Устройство контроля электродвигателя постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК G01R31/34 

(54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1

Изобретение относится к электричеЬким машинам преимущественно малой мощности и может найти применение в спе- циализованных приборах диагностирования, для безразборной оценки технического состояния электродвигателей различных объектов, например самолетов, а также в электромашиностроении.

Известно устройство контроля электрических машин, содержащее встроенный чик коммутационных пульсаций напряжения, фильтр и .индикатор 1 .

Недостатком известного устройства является ограниченная область применения, обусловленная использованием встроенно- 15 го датчика коммутационных пульсаций напряжений и зависимостью контролируемого параметра от режима работы машины.

Известно также устройство контроля го электрических машин, содержащее измерительный преобразователь средневыпрямленного значения пульсаций напряжения, ограничитель амплитуды и индикатор i2,

К недостаткам известного устройства также относится ограниченная область применения, обусловленная тем, что рассматриваемое устройство при контроле требу ет подключения непосредственно к разполярным щеткам машины. Такое требование для многих машин (особенно малой мощности) невыполнимо без их частичной ра:зборки. , Кроме того, показания индикатора Также зависят от режима работЫМашины, что делает невозможным проведение контроля большинства электрических ма-шин непосредственно на объекте, например на борту самолета.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, содержащее датчик коммутационных пульсаций напряжения с двумя первичными обмотками, . шунтирующий конденсатор, блок измерения, о-тношения пикового и средневыпрямленного значений пульсаций напряжения, блок контроля частоты вращения Q . К недосгагкам известного устройства относяГея ограниченная точность и значи тельные, масса и габариты, обусловленны тем, что при малой величине нижней рабочей частоты спектра пульсаций тока обеспечить требуемое соотношение между реактивньщи сопротивлениями шунтирующего конденсатора и компенсационной об мотки при ограниченных массогабаритньп характеристиках переносного устройства контроля практически невозможно. Цель изобретения - повышение точно ти и улучшение массогабаритньпс xapaKTe ристик,, Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено диодным мостом, ис точником синусоидального напряжения и разделительным конденсатором, а трансформатор выполнен в-виде двух сердечников, на каждом из которых намотаны первичная и вторичная обмотки,. причем первичные обмотки включены согласно, вторичные обмотки включены встречно, последовательно со вторичными обмотками включены источник синусоидального напряжения и одна диагональ диодного моста, а вторая диагональ диодного ма:т через (разделительный, конденсатор соеди нена с входами блоков измерения отноше ния пикового и средневыпрямленного значений пульсаций напряжения и контроля частоты вращения. На фиг, 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - кривые маг нитных потоков Ф и Ф2 в трансформ а то ре постоянного тока, осциллограммы вторичного тока. Устройство содержит трансформатор тока с двумя сердечниками, на которые намотаны первичные 1 и 2 и вторичные 3 и 4 обмотки, диодный мост 5, разделительный конденсатор 6, источники 7 синусоидального напряжения,, измеритель 8отношения пикового и ередневьшрямлен ного значений пульсаций напряжения, бло 9контроля частоты. Устройство работает следующим образом. При подключении электродвигателя к источнику питания по обмоткам I и 2 (фиг. I) потечет постоянный ток и при отсутствии переменного тока во вторичных обмотках поток в одном из сердечHKkoB будет равен + Фе , а во втором ® ° сердечника будут насы теиы. Следовательно, изменение потока в любом на сердечников возможно только п cTovioHy уь1е1гьшения абсолютной велич)1НТ1 ппт(к/1, т, е. изменение потокасердечника под действием переменной ЭДС может быть представлено только как вычитание из- постоянного потока .Фд некоторой переменной составляющей. Процесс изменения потоков изображен на фиг. 2. Такое вычитание потока в сердечнике мо жат происходить только во время того полупериода, когда напряженность поля, создаваемая переменной составляющей тока; имеет отрицательное значение по отношению к напряженности поля, создаваемой первичным - постоянным током. Результирующее магнитное полз, создаваемое токами и 3 у в том сердечнике, у которого индукция изменяется, равно0|4ft,., H HQ-H -(,), где 3и - ток в первичных обмотках; - ток во вторичных обмотках. При идеальной кривой намагничивания поток может изменяться и принимать значения меньше потока насыщения в том случае, если результирующая напряженность поля Н О, т. е. поле переменной составляющей тока Н - скомпенсирует поле постоянного тока HQ , Поэтому для того сердечника, у которого индукция изменяется, имеем для всего полуп ериода i 00 I ЗмООц . Вследствие того, что во время одного полупериода поток в одном из сердечников остается неизменным, индуктивное сопротивление обмотки этого сердечника во время указанного полупериода равно нулю, и величина тока во вторичной обмотке от вспомогательного источника переменного напряжения определяется исключительно индуктивным сопротивлением обмотки второго сердечника, где магнитный поток в этот полупериодпретерпевает изменение. Во время другого полупериода обмотки меняются ролями. На фиг. 2 1 приведена диаграмма переменного тока -t , который при идеальной кривой Намагничивания и отсутствии тока удвоенной частоты, чего добиваются путем включения индуктивности в цепи управления или выбора небольшого числа витков для обмотки CDu , имеет прямоугольную форму, несмотря на то, что питающее напряжение имеет синусоидальную форму. После выпрямления диодным мостом получим постоянный ток нагрузки t) ц (( , показанный на фиг. 2 о . Для этого тока имеем I Н JH IH IM

