обмотки возбуждения.

Измсряют ток якоря и формиру ют эталонный сигнал в виде суммы падений напряжения на первой обмотке возбуждения, обмотке якоря и противо-ЭДС.

Сравнивают напряжение питания на сбможке возбуждения для заданного направления вращения с эталонным значением и по величине его превышения судят о наличии дефектов.

Таким образом, используемая совокупность новых признаков позволяет выполнять диагностирование электродвигателей непосредственно на объекте (например на борту самолета) и тем самым обеспечивает расширение области применения.

Это дает возможно ть значительно сокра .ить затраты на проведение диаг,!ост ирования, ибо необходимость демонт;.жа контролируемого оборудования отпадает. формула изобретения

Способ диагностирования электродвигателя с. двумя обмотками последовательного возбуждения, состоящий в

009 2 Ь получении и стабилизации сигнала, пропорционального частоте вращения, измерении тока якорной цепи, формировании эталонного сигнала и сравнении его со вначением напряжения питания источника, подключенного к якорю электродвигателя через первую обмотку возбуждения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области. применения, запитывают вторую обмотку возбуждения напряжением, однополярным с напряжением на первой обмотке, стабилизируют частоту вращения электродвигателя, регулируя напряжение питания на первой обмотке возбуждения, измеряют и поддерживают постоянной разность токов, протекающих по обмоткам возбуждения, путем

20 регулирования напряжения питания на второй обмотке возбуждения, а эталонный сигнал формируют в виде суммы падений напряжения на первой обмотке возбуждения, обмотке якоря и противо-ЭДС, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCCP

N 501449, кл. Н 02 К 15/00, 1968.

30 2. Авторское свидетельство СССР

N 646407, кл. Н 02 К 15/00, 1973.

1000952

Составитель С.Шутова

Техред М.Тепер Корректор И. Шулла

Редактор A. Лежнина

Заказ 1380/49 Тираж /08

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Под пи сное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4