Устройство контроля коммутации электрических машин постоянного тока

Устройство контроля коммутации электрических машин постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КОММУТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее щетку-датчик, установленную на сбегающем крае рабочей щетки, токовый шунт, источник разнополярных опорных напряжений, два канала обработки импульсов соответствующей полярности, каждый из которых содержит амплитудный селектор, линейный ключ, интегрирующий преобразователь и осциллографичёский индикатор , токовый шунт и общая точка источника разнополярных опорных напряжений присоединены .к рабочей щетке, щетка-датчик соединена параллельно с измерительными входами амплитудного селектора и линейного ключа каждого канала, выходы источника разнополярных опорных напряжений соединены с опорными входами амплитудных селекторов в соответствии с полярностью каналов, выход линейногс) ключа в каждом канале соединен последовательно с интегрирующим преобразователем и осциллографическим индикатором, отличающееся тем. что. целью повышения точности измерения интенсивности искрения в переходных режимах с изменением направления тока якоря, оно снабжено схемой определения полярности с тремя входами и четырьмя в Jxoдaми и коммутатором импульсов с тремя входами и двумя выходами, причем первый и третий входы схемы определения полярности соединены с йыходом амплитудного селектора каналов обработки положитель ных и отрицательных импульсов соответственно , второй вход - с выходом токового шунта, первый и четвертый выходы - с управляющими входами линейных ключей каналов соответствующей полярности, второй и третий выхо ды - с первым и вторым входами коммутатора импульсов соответственно, третий вход коммутатора соединен с щеткой-датчиком, первый и второй вы (Л ходы - с выходом линейных ключей противоположных каналов. 2. Устройство по п, 1,о т л и .чающееся тем,что схема определения полярности содержит нуль-opfaM с пряким и инверсным выходами,соединенный с вторым входом схемы определения полярности, и четыре двухвходо1 вые схемы И-НЕ, выходы которых сое .динены с соответствующими выходами схемы определения полярности, первый и третий входы последней соединесо , ны с одними входами первой и второй, третьей и четвертой схем И-НЕ соответственно , другие входы первой и третьей, второй и четвертой схем СП И-НЕ соединены с прямым и инверсным. выходами нуль-органа соответственно . 3. Устройство по п. 1, о±личающееся тем, что коммутатор .импульсов содержит два линейных ключа соответствующей полярности и последовательно соединенные с ними два инвертирующих усилителя с единичным коэффициентом усиления, выходы которых соединены с соответствующими выходами коммутатора, управляющие вхо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3521196/24-07 (22) 16.12,82 (46) 15.02.84. Бюл, 9 б (72) A. .Càçîíoâ, В.Н,Козлов, В.В.Харламов и В.М,Лузин (71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 621. 313.2 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 505090, кл, Н 02 К 13/14, 1976, 2. Карасев М.Ф, и др, Разработка прибора контроля коммутации и исследонание областей его применения. Электротехническая промышленность

Сер. Электрические машины, 1979.

Вып ° б (100) с, 16 ° (5 4) (57 ) 1 . УСТРОИСТВО КОНТРОЛЯ КОММУТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее щетку-датчик, установленную на сбегающем крае рабочей щетки, токовый шунт, источник раэнополярных опорнЫх напряжений, дна канала обработки импульсов соответствующей полярности, каждый иэ Которых содержит амплитудный селектор, линейный ключ, интегрирующий преобразователь и осциллографический индикатор, токовый шунт и общая точка источника разнополярных опорных напряжений присоединейы .к рабочей щетке, щетка-датчик соединена параллельно с измерительными входами амплитудного селектора и линейного ключа каждого канала, выходы источника разнополярных опорных напряжений соединены с опорными входами амплитудных селекторов в соответствии с полярностью каналов, выход линейного ключа в каждом канале соединен последовательно с интегрирующим преобразователем и осциллографическим индикатором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения интенсивности искрения в переходных режимах с изменением направления то3(51) G 01 R 31/34; Н 02 К 13/14 ка якоря, оно снабжено схемой определения полярности с тремя входами и четырьмя выходами и коммутатором импульсов с тремя входами и двумя выходами, причем первый и третий нходы схемы определения полярности соединены с выходом амплитудного селектора каналов обработки положительных и отрицательных импульсов соответственно, второй вход — с выходом токового шунта, первый и четнертый выходы — с управляющими входами ли- нейных ключей каналов соответствующей полярности, второй и третий выходы — с первым и вторым нходами ком- мутатора импульсон соответственно, третий вход коммутатора соединен с ж