Данная формула справедлива не голько для средних или действующих, но и для мгновенных значений токов. Это значит, что всякое изменение первичного тока (пульсаций, наличие переменной составляющей, возрастание и убывание, связанные с переходным режимом в первичной цепи) будет воспроизводиться во вторичной цепи. Для выделения пульсаций из полученного сигнала на входе ставится разделительный .конденсатор 6 (фиг. 1).

Использование предлагаемого устройства в сравнении с известными обусловливает более высокую достоверность за счет повышения точности измерения пульсаций тока (напряжения). Это объясняется тем, что в предлагаемом устройстве обеспечивается трансформация пульсаций тока (из цепи .электродвигателя) на вхо измерительных блоков практически без искажений и в широком частотном диапазоне, чего нет в известных устройствах. Кроме того, для уменьшения искажений передаваемого спектра, особенно в низ- кочастчэтной области, емкость и индуктивность в датчике пульсаций устройства должны быть как можно больше, т. е. значительно увеличиваются массогабаритные характеристики. Поскольку, как правило, контролируемый электродвигатель запитывается от специального блока питания (с малым уровнем пульсаций), содержащего силовой понижающий трансформатор напряжения, то в качестве источника синусоидального напряжения целесообразно использовать одну из вторичных обмоток указанного трансформатора. Это прак тически дает возможность в 2-5 раз (в зависимости от значения нижней частоты спектра пульсаций) уменьшить массу и объем датчика коммутационных пульсаций напряжения.

В свою очередь, улучшение массогаба- ритных характеристик устройства обеспечивает уменьшение затрат материала и

делает процесс его применения (например при использовании в виде переносного прибора), более удобным в эксплуатации.

Формула изобрет.ения

Устройство контроля электродвигателя постоянного тока, содержащее датчик коммутационных пульсаций напряжения, выполненный в виде трансформатора с обмотками, блок измерения отношений пикового и средневыпрямленного значений пульсаций напряжения.и блок контроля частоты вращения, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности и улучшения массогабаритных характеристик, оно снабжено диодным мостом, источником синусоидального напряжения и разделительным конденсатором,а трансформатор выполнен Е виде двух сердечников, на каждом из которых намотаны первичная и вторргчная обмотки, причем первичные обмотки включены согласно, вторичные обмотки включены встрачно, последовательно, со вторичными обмотками включены источник синусоидального напряжения и одна диагональ диодного моета, а вторая диагональ диодного моста чере разделительный конденсатор соединена с входами блоков измерения отношения пикового и средневьшрямленного значений пульсаций напряжения и контроля частоты вращения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. Н р2-К 1-5/00, 1980.

4w

5

1

-Ц

-Ч

э