Устройство контроля коммутации электрических машин постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК G01R31/34 H02K13/14 

ды линейных ключей положительных и отрицательных импульсов соединены с первым и вторым входами коммутатора

соответственно, третий вход которого соединен параллельно с измерительными входар и линейных ключей.

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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано пр 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 маишн постоянного тока, содержащее 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 ij .

Недостатком такого устройства является наличие погрешности из-мерения 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 синхронзации 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 изме рения уровня искрения,

1аиболее близким к изобретению является устройство, содержащее щетку-датчик, установленную на сбегающем крае рабочей щетки, токовый шунт источник разнополярных напряжений, два канала обработки положительных и отрицательных импульсов, каждый из которых содержит амплитудный селектор, линейный ключ, интегрируюцщй преобразователь и осциллографи ческий 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 линейного ключа в каждом канале соединен последовательно с интегрирующим преобразователем и асциллогрс1ф:-ческим 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, зависяще от постоянной времени интегрирующего преобразователя и значительно увеличивается с увеличением постоянной времени интегрирования. Кроме того, необходимость расшифровки осцилло.граммк(, получаегюй с помощью этого устройства, сама по себе может привести к ошибкам, снижающим достоверность полученных экспериментсшьных 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 опоных напряжений, два канала обработки положительных 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 разнополярннх опорных напряжений соединены с опорными входами амплитудных селекто ров в соответствии с полярностью каналов, выход линейного ключа в каждом канале соединен последовательно с интегрирующим преобразователем и осциллографическим индикатором, сна жено -схемой определения полярности с тремя входами и четырьмя выходами и коммутатором импульсов с тремя входами и двумя выходами, причем пе вый и третий входы схемы определени полярности соединены с выходом ампл тудного селектора каналов обработки положительных и отрицательных импул сов соответственно, второй вход - с выходом токового - шунта, первый и че вертый выходы - с управляющими входами линейных ключей каналов соответствующей полярности, второй и тр тий выходы - с первым и вторым входами коммутатора импульсов соответственно, третий вход коммутатора соединен со щеткой-датчиком, первый и второй ВЕЛХоды.- с выходом линейны ключей противоположных каналов. Схема определения полярности содержит нуль-орган с прямым и инверс ным выходами, соединенный входом с вторым входом схемы определения полярности, и четыре двухвходовые схе мы И-НЕ, выходы которых соединены с соответствующими выходами схемы опр деления 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 дв линейных ключа соответствующей полярности и последовательно соединен ные с ними два инвертирующих усилителя с единичным коэффициентом усиления, выходы которых соединены с соответствующими вькодами коммутато ра, управляющие входы линейных ключей положительных и отрицательных импульсов соединены с первым и вторым входами коммутатора соответственно, третий вход которого соединен параллельно с измерительньп м входами линейных ключей. Известно, что при изменении направления тока в якорной цепи маишны полярность импульсов, возникающих на сбегающем крае щетки в процессе дугообразования, меняется на противоположную. Установлено также, что полярность входных импульсов, снимаемых щеткой-датчиком и соответствующих перекоммутированным секциям обмотки якоря, совпадает с полярностью напряжения на выходе токового шунта. При их несовпадении - импульсы относятся к недокоммутированным секциям. Функциональное назначение схемы опре зления полярности и комм татора импульсов заключается в том, чтобы при совпадении положительных полярностей входного импульса и напряжения на шунте необходимо пропустить указанный импульс через линейнь й ключ на вход интегрирующего преобразователя канала обработки положительных импульсов,, а при совпадении отрицательных полярностей указанных -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 указанных сигналов входной отрицательный импульс необходимо пропустить через линейный ключ канала обработки отрицательных импульсов на вход интегрирующего преобразователя, а входной положительный импульс - на вход этого преобразователя, изменив его полярность на противоположную и оставив без иэме- 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 устройства; на фиг. 2 - схема определения полярно-, сти; 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 ма.шины постоянного тока. Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит щетку-датчик 1, установленную на сбегающем крае рабочей щетки 2 коллекторе 3 испытуемой машины, токовый шунт 4, источник 5 разнополярных опорных напряжений, 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 осциллографически/i 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 измерительными входами амплитудных селекторе- 10 и 11 и линейных ключей 12 и 13 каналов обработки положительных 8

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 селекторов 10 и 11 каналов обработки положительных и отрицательных импульсов соответс±венно. Второй вход схемы 6 определения полярности соединен с выходом токового шунта 4. Первый и четвертый выг ходы схемы б определения полярности соединены с управляющими входами линейных ключей 12 и 13 каналов 8 и 9 соответственно, а второй и третий её выходы - с первым и вторым входами коммутатора 7 импульсов соответственно. Третий вход коммутатора 7 соединен со щеткой-датчиком, а первы и второй выходы коммутатора 1-е выходом линейных ключей 13 и 12 противоположных каналов 9 и 8.