Я щеткой-датчиком, первый и второй выходы - c выходом линейных ключей противоположных каналов.

2. Устройство по п. 1, о т л и.ч а ю щ е е с я тем,что схема определения полярности содержит нуль-ор1ан Я с прямым и инверсным выходами,соединенный с вторым входом схемы определения полярности, и четыре двухвходо1 вые схемы И-НЕ, выходы которых сое,динены с соответствующими выходами схемы определения полярности, первый и третий входы последней соедине ны с одними входами первой и второй, третьей и четвертой схем И вЂ” НЕ соответственно, другие входы первой и третьей, второй и четвертой схем

И-НЕ соединены с прямым и инверсным. выходами нуль-органа соответственно °

3. Устройстно по п. 1, о Ф л и ч а ю щ е е с я тем, что коммутатор импульсов содержит дна линейных ключа соответствующей полярности и последовательно соединенные с ними два инвертируницих усилителя с единичным коэффициентом усиления, выходы кот рых соединены с соответствующими выходами коммутатора, управляющие вхо107 3715 ды линейных ключей положительных и отрицательных импульсов соединены с первым и вторым входами коммутатора

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при коммутационных испытаниях и настройке коммутации электрических машин постоянного тока как в стационарных„ так и в различных переходных режимах с изменением направления тока якоря.

Известно устройство для анализа коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока, содер- IO жащее щетки-датчики, которые установлены на коллекторе вблизи сбегающего края одной из рабочих щеток, линейный ключ, соединенный со щеткойдатчиком, измерительный блок, электронный осциллограф, двухпозиционный переключатель, счетчик с перестраиваемым модулем пересчета и датчики синхронизации: по коллекторным пластинам и оборотам (1), 20

Недостатком такого устройства является наличие погрешности измерения, возникающей за счет расшифровки осциллограмм уровня искрения.от переи недокоммутированных секций путем их фиксирования в моменты изменения направления якорного тока машин, Кроме того, наличие датчиков синхронизации по оборотам и коллекторным пластинам увеличивает вероятность пропуска измерений уровня искрения на отдельных пластинах особенно в переходных режимах, сопровождающихся резкими изменениями оборотов и повышенным уровнем вибраций коллектора, что также увеличивает погрешность измерения уровня искрения.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее щетку-датчик, установленную на сбегаю- лц щем крае рабочей щетки, токовый шунт, источник разнополярных напряжений, два канала обработки положительных и отрицательных импульсов, каждый иэ которых содержит амплитудный селектор, линейный ключ, интегрирую аий

45 преобразователь и осциллографический индйкатор, токовый шунт и общая точка источника разнополярных опорных напряжений присоединены к рабочей щетке, щетка-датчик соединена параллельно с измерительными входами амплитудного селектора и линейного ключа каждого канала, выходы источника разнополярных опорных напряжений соединены с опорными входами Г;5 соответственно, третий вход которого соединен параллельно с измерительными входами линейных ключей. амплитудных селекторов в соответствии с полярностью каналов, выход линейного ключа в каждом канале соединен последовательно с интегрирующим преобразователем и осциллограф:-веским индикатором (2) .

