Устройство для бесконтактного измерения межламельных напряжений на коллекторе электрической машины Советский патент 1986 года по МПК G01R19/00 

тор 3, сумматор 4, сдвоенный компаратор 5, состояЕ ий из компараторов 6 и 7, регистрирующий блок 8, датчик 9 зоны коммутации, формирователь 10, источники 11 И 12 положитель1

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано для бесконтактного измерения межламе ль нь1Х напряжений на коллекторе электрических машин и оценки их коммутационной устойчивости.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение частотного диапазона путем измерения коммутационной устойчивости электричес- кой машины по числу .превышений меж- ламельным напряжением в зоне комму- тации заданных положительного и отрицательного пороговых напряжений.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для измерения межламельнь:х напряжений на коллекторе электрической машины бес- кон та;кт ым спос обом.

Устройство содержит вoздyшIiый трансформатор 1, усилитель 2, интегратор 3, сумматор 4, сдвоенный компаратор 5, состоящий из первого 6 и второго 7 компараторов, имеющих объединенный выход, регистрирующий блок 8, датчик 9 зоны коммутации, формирователь 10, источник 11 положительного опорного напряжения +ди, источник 12 отрицательного опорного напряжения -fiU, первый 13 и второй 14 ключи. Первичная обмот ка воздушного трансформатора 1 подсоединена к двум соседним коллекторным пластинам 15, Вторичная обмотка воздушного трансформатора 1 соединена с входом усилителя 2, Выход последнего соединен с входом интегратора 3 и с одним из входов cjnMMaTopa 4, а другой вход сумматора 4 соединен с выходом интегратора 3, Выход сумматора 4 соединен с неинвертирующим входом 16 первого компаратора 6 и инвертирующим входом 17 второго компаратора 7. Инвертирушшд1й вход 18 первого компаратора 6 соединен с исного и отрицательного опорных напряжений соответственно, ключи 13 и 14, коллекторные пластины 15, 16-21 входы и выходы компараторов 6 и. 7.

1 И.П.

точником 11 положительного опорного напряжения +ди. Неинвертирующей вход 19 второго компаратора 7 соединен с источником 12 отрицательного

опорного напряжения -ди. Выход датчика 9 положения зоны коммутации соединен с входом формирователя 10, выход которого соединен через ключ 13 со стробирующим входом 20 первого

компаратора 6, Выход формирователя 10 соединен также через ключ 14 со стробирующш- входом 21 второго компаратора 7.

Воздушный трансформатор 1 предназначен для бесконтактной передачи напряжения сигнала U, снимаемого с соседаих коллекторных пластин 15, в измерительную цепь, Напряжение Uj на выходе вторичной обмотки измерительного трансформатора 1 связано с входным напряжением U( соотношением

J. ,dt --|- -и,,

где г и L -- активное сопротивление и индуктивность первичной обмотки воздушного трансформатора;М - взаимная индукция.

Датчик 9 положения зоны коммутации предназначен для выделения момента прохождения коллекторными пластинами 15j к которым подсоединена первичная обмотка воздушного трансформатора 1, зоны коммутации. Датчик 9 положения зоны коммутации может быть выполнен, например, в виде диска с отверстиями, закрепленного на валу электрической машины, и расположенными с одной стороны диска источником света, а с другой - фотоэлементом, .работающим на просвет. При зтом диск установлен так, что момент попадания света через отверс

тие на фотоэлемент соответствует моменту прохождения коллекторными пластинами 15 зоны коммутации.

Формирователь 10 предназначен для формирования прямоугольного импульса, передний фронт которого соответствует началу коммутации, а задний - окончанию, с потенциальными уровнями логическая l в момент коммутации и логический О в другие моменты времени. Формирователь 10, например, может быть выполнен в виде триггера Шмитта. Сдвоенный компаратор 5 предназначен для формирования импульсов в момент превышения напряжением U( в зоне коммутации пороговых уровней +ди. Величина напряжения uU выбирается порядка нескольких вольт..

Устройство работает следующим образом .

При вращении электрической машины сигнал U|, снимаемый с коллекторных пластин 15, поступает в первичную обмотку воздушного трансформатора J , С вторичной обмотки воздушно- го трансформатора 1 снимается сигнал и, поступающий на вход усилителя 2. С выхода усилителя 2 сигнал поступает на вход интегратора 3 и один из входов сумматора 4. С выхода интегратора 3 сигнал поступает на другой вход сумматора 4. Коэффициенты усиления усилителя 2 и интегртора 3 и весовые коэффициенты сумматора 4 подобраны так, что на выходе сумматора 4 формируется сигнал U, полученный путем преобразования сигнала 1) . С выхода сумматора 4 сигнал Uj поступает параллельно на неинвертирующий вход 16 первого компаратора 6 и инвертирующий вход 17 второго компаратора 7. Одновременно на инвертирующий вход 18 первого компаратора 6 подается напряжение +uU, а на неинвертирующий вход 19 второго компаратора 7 - напряжение

-ли.

