Устройство контроля шарикоподшипников электрической машины Советский патент 1985 года по МПК H02K15/00 

Од 1

СО

Изобретение относится к электрическим машинам и предназначено для использования в процессе эксплуатаци и ремонта, в частности, для безразбоного определения технического состояния подшипников качения электромагнитов.

Цель изобретения - повьшхение точности контроля.

На чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство включает датчик 1 пульсаций тока, режекторный фильтр 2, смесители 3, фильтр 4 промежуточной частоты, частотомер 5, управляемый генератор 6, фазовьй детектор 7, измерительный преобразователь 8 среднёквадратического значения напряжения, конденсатор 9 и электрическую цепь 1 подключенную через датчик 1 пульсаций к выводам электрической машины 11,

Устройство работает следукмцнм образом,. С датчика 1 пульсаций тока, в качестве которого может быть использован шунт в цепи электрической машины напряжение, содержаш;ее различные сперальные составляющие, поступает на режекторный фильтр 2, который осуществляет подавление наибольших составляющих в спектре пульсаций тока, не несущих диагностической информации. Например, в машинах постоянного тока подавляется максимальная .составляющая пульсаций источника питающего напряжения (100 Гц) для источнико выпрямляющих напряжение промьшгленной сети, а в машинах переменного тока основная гармоника питающего напряжения, Режекторный фильтр 2 может быть как с фиксированной частотой настройки, так и с автоматичеакой перестройкой. С выхода режекторного фильтра 2 сигнал поступает на первьй вход смесителя 3, в качестве которого целесообразнее использовать балансный смеситель, дающий минимальное число комбинаций частот входных напряжений на выходе. На второй вход смесителя 3 поступает напряжение с управляемого генератора 6, который перестраивают в ожидаемый диапазон частоты вращения щариков при отключенной связи с фазовым детектором 7, контролируя частоту по частотомеру 5 Затем включают связь фазового детектора 7 с управляемым генератором 6, происходит захват составляющей с

шариковой частотой и автоматическое слежение за ней, что контролируется по отклонению показьгоающего прибора.

Автоматическое слежение обеспечивается следующим образом.

При

f f - f пц - г ш

где „ц - промежуточная частота;

f г - частота управляемого генератора;

f|j, - мгновенное значение частоты вращения щариков, т,е, при точной настройке фильтра промежуточной частоты.на разностную комбинацию частот входных сигналов смесителя, фильтр не изменяет фазу сигнала. При отклонении разностной частоты (f г - ). вызванном флуктуацией частоты шариковой составляющей f, от частоты настройки фильтра промежуточной частоты f , в ту или другую сторону на выходе фильтра промежуточной частоты фаза сигнала претерпевает соответствующие изменения, а фазовый детектор,- сравнивая фазы сигнала на входе и выходе фильтра промежуточной частоты, формирует управляющее напряжение, которое перестраивает управляемый генератор, т,е, изменяет его частоту в соответствии с изменением шариковой частоты Слежение за информативной составляющей осуществляется в устройстве со статической ошибкой, но закон изменения управляющего напряжения генератора с достаточной точностью повторяет закон изменения частоты информативной составляющей,

Фазосдвигающая цепочка, .обеспечивающая для нормальной работы фазового детектора начальный сдвиг фазы 90°, структурно включена в фазойьгй детектор. Амплитуда управляющего напряжеция, вырабатываемого фазовым детектором, изменяется в соответствии с флуктуациями мгновенного значения шариковой частоты, т,е, содержит постоянную и переменную составляющие Это напряжение с выхода фазового детектора поступает на измерительный преобразователь среднеквадратического значения напряжения, на входе которого стоит разделительньй конденсатор 9 для исключения из сигнала постоянной составляющей. На выходе измерительного преобразователя имеется показывающий прибор, который показывает величину флуктуации мгновенной

1

частоты шариковой составляющей, т.е. неравномерность вращения шариков и сепаратора.

При ухудшении состояния шарикоподшипников увеличивается неравномерность вращения шариков, что приводит к увеличению показаний показывающего прибора. По частотомеру дополнительно можно контролировать осредненную частоту вращения шариков. Измерение производится на определенном режиме функционирования электрической машины, т.е. на определенной частоте вращения ротора, которая задается электрической цепью машины (в том числе источником питания) и ее нагрузкой.

При этом для питания машины должны использоваться источники, электродвижущая сила которых не содержит гармонических с частотой, на764194

ходящейся в полосе пропускания режекторного фильтра и близкой к частоте вращения шариков. Для машины постоянного тока может применяться, например, аккумулятор, а для машины переменного тока - сеть большой мощности. При проверке подшипников генераторов в цепь не должны включаться двигатели, имеющие близкое (с разницей до 15%) значение шариковой частоты.

Флуктуация шариковой частоты проявляется на ранней стадии ухудшения работы шарикоподшипников, когда проскальзывание возникает не на всех шариках. Она вызывается также вьфаботкой гнезд сепараторов. Поэтому измерение флуктуации шариковой частоты позволяет обнаружить ухудшение

0 работы подшипников на ранней стадии, чем и повьш1ается точность контроля.

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ШАРИКОПОДШИПНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащее подключенную к выводам машины электрическую цепь с датчиком пульсаций тока, последовательно соединенный с ним режекторный фильтр и частотомер, отличающееся тем. что, с целью повышения точности контроля, в него введены фазовый детектор, управляемый генератор, фильтр промежуточной частоты, измеритель среднеквадратичного значения напряжения, конденсатор и смеситель, первый вход которого соединен с выходом режекторного фильтра, выход - с первым входом фазового детектора и входом фильтра промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, к выходу которого через конденсатор подключен вход измерителя среднеквадратичного значения напряжения и непосредственно вход управляемого генератора, выход которого (Л соединен с частотомером и вторым входом смесителя.