Данное устройство характеризуется также наличием погрешности измерения, возникающее за счет расшифровки осциллограмм уровня искрения от пере- и недокоммутированных секций путем их фиксирования в моменты изменения направления якорного тока машины. При этом фиксирование осциллограммы осуществляется вертикальной линией, в то время как сам процесс с момента изменения направления тока убывает по кривой, близкой к экспоненте, Это приводит к погрешности в изменениях уровня искрения, зависящей от постоянной времени интегрирующего преобразователя и значительно увеличивается с увеличением постоянной времени интегрирования. Кроме того, необходимость расшифровки осциллограммы, получаемой с помощью этого устройства,. сама по себе может привести K ошибкам, снижающим достоверность полученных экспериментальных данных.

Цель изобретения — повышение точности измерения интенсивности искрения в переходных режимах с изменением направления тока якоря.

Цель достигается тем . что устройство контроля коммутации электрических машин постоянного тока, содержащее щетку-датчик, установленную на сбегающем крае рабочей щетки, токовый шунт, источник разнополярных опор. ных напряжений, два канала обработки положитeëüíûõ и отрицательных импульсов, каждый из которых содержит амплитудный селектор, линейный ключ, интегрирующий преобразователь и осциллографический индикатор. причем токовый шунт и общая точка источника разнополярных опорных напряжений присоединены к рабочей щетке, щеткадатчик соединена параллельно с измерительными входами амплитудного селектора и линейного ключа каждого канала, выходы источника разнополярных опорных напряжений соединены с опорными входами амплитудных селекто ров в соответствии с полярное.тью ка1073715 налон, выход линейного ключа в каждом канале соединен последонательно с интегрирующим преобразователем и осциллографическим индикатором, снабжено схемой определения полярности с тремя входами и четырьмя выходами и коммутатором импульсов с тремя входами и двумя выходами, причем первый и третий входы схемы определения полярности соединены с выходом амплитудного селектора каналов обработки положительных и отрицательных импульсон соотнетстненно, второй вход — с выходом токового шунта, первый и четвертый выходы — c управляющими входами линейных ключей каналон соответстнующей полярности, второй и третий выходы — c первым и вторым входами коммутатора импульсов соответственно, третий вход коммутатора соединен со щеткой-датчиком, первый Щ и второй выходы. — с выходом линейных ключей противоположных каналов, Схема определения полярности содержит нуль-орган с прямым и инверсным выходами, соединенный входом с 75 вторым входом схемы определения полярности, и четыре двухвходовые схемы И-НЕ, ныходы которых соединены с соответствующими выходами схемы определения полярности, первый и третий входы которой соединены с одними входами первой и второй, третьей и четвертой схем И-НЕ соответственно, другие входы первой и третьей, второй и четвертой схем И-НЕ соединены с прямым и инверсным выходами нульоргана соответственно.

Коммутатор импульсов содержит два линейных ключа соответствующей полярности и последовательно соединенные с ними два инвертирующих усили- 40 теля с единичным коэффициентом усиления, выходы которых соединены с соответствующими выходами коммутатора, управляющие входы линейных ключей положительных и отрицательных 45 импульсов соединены с первым и вторым нходами коммутатора соответственно, третий вход которого соединен параллельно с измерительными нходами линейных ключей. 50

Известно, что при изменении направления тока в якорной цепи машины полярность импульсов, возникающих на сбегающем крае щетки в процессе дугообраэования, меняется на противоположную. Установлено также, что полярность входных импульсов, снимаемых щеткой-датчиком и соответствующих перекоммутированным секциям обмотки якоря, совпадает с поляр- 60 ностью напряжения на выходе токового шунта, При их несовпадении — импульсы относятся к недокоммутированным секциям, Функциональное назначение схемы определения полярности и ком-, 65 мутатора импульсов заключается в том, чтобы при совпадении положительных полярностей входного импульса и напряжения на шунте необходимо пропустить указанный импульс через линейный ключ на вход интегрирующего преобразователя канала обработки положительных импульсов,. а при совпадении отрицательных полярностей укаэанных сигналов — входной импульс на вход интегрирующего преобразователя канала обработки положительных импульсов, изменив его полярность на противоположную и оставив без изменения его амплитуду. При несовпадении полярностей укаэанных сигналов входной отрицательный импульс необходимо пропустить через линейный ключ канала обработки отрицательных импульсов на вход интегрирующего преобразонателя, а входной положительный импульс — на вход этого преобразователя, изменив его полярность на протиноположную и оставин без изме-. нения амплитуду, При этом канал об-, работки положительных импульсов будет индуцировать уровень искрения от пере-, а канал обработки отрицательных импульсов — от недокоммутированных секций вне зависимости от направления тока якоря испытуемой машины, что и позволяет устранить указанные погрешности измерения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройстна; на фиг. 2 — схема определения полярности; на фиг ° 3 — схема коммутатора импульсов; на фиг, 4 — временные развертки процессов в точках, обозначенных соответствующей цифрой на функциональной схеме с учетом любых вариантов состояния коммутации машины постоянного тока.

