Устройство для диагностики и определения уровня искрения щеток электрических машин постоянного тока Советский патент 1989 года по МПК H01R39/58 G01R31/34 

1457034

ильтрующий элемент 2, вход котороо соединен с разнополярными щеткаи испытуемой машины, а выход подлючен к прямому входу сумматора 5 входам схем вьщеления амплитудной коррекции 6, 7, выход одной из которых соединен с инверсным входом сумматора, и двухканальный блок управления 4, к входгш которого подключены разнополярно два вентиля 3. Устройство снабжено вторым сумматором 8, прямой вход которого подключен к выходу фильтр;лощего элемента 2 и вентилям 3, а инверсный - к выходу второй схемы выделения величины ампли- тудной коррекции, и двухканальным дешифратором, каждый канал которого 9 и 10 выполнен в виде трех компараторов 13, 14, 15 двухвходовой 16 и трехвходэвой 17 схем И и трех- входовой схемы ИЛИ 18, .выход которой подключен к входу преобразователя одного из каналов, а входы - соотвеи к т о и в

ветственно к выходам двухвходовой и трехвходовой схем И и первого компаратора 13, два прямых входа трехвходовой схемы И соединены соответственно с выходами второго 14 и третьего 15 компаратора, а инверсный - с выходом второго компаратора и-одним из прямых входов трехвходовой схемы И противоположного канала дешифратора, прямой вход двухвходовой схемы И соединен с выходом блока управления данного канала 4, а инверсный - с выходом третьего компаратора 15 и вторым прямым входом трехвходовой схемы И противоположного канала дешифратора, входы первого 13 и второго 14, 15 компараторов объединены и подключены к выходу сумматора данного канала, а вход третьего компаратора каждого канала соединен с выходом преобразователя и входом блока индикации данного канала . 13 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для анализа коммутационных процессов в коллекторных машинах постоянного тока. Целью изобретения является повьшение точности диагностики и определения уровня искрения большой интенсивности. Устройство содержит двухканальный блок индикации 12 с преобразователем 11, О) ел ч Фиг.1

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к средствам анализа коммутационных процессов в коллекторных мапшнах постоянного тока.

Целью изобретения является повышение точности диагностики и определения уровня искрения большой интенсивности при различных режимах работы испытуемых машин.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для диагностики и определения уровня искрения щеток электрических машин постоянного тока; на фиг.2-13 - развертки по времени t сигналов (напряжений) в различных точках, обозначенных соответственно буквами А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, 3 и И. На функциональной схеме устройства, представленной на фиг.1, эти развертки приведены во времени t искрения, обусловленного перекоммутацией от малой к большой интенсивности со сквая:ностью больше и меньше двух, а также для случая, когда ис-, крение обусловлено как пере- так и недокоммута1:1Иёй.

Устройство состоит из фильтрующего элемента Т, подключенного к раз- нополярным щеткам 2 испытуемой машины, вентилей 3, подключенных разно- полярно к входам двухканального блока 4 упр-авления, схем 5 и 6 выделения величины амплитудной коррекции, сумматоров 7 и8,дешифратора, состо- ящего из двух каналов 9 и 10, двух- канальных преобразователя 1 1 и блока 12 индикации.Каждый канал 9 и Ю дешифратора выполнен в виде трех компараторов .13-15,двухвходовой 16 и трехвходовой 17 схем И и трехвхо- довой схемы ИЛИ 18. Прямые входы сумматоров 7 и 8 объединены с входами схем 5 и 6 выделения амплитудной коррекции и вентилями 3 и присоедине- ны к выходу фильтрующего элемента 1. Инверсные входы сумматоров 7 и 8 подключены соответственно к выходам схем 5 и 6 выделения величины амплитудной коррекции. Выходы трехвходо- вых схем ИЛИ 18 каналов 9 и 10 дешифратора подключены к соответствующим входам преобразователя 11,а входы каждой из них - соответственно к

