Устройство для измерения интенсивности искрения на коллекторе электрической машины

Патент 987747

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

О П И С А Н И Е (1987747

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 16.10.81 (2! ) 3346283/24-07 с присоединением заявки йа (23) Приоритет

Опубликовано 07.01.83. Бюллетень Рй 1

Дата опубликования описания 07.01.83 (51)М. Кл. ,Н ог К 13/14, С, 01 R 3l/34

Гесударствелный квинтет

СССР ае делам кэобратеккй н етлрмтий (53) УДК621ф .3 13 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. Е, Сире, Л. В. Ложкин и 10. Я. Лап

Тольяттинский политехнический инстит - : -", т

""ък,4 (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ

ИСКРЕНИЯ НА КОЛЛЕКТОРЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

МАШИНЫ

Изобретение относится к эксперимен тальному исследованию и контролю характеристик коллекторных электрических машин, в частности, к исследованию их коц троля искрения на коллекторе.

Известны устройства для измерения интенсивности искрения на коллекторе по импульсам напряжения электрических разрядов на коллекторе, содержащее датчик импульсов в виде измерительной щет-„ ки, устанавливаемой под сбегающим краем рабочей щетки на коллекторе электрической машины, и измерительный блок, состоящий из фильтра, разделителя полярности импульсов, усилителя, индикатора среднего значения и электронного осциллографа. С помощью этого устройства измеряют интегральное напряжение всех импульсов разрядов на коллекторе, усредняют это значение за 20 один оборот коллектора и по среднему значению напряжения разрядов на коллекторе, определенному значению которого соответствует определенный класс

2 искрения по шкале ГОСТ 183-74, оценивают искрение (1 3 .

Однако интенсивность искрения оценивается этим устройством неточно. Показания прибора отражают действительный уровень искрения лишь при хорошей притирке щеток и удовлетворительном (в механическом отношении) состоянии коллектора в целом. Если в машине на . одной-двух пластинак наблюдается сильное искрение по механическим причинам (например, из-за выступления пластин) при слабом искрении на других пласти нах, то при визуальной оценке искрение это будет замечено. Устройство, измеряющее среднее значение напряжения разрядов по всему коллектору, дает показание, почти не отличающееся оТ того, что было зафиксировано при отсутствии выделяющихся по интенсивности однойдвух пластин, так как вклад напряжения разрядов от этих пластин в интегральное значение напряжения незначителен.

В связи с тем., что долговечность кол3 987747 лектора определяется наработкой до отказа быстро. изнашиваемой пластины, на которой наблюдается наиболее интенсивное искрение,:большой интерес представляют параметры самых интенсивных

5 разрядов на коллекторе.

Известны устройства для оценки искрения на коллекторе по длительности коммутационного разряда, которые сс держат датчик импульсов в виде вспо- iÎ могательной щетки или фотоэлектрического прибора, осциллограф со спиральной ,разверткой и устройство синхронизации развертки осциллографа с частотой вращения вала якоря исследуемой машины, содержащее прерывающий свет диск, закрепляемый на валу якоря, переставляемый по окружности диска осветитель и фотоэлемент, выдающий электрический импульс для запуска развертки осциллографа. Устройства дают возможность осциллографировать импульсы напряжения разрядов одновременно на всех пласти- . нах. По осциллограмме можно сделать выводы качественного характера о распределении искрения по окружности кол лектора P2) и (3 j ..

Недостаток известных устройств заключается в том, что в них не содержится никаких средств для автоматическо- о го измерения длительности разрядов. И:. мерение длительности по осциллограмме весьма трудоемко, а при наличии большого числа коллекторных пластин практически невозможно. Определение класса искрения по осциллограмме весьма субь35 ективно.

Известно также устройство для измерения интенсивности искрения на коллекторе электрической машины, содержащее

4О контактный или бесконтактный датчик импульсов напряжения разрядов на коллекторе, блок измерения и оценки интенсивности искрения и блок питания. Блок измерения и оценки содержит.последова 45 тельно соединенные усилитель электрических импульсов, формирователь прямоугольных импульсов, инвертор, генератор пилообразного напряжения и параллель ные цепи из последовательно включенных амплитудного компаратора электрических сигналов, триггера, снабженного ждущим мультивибратором электронного ключа, и индикатор, например лампочки.

Устройство работает следующим образом.

Датчик подносят к искрящему краю рабочей щетки на коллекторе. С датчика импульсы напряжения разрядов поступают на усилитель, затем через переключатель вЂ” непосредственно на формирователь (триггер Шмитта}. Последний формирует прямоугольные импульсы напряжения с длительностью, равной длитель ности импульсов напряжения разрядов.