Предлагаемое устройство (фиг, 1) содержит щетку-датчик 1, установленную на сбегающем крае рабочей щетки

2 на коллекторе 3 испытуемой машины, токовый шунт 4, источник 5 разнополярных опорных напряжений, схему 6 определения полярности с тремя и четырьмя выходами, коммутатор 7 импульсов с тремя входами и двумя выходами, два канала обработки положительных 8 и отрицательных 9 импульсов, каждый из которых содержит амплитудный селектор 10 (11), линейный ключ

12 (13) и последовательно с ним соединенные интегрирующий преобразователь 14 (15) и осциллографическими индикатор 16 (17) . Токовый шунт 4 и общая точка источника 5 разнополярных опорных напряжений присоединены к рабочей щетке 2, щетка-датчик 1 соединена параллельно с.измеритель— ными входами амплитудных селекторсз

10 и 11 и линейных ключей. 12 и 1 3 каналов обработки положительных 8

1073715 и отрицательных 9 импульсов. Выходы источника 5 опорных напряжений соединены с опорными входами амплитудных селекторов 10 и 11 в соответствии с полярностью каналов 8 и 9.

Первый и третий входы схемы 6 определения полярности соединены с выходами амплитудных селекторон 10 и 11 каналон обработки положительных и отрицательных импульсон соответственно. Второй вход схемы б определения )Î полярности соединен с выходом токового шунта 4, Первый и четвертый вы ходы схемы б определения полярности соединены с управляющими входами линейных ключей 12 и 13 каналов 8 и 9 )5 соответственно, а второй и третий ее выходы — с первым и вторым входами коммутатора 7 импульсов соответственно, Третий вход коммутатора 7 соединен со щеткой-датчиком, а первый о и второй выходы коммутатора 7 — c выходом линейных ключей 13 и 12 противоположных каналов 9 и 8.

Схема 6 определения полярности содержит (фиг. 2) нуль-орган 18 с прямьж и инверсным выходами H четыре двухнходовых схемы И- НЕ 19-22.

Вход нуль-органа 18 соединен со вторым входом схемы 6 определения полярности, первый и третий входы которой соединены с одними входами схем

И†HE 19,20 и 21,22 соотнетственно, а другие входы схем И-НЕ 19,71 и

20,22 — с прямым и инверсным выходами нуль-органа 18 соответственно, Выходы схем И-НЕ 19-22 соединены с 35 первым, вторым, третьим и четвертым выходами схемы 6 определения полярности соответственно, Хоммутатор импульсов 7 содержит (фиг, 3) два линейных ключа положи- 40 тельных 23 и отрицательных 24 импульсов и последонательно соединенные с ними — два инвертирующих усилителя 35

-л 26 с единичным коэффициентом усиления, ныходы которых соединены с 45 соотнетствующимй выходами коммутатора, управляющие входы линейных ключей положительных 23 и отрицательных 24 импульсов соединены с первым и вторым входами коммутатора 7, третий нход которого соединен параллельно с измерительными входами линейных ключей 23 и 24.

