Способ измерения вибрационных характеристик коллекторных электродвигателей и устройство для его реализации Российский патент 2020 года по МПК G01N29/11 G01R31/34 

Предложены способ и устройство, которые относятся к измерительной технике и могут быть использованы в области машиностроения для измерения механических резонансов обмоток коллекторных двигателей постоянного и пульсирующего тока. Сущность предложенного заключается в том, что на обмотки коллекторного двигателя подается переменное напряжение с переменной частотой, а в это время, с помощью вибродатчиков, снимаются вибрационные характеристики.

Известен наиболее близкий аналог, а именно способ акустической диагностики изоляции (патент RU 2436081 С1), заключающийся в том, что генерируются синусоидальные электрические колебания заданной частоты, которые прикладывают к обмотке статора асинхронного электродвигателя так, чтобы в обмотке статора электродвигателя протекал ток величиной 1 ампер, принимают акустические колебания с поверхности корпуса статора асинхронного электродвигателя, преобразуют их в электрические колебания. Данный способ обладает следующим недостатком: малая чувствительность, так как измерения производятся непосредственно с корпуса электродвигателя, а корпус в некотором плане является экранирующим элементом.

Основной задачей данного способа является измерение вибрационных характеристик коллекторных электродвигателей. С генератора тока на обмотку возбуждения подается постоянный ток, а на обмотку ротора - переменное напряжение с изменяемой частотой. В это время на обмотках ротора проводят измерение с помощью вибродатчика, сигнал с которого попадает на аналогово-цифровой преобразователь микроконтроллера, который преобразует сигнал в цифровой код, а в дальнейшем обрабатывает встроенным программным обеспечением. На основе полученных данных строят спектр виброускорения (см. фиг. 1).

Для реализации способа предлагается следующее устройство, состоящее из следующих функциональных блоков (см. фиг. 2):

- источника питания мостовой схемы 1;

- генератора постоянного тока 2, позволяющего задавать постоянный ток на обмотке возбуждения двигателя;

- коллекторный электродвигатель 3;

- мостовой схемы 4, выполненной на силовых транзисторах, в одну диагональ подключенной к источнику питания 1, а в другую - к обмоткам якоря коллекторного двигателя 3;

- блока управления стендом 5, основанном на микроконтроллере, предназначенного для управления мостовой схемой, приема информации с датчика вибрации, фильтрации сигнала с использованием методов цифровой обработки сигнала и вывода информации на ПК;

- датчика вибрации 6.

Работает устройство следующим образом.

На обмотку возбуждения с генератора тока подают постоянный ток. На усилителе мощности, который подключен к обмоткам ротора, формируется синусоидальный сигнал с изменяемой частотой, подаваемый с блока управления. В это время на обмотках ротора проводят измерение с помощью вибродатчика, сигнал с которого поступает на аналогово-цифровой преобразователь микроконтроллера, который преобразует в цифровой код. Полученный цифровой код, несущий информацию о параметрах вибрации, обрабатывается встроенным программным обеспечением и передается на электронно-вычислительную машину для построения спектра виброускорения. Наличие резонансов с высокой добротностью будет свидетельствовать о уязвимости конструкции обмоток к механическим и электрическим повреждениям при вибрациях, возникающих в этой полосе частот.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в области машиностроения для измерения механических резонансов обмоток тяговых коллекторных электродвигателей постоянного и пульсирующего тока. Способ измерения вибрационных характеристик коллекторных электродвигателей включает подачу напряжения с изменяемой частотой на обмотку коллекторного электродвигателя, получение вибрации с поверхности обмотки электродвигателя, преобразование ее в электрические колебания, измерение зависимости амплитуды вибрации от частоты подаваемого на обмотку напряжения, при этом согласно изобретению напряжение с изменяемой частотой подают на обмотку ротора коллекторного электродвигателя, на обмотку возбуждения коллекторного электродвигателя подают постоянный ток, измеряют зависимость амплитуды вибрации от частоты подаваемого на обмотку ротора напряжения и строят зависимость измеренной амплитуды вибрации от частоты переменного напряжения, подаваемого на обмотку ротора. Также предложено устройство для осуществления описанного способа. Изобретения обеспечивают повышение чувствительности измерений. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ измерения вибрационных характеристик коллекторных электродвигателей, включающий подачу напряжения с изменяемой частотой на обмотку коллекторного электродвигателя, получение вибрации с поверхности обмотки электродвигателя, преобразование ее в электрические колебания, измерение зависимости амплитуды вибрации от частоты подаваемого на обмотку напряжения, отличающийся тем, что напряжение с изменяемой частотой подают на обмотку ротора коллекторного электродвигателя, на обмотку возбуждения коллекторного электродвигателя подают постоянный ток, измеряют зависимость амплитуды вибрации от частоты подаваемого на обмотку ротора напряжения и строят зависимость измеренной амплитуды вибрации от частоты переменного напряжения, подаваемого на обмотку ротора.

2. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее генератор переменного напряжения с изменяемой частотой, отличающееся тем, что генератор переменного напряжения с изменяемой частотой подключен к обмотке ротора коллекторного электродвигателя, дополнительно включающий генератор постоянного тока, подключаемый в обмотке возбуждения коллекторных электродвигателей, а также блока управления на основе микроконтроллера, управляемого генератором переменного напряжения, датчик вибрации, подключенный к АЦП микроконтроллера.