Схема б определения полярности содержит (фиг, 2) нуль-орган 18 с прямым и инверсным выходами и четыре двухвходовь1Х схемы 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-НЕ 19,20 и 21,22 соответственно, а другие входы схем#И-НЕ 19,21 и 20,22 - с прямым и инверсным выходами нуль-органа 18 соответственно. Выходы схем И-НЕ 19-22 соединены с первым, вторым, третьим и четвертым выходами схемы 6 определения полярности соответственно.

Коммутатор импульсов 7 содержит (фиг, 3) два линейных ключа положительных 23 и отрицательных 24 импульсов и последовательно соединенные с ними - два инвертирующих усилителя 2 и 26 с единичным коэффициентом усиления, выходы которых соединены с соответствующими выходами коммутатора, управляющие входы линейных ключей положительных 23 и отрицательных 24 импульсов соединены с первым и вторым входами коммутатора 7, третий вход которого соединен- параллельно с измepитeльны и входами линейных ключей 23 и 24.

Сигнал (фиг. 4-27), снимаемых со сбегающего края рабочей щетки 2 щеткой-датчиком 1 пЬдается 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 вход коммутатора 7 импульсов. На опорные входы амплитудных селекторов с источника 5 разнополярных опорных напряжений -подаются соответствующие полярности каналов 8 и 9 напряжения селекции (фиг. 4-28, 29). В случае превышения входным сигналом заданных уровней напряжений селекции, которые определяются маркой рабочей щетки, амплитудные селекторы 10 и 11 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 полярнсти. По сигналу с токового 4 на выходах нуль-органа 18 форм-груютс 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-НЕ 19 20 и 21,22 поступают сигналы с выходов амплитудных селекторов К) и 11 соответственно (фиг. 4-30, 31), На выходах схем совладения, которые соответствуют 1-4 выходам схемы б определения полярности, формируются сигналы, управляющие линейными (Ключами 12 и 13 (фиг, 4-35, 36) 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, В соответствии с сигналами (фиг, 4-37, 38) линейные ключи 23, 24 пропускают на входы инвертирующих усилителей соответствующей полярности импульсы, выделенные из сигнала со щетки-датчика (фиг. 4-27) . Эти импульсы инвертируются, оставаясь прежними rto амплитуде, поскольку усилители имеют единичный коэффициент усиления, и поступают на входы линейных ключей противогюложных каналов.

Таким образом, на входах интегрирующих преобразователей 14 и 15 выделяются из сигнала со щетки-дс1тчика последовательности импульсов, (фиг.439 40), которые относятся к переи недокомг-1утированным секциям обмотки якоря соответственно, вне заЕ исимости от направления тока в нем. На выходах интегрирующих преобразователей формируются аналоговые сигналы, изображенные сплошной линией, пропорциональные вольт-секундным площадям импульсов от перекоммутировакных (фиг, 4-41) и недокоммутированных (фиг, 4-42) секций. Пунктирньсми линиями здесь показаны временные развертки процессов, получаемые при использовании прототипа, причем пунктирная и сплсяпная линии совпадают до

момента первого перехода тока якоря через нулевое значение. Заштрихованные площадки кривых (фиг. 4-41, 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 устройство позволяет.избежать операции расшифровки осциллограмм уровней

искрения в зависимости от режима работы машины и полярности исследуемого бракета, сокращая тем самым время обработки осциллограммы. При этом имеется возможность оперативно определять диапазон изменения тока подпитки-отпитки дополнительных полюсов в процессе проведения эксперимента непосредственно по виду осциллограмм без их расшифровки, что сокращает время проведения эксперилюнта и гарантирует правильность выбора указанного диапазона.

Фиг.1

Фиг.З jUUU JULJLJl

J5

nriFTTir

J6

37 38

(Z

Ип и d я

1

и Г IF innri

V1ППГ

«2