На каждый импульс формирователя генератор пилообразного напряжения вырабатывает импульс линейно возрастающего напряжения с амплитудой, пропорциональной длительности прямоугольного импульса. С генератора пилообразные импульсы поступают на параллельные каналы классификации. Амплитуда пилоо разных импульсов сравнивается с величи« ной опорного напряжения каждого параллельного канала и при повышении уровня опорного напряжения вызывает срабатывание электронного ключа цепи индикаторной лампочки, которая загорается, Все каналы настроены на различные уровни напряжения и соответствуют классам искРения 1 "14 1, 2 (4 l

К недостаткам устройства следует отнести необходимость грвдуировки при.бора при определении интенсивности искрения различных машин. Сама градуировка возможна только при наличии информации о длительности импульсов напряжения разрядов и носит несколько субъективный характер. Кроме того, устройство не позволяет определить распределение интенсивности искрения по окружности коллектора, выявить наиболее искрящие пластины коллектрра, определить причину сильного искрения. Наличие только четырех уровней классов искрения 1; 1- ; 2 затрудняет

4 2 исследовать динамику изменения интенсивности искрения и состояние коллекторного щеточного узла в процессе эксплуатации.

Цель изобретения - повышение точности и объективности оценки искрения, расширение области применения и функциональных возможностей устройства, Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем датчик импульсов напряжения разрядов на коллекторе, блок измерения, блок питания и датчики положения коллекторов, причем блок измерения выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, формирователя прямоугольных импульсов и индикатора, блок измерения дополнительно снабжен последовательно соеди- ненными логической схемой И, счетчиком и дешифрвтором, подключенными к форми5 08774 рователю, и генератором прямоугольных импульсов, датчиком положения и индукционным датчиком, соединенными с входами схемы И.

На фиг. 1 изображена схема установки датчиков; на фиг. 2 вЂ” блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения интенсив ности искрения на коллекторе, состоя- . щем из коллекторных пластин 1-9,...,К 1Ч (нумерация по ходу вращения якоря) включает фотоэлектронный датчик 10 положения (фиг. 2); содержащий прерывающий свет диск 11 (фиг. 1), закрепленный на валу двигателя, осветитель 1Э

12 и фотоэлемент 13, причем датчик

10 установлен так, что прорезь диска соответствует пространственному распо,ложению коллекторной пластины 1 (угол а(от вертикали), датчик 14 импульсов,. закрепленный в наконечнике штанги и ра мешенный около сбегающего края шетки

15, индукционный датчик 16, расположенный в непосредственной близости от коллектора электрической машины. Принцип работы датчика 16 заключается в следующем. Высокочастотное поле, излучаемое датчиком, в проводяшей среде (в данном случае в коллекторной пластине) индуцирует вихревые токи. Вследствие этого уменьшается индуктивность ! датчика и, следовательно, изменяется его. выходное напряжение. Таким образом, индукционный датчик выдает электрические импульсы, при совпадении положения датчика 16 и каждой коллекторной пластины. расположению пластины l, датчик 16 расположен около пластины 8, а сбегающий край щетки 15 расположен посередине пластины 5, тогда при коэффициен те деления. счетчика24, равном единице, счетчик-делитель выдает импульс, соответствующий времени коммутации пластины 5, при коэффициенте деления, равном двум - пластины 4 и так далее до коэффициента деления К вЂ” время коммутации пластины 6. При неизменном коэффициенте деления счетчика-делителя 24 (например 1) импульс, соответствующий коммутации любой пластины, можно полу чить, перестраивая положение фотоэлектрического датчика 10 относительно шетки машины и при неизменном положении диска 11. Например, при сдвиге датчика 14 и осветителя 12 на одно коллекторное деление против вращения коллектора счетчик-делитель выдает импульс, соответствующий времени коммутации пластины 6.

Устройство работает следующим образом.

При измерении искрения датчик 14 подносят к искряшему краю рабочей щетки 15 на коллекторе. С датчика 14 им- пульсы поступают на усилительограничитель 17, затем через формирователь

18 прямоугольных импульсов - на логическую схему И 19.. На второй вход логической схемы И 19 от генератора 23 прямоугольных импульсов поступает сигнал,стабилизированный по частоте. В момент совпадения сигналов на входах логической схемы И 19, (т.е. разрешение считывания информации с определенной коллекторной пластины счетчиком

24 и наличием импульса после формирователя 18, равного по длительности импульсу с датчика) с выхода схемы И

19 на счетчик 20 поступает пачка импульсов длительностью, равной длительБесконтактный датчик 14 напряжения разрядов (например, фотоэлектрический) соединен с усилителем-ограничителем

17, связанным через формирователь 18 прямоугольных импульсов с логической схемой И 19, выход которой через счетчик 20 и дешифратор 21 соединен с цифровым индикатором 22. К второму входу логической схемы И подсоединен генератор 23 прямоугольных импульсов, к третьему входу схемы И через счет чик-делитель 24 присоединен индукци- онный датчик 16 и фотоэлектронный датчик 10. Кроме того, предусмотрен блок питания и кнопка 25 пуска. Счет чик-делитель 24 с перестрайваемым коэффициентом деления от 1 до К запускается включением кнопки 25 пуска и сигналом с датчика 10 и при достижении числа импульсов, индукционного датчика наперед заданного числа (ат 1 до К), 2

7 6 Вк выдает: импульс длительностью - „. (где Чк - линейная скорость коллектора.