в момент прохождения коллекторными пластинами 15 зоны коммутации датчик 9 положения зоны коммутации выра батывает токовый сигнал, из которого формируется формирователем 10 прямоугольный импульс положительной полярности. Передний фронт импульса соответствует началу зоны коммутации, а задний - концу.

При нормально замкнутьк ключах 13 и 14 сигнал с выхода формировате

10

15

20

2263204

ля 10 поступает на стробируюшие входы 20 и 21 первого-6 и второго 7 компараторов соответственно. Если в момент прихода положительного импульса на стробирующие входы 20 и 21 сигнал на входах 16 и 17 сдвоенного компаратора 5 превышает либо верхний пороговый уровень +ди,либо нижний -A.U, на выходе сдвоенного компаратора появляется прямоугольный импульс, который поступает на вход регистрирующего блока 8, считывающего число импульсов за период коммутации.

При замкнутом ключе 13 на землю импульсы с выхода формирователя 10 поступают только на вход 21 компаратора 7, Компаратор 6 не работает. При этом на выходе сдвоенного компаратора 5 появляются импульсы только в том случае, если сигнал на входе 17 превышает ниж1шй пороговый уровень -ди в момент прихода положительного импульса на вход 21. Аналогично работает устройство при нормально замкнутом ключе 13 и замкнутом на землю ключе 14. Только в этом случае, регистрируются импульсы в моменты превышения верхнего порогового уровня +uU.

При нормально замкнутых ключах 13 и 14 устройство регистрирует I-SM- пульсы, соответствующие превьшдению межламельным напряжением в зоне коммутации либо верхнего порогового 5 уровня +ди, либо.нижнего -ди, что соответствует перекоммутации или недокоммутации соответственно.

При замыкании ключа 13 на землю устройство регистрирует только импульсы, oбycлoвлeш ыe недокоммута- цией, а при нормально замкнутом ключе 13 и замкнутом на землю ключе 14 устройство регистрирует только импульсы, обусловленные перекоммутацией.

25

30

40

45

С помощью предлагаемого устройства можно производить настройку электрических машин либо по минимальному числу импульсов на выходе регистрирующего блока при нормально замкнутых ключах 13 и 14, либо по минимальному расхождению числа импульсов от перекоммутации и недокоммутации. При этом настройка электрической машины может осуществляться известными способами путем изменения тока подпитки (отпитки) дополнительных полюсов и

изменением зазора 3„ между дополнительным полюсом и остовом.

Формула изобретения

Устройство для бесконтактного измерения межламельных напряжений на коллекторе электрической машины, содержащее воздушный трансформатор, интегратор и регистрирующий блок, причем первичная обмотка воздушного трайсформатора намотана на переднем нажимном конусе коллектора и концы ее подсоединены к двум соседним коллекторным пластинам,, а вторичная обмотка закреплена на статоре и расположена в непосредственной близости от первичной, концы ее через усилитель соединены с входом интегратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения частотного диапазона, в него введены сумматор, датчик положения зоны ком2 тации,формирователь, сдвоенный компаратор, включающий первый и второй компарато12263206

ры, выходы которых объединены, источник положительного опорного напряжения, источник отрицательного опорного напряжения и первый и-вто- 5 рой ключи, при этом один вход cyTfiMa- тора соединен с входом интегратора, а другой - с выходом интегратора, выход су1 1матора соединен с неинвер- тиpyюIlц м входом первого компаратора

10 и инвертирующим входом второго компаратора, инвертирующий вход первого компаратора соединен с источником положительного опорного напряжения, неинвертирующий вход второго

15 компаратора соединен с источником отрицательного опорного напряжения, выхрд сдвоенного компаратора соединен с входом регистрирующего блока, выход датчика положения зоны комму20 тации соединен с входом формирователя , выход которого соединен через первый ключ со стробирующим входом первого компаратора и через второй ключ 25 со стробирующим входом второго компаратора.

Редактор А.Шишкина Заказ 2125/42

Составитель Е.Плужникова Техред ЛоОлейник

Тираж 728 ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическо.е предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор Т.Колб Подписное

Изобретение относится к области электроизмереник. Может быть использовано рля бесконтактного измерения межламельных напряжений на коллекторе электрических машин и оценки их коммутационной устойчивости. Цепь изобретения - повышение точности измерений и расширение частотного диапазона - достигается путем измерения коммутационной устойчивости электрической маш11ны по числу превьшшний межламельным напряжением в зоне коммутации заданных положительного и отрицательного пороговых напряжений. Устройство содержит воздушный трансформатор 1, усилитель 2, интеграI СЛ ro 1ЧЭ О) 00 IN t№ I i.r t-t:H5 j I