Сигнал (фиг, 4-27), снимаемых со . сбегающего края рабочей щетки 2 щеткой-датчиком 1 подается параллельно на измерительные входы линейных ключей 12 и 13, амплитудных селекторов

10 и 11 каналов обработки положительных 8 и отрицательных 9 импульсов, а также на третий нход коммутатора 7 импульсов. На опорные входы амплитудных селекторов с источника 5 разнополярных опорных напряжений подаются соотнетстнующие полярности каналов 8 и 9 напряжения селекции (фиг. 4-28, 29). B случае превышения входным сигналом заданных уровней напряжений селекции, которые определяются маркой рабочей щетки, амплитудные селекторы 10 и il срабатывают на время этого превышения (фиг,430, 31), С выходов амплитудных селекторов эти сигналы поступают на первый и третий входы схемы б определения полярности соответственно, Сигнал (фиг, 4-32), снимаемый с выхода токового шунта 4, подается на второй вход схемы определения полярности. По сигналу с токового шунта 4 на выходах нуль-органа 18 форкируются сигналы прямой (фиг, 4-33) и обратной (фиг, 4-34) последовательности, поступающие с прямого выхода на одни входы схем И-НЕ 19 и 21 и с инверсного выхода — на входы схем И-НЕ 20 и 22, а на другие входы схем И вЂ” НЕ 19, 20 и 21,22 поступают сигналы с выходов амплитудных селекторов 10 и 11 соотнетстненно (фиг, 4-30, 31), На выходах схем 19-22 совпадения, которые соответствуют 1-4 выходам схемы б определения полярности, формируются сигналы, управляющие линейными ключами 12 и 13 (фиг. 4 35, ?6) и коммутатором 7 импульсов (фиг. 4-37, 38) . На третий вход коммутатора 7, соединенный параллельно с измерительными входами линейных ключей поло-. жительных 23 и отрицательных 24 импульсов, поступает сигнал со щеткИдатчика 1. B соответствии с сигналами (фиг. 4-37, 38) линейные ключи

23, 24 пропускают на входы инвертирующих усилителей соответствующей полярности импульсы, выделенные иэ сигнала со щетки-датчика (фиг. 4-27) .

Эти импульсы инвертируются, оставаясь прежними по амплитуде, поскольку усилители имеют единичный коэффициент усиления, и поступают на входы линейных ключей противогюложных каналон.

Таким образом, на входах интегрирующих преобразователей 14 и 15 выделяются иэ сигнала со щетки-датчика последовательности импульсов. (фиг,439, 40), которые относятся к переI и недокоммутированным секциям обмотки якоря соответственно, вне зависимости от направления тока в нем, На выходах интегрирующих преобразователей формируются аналоговые сигналы, изображенные сплошной линией, пропорциональные вольт-секундным площадям импульсов QT перекоммутированных (фиг. 4-41) и недокоммутированных (фиг. 4-42) секций. Пунктирными линиями здесь показаны временные развертки процессов, получаемые при использовании прототипа, причем пунктирная и сплошная линии совпадают до

1073715 момента первого перехода тока якоря через нулевое значение. Заштрихованные площадки кривых (фи г. 4-4 1 42 ) характеризуют погрешность, возникающую за счет обработки осциллограмм, получаемых с помощью Осциллографических индикаторов 16 и 17, путем их сечения в моменты перехода тока якоря через нулевые значения.

Кроме того, предлагаемое устроЯ- 10 ство позволяет. избежать операции расшифровки осциллограмм уров ней искрения в зависимости от режима работы машины и полярности исследуемого бракета, сокращая тем самым время обработки осциллограммы. При этом имеется воэможность оперативно определять диапазон изменения тока подпитки-отпитки дополнительных полюсов в процессе проведения эксперимента непосредственно по виду осциллограмм без их расшифровки, что сокращает время проведения эксперимента и гарантирует правильность выбора укаэанного диапазона.

1073715

Составитель С.Шутова

Редактор N,Êåëåìåø Техред А.Бабинец

Корректор О, Билак тираж 711 Подписное

ЗНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 324/45

Филиал ППП Патент, г, ужгород, ул. Проектная, 4