Вк - ширина коллекторной пластины), который поступает на третий вход логической схемы И 19. После прохождения импульса счетчик 24 переходит в закрытое состояние и больше не вырабатывает импульсов. Для повторного запуска счеч чика необходимо перевести его в первоначальное состояние, что осуществляется ручной установкой (например, кнопкой 25).

Пусть датчики 10, 16 и щетка 15 машины расположены, как показано на фиг. 1, т.е. датчик 10 соответствует

7 0877 ности импульсов напряжения разрядов при коммутации одной коллекторной плас тины. Начало импульса со счетчика-дели теля 24 совпадает с моментом прохождения сбегающим краем щетки второй половины коллекторной пластины, что достигается пространственной регулировкой положения индукционного датчика

16 по окружности коллектора в пределах одного коллекторного деления. Эта ре- iQ гулировка необходима для синхронизации импульса разрешения измерения длительности импульсов напряжения разрядов на коллекторе с импульсом напряжения разрядов на коллекторе при коммутации лю- 1S бой пластины. При стабильной частоте генератора 23 число импульсов, поступивших на вход счетчика 20, пропорционально длительности импульсов напряжения разрядов при коммутации одной 2О коллекторной пластины. Дешифратор 21 преобразует двоичный код счетчика 20 в десятичный и управляет цифровым индикатором 22, который выдает информацию о длительности напряжения раз- 2З рядов.

Как видно из описания устройства, взаимное расположение пары датчиков .

10, 16, и пары датчика 10 и щетки 15

Ф безразлично . Для измерения длительности зо импульсов напряжения разрядов на определенной коллекторной пластине необходимо коэффициент деления счетчика-де лителя выбрать равным разности номера этой пластины и расстояния между сбегающим краем щетки и датчиком 10 (в коллекторных делениях), уменьшенной на единицу, Таким образом, изменяя положение фотоэлектрического датчика 10 относительно щетки 15 машины или изменяя коэффициент деления счетчика 24, можно измерить длительность импульсов напряжения разрядов при коммутации любых коллекторных пластин. Устройство выполнено на микросхемах серии 155, цифровой индикатор ИН14.

Измерение интенсивности искрения на коллекторе электрической машины производят после установки фотоэлектрического датчика 10 положения против пластины

1. Нумерация идет по ходу вращения якоря. Вращением якоря машины добиваются положения сбегающего края щетки

15 посередине коллекторной пластинЪ, затем датчик 16 подводят к началу любой коллекторной пластины. Например, 55 сбегающий край щетки устанавливают на пластине 5 а инду кционный датчик 16 «« на пластине 8 (фиг. 1). Тогда при коэф47 8 фициенте деления счетчика-делителя 24, равном единице, на индикаторе 22 получают длительность времени коммутации пластины 5, при коэффициенте, равном двум - пластины 4 и так далее до коэффициента деления К вЂ” длительность коммутации пластины 5. Таким образом, перестраивая коэффициент деления счетчика-делителя 24, получают длительность коммутации всех коллекторных пластин, Используя предлагаемое устройство, в котором автоматически и с большой точностью выполняется измерение длительности импульсов напряжения при коммутации всех коллекторных пластин, можно достаточно просто установить соответствие с классом искрения по ГОСТ

183-74, а также выявить дефекты двигателя: выступление коллекторной п,naci тины, обрыв обмотки якоря, межвитковое замыкание и др. Дефектация возможна как при входном контроле, так и в процессе эксплуатации электродвигателя.

Использование предлагаемого устройства позволяет более точно проводить настройку коммутации, автоматизировать этот процесс, улучшить условия и производительность труда, благодаря сокраще- . нию времени измерения и одновременности измерения интенсивности искрения нескольких электрических машин дистанционно

Формула изобретения

Устройство для измерения интенсивности искрения на коллекторе электрической машины по длительности импульсов напряжения разрядов, содержащее датчик импульсов напряжения разрядов и блок измерения интенсивности искрения по длительности указанных импульсов, включающий последовательно соединенные усилитель, формирователь прямоугольных импульсов и индикатор, подключенный к датчику и блоку питания, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и объективности оценки искрения, блок измерения снабжен последовательно соединенными логической схемой И, счетчиком и дешифратором, подключенными к формирователю, и генератором прямоугольных импульсов, датчиком положения и индукционным датчиком, соединенным с входами схемы И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Карасев М. Ф и др. Индикатор искрения. вЂ” Труды Омского института

9 . 087747 10 инженеров железнодброж ого транспорта. 3. Авторское свидетельство СССР вып. 54> Транспорт, 1965. % 11Î961, кл. Н 02 К 15/00, 1954.

4. Авторское свидетельство СССР

2. Авторское свидетельство СССР . М 522535, кл. Н 02 К 13/14, 1976.

Ж 99408, кл. Н 02.К 15/00 1954. S (прототип).

987747

Составитель С. Шутова

Редактор И. Рыбченко Техред М. Надь Корректор А. Ференц

Заказ 10321/43 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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