выходам двухвходовой 16 и трехвхо- довой 17 схем И и первого компаратора 13. Два прямых входа трехвходовой схемы И 17 соединены с выходами второго 14 и третьего 15 компараторов данного канала, а инверсный - с выходом второго компаратора 14 и один из прямьш входов трехвходовой схемы И 17 противоположного канала. Прямой вход двухвходовой схемы И 16 подключен к выходу блока 4 управления данного канала, а инверсный - к выходу компаратора 15 и вторым прямым входам трехвходовой схемы И 17 противоположного канала. Входы первого 13 и второго 14 компараторов каждого канала 9 и 10 дешифратора объединены и подключены соответст-. венно к выходам сумматоров 7 и 8. Вход третьего компаратора 15 соединен с выходом преобразователя 11 и входом блока 12 индикации данного канала.

Сигнал (фиг.2, кривые 19-22), снимаемый с разнополярных щеток 2 испытуемой машины (фиг.1, точка А), имеет постоянную составляющую, низкочастотные пульсации и высокочас1

тотные импульсы, связанные с процес- .jg напряжения селекции, значение котосом коммутации. Фильтрующий элемент 1, например фильтр верхних частот, срезает постоянную составляющую и низкочастотные пульсации, дифференцирует высокочастотные импульсы и вмещает их относительно нулевого уровня, что видно из кривых 23-26 (фиг.З), иллюстрирующих сигнал на выходе фильтрующего элемента (фиг.1, точка Б). Сигнал с выхода фильтрующего элемента 1 подается на прямые входы сумматоров 7 и 8, на входы схем 5 и 6 вьщеления величины амплитудной коррекции и через разнопо- лярно включенные вентили 3 на входы двухканального блока 4 управления. Выбросы напряжения за счет дифференцирования импульсов искрения имеют противоположную полярность и представляют собой помеху, которую устраняет блок 4 управления. На выходах блока 4 управления (фиг.1, точки В и Г) формируются прямоугольные импульсы (фиг.4 и 5, кривые 27-29), длительность которых равна времени превьш:ения входным сигналом опорных напряжений (фиг.З, кривые 23-26) iUo, . На выходах схем 5 и 6 величины амплитудной коррекции

35

40

рого определяется скважностью импульсов искрения и величиной .опорного напряжения U . Если напряжение на входе преобразователя 11 превысит напряжение селекции третьих компараторов 15, на его выходе появится большой потенциал. На прямые входы трехвходовой схемы И 17 каждого из каналов 9 и 10 дешифратора поступают импульсы (результаты сравнения) с выходов вторых компараторов 14 и 13 данного канала, а на инверсный - с выхода второго компаратора 14 противоположного канала дешифратора. На прямой вход двухвходовой схемы И 16 поступают импульсы с выхода блока 4 управления данного канала, и на инверсный - с выхода третьего компаратора 15 противоположного канала дешифратора. На выходах каждой 50 из схем И 16 и 17 будет сигнал, если одновременно на их прямых входах будет высокий потенциал, а на инверсных - низкий потенциал. На входы трехвходовой схемы ИЛИ 18 поступают импульсы с выхода первого компаратора 13 и результаты, совпадений с выходов двухвходовой 16 и трехвходовой 17 схем И. Если хотя бы на

45

55

1457034

формируются сигналы, равные соответственно амплитудам отрицательной и положительной части входных импульсов (фиг.З, кривые 23-26). Данные сигналы поступают на инверсные входы сумматоров 7 и 8. В результате суммирования этих сигналов и сиг нала с выхода фильтрующего элементна Q на выходах сумматоров 7 и 8 (фиг.1, точки Д и Е), появляются восстановленные по амплитуде импульсы (фиг.6, кривые 30-33 и фиг.7, кривые 34-37), которые поступают на входы первого 13 и второго 14 компараторов обоих каналов 9 и 10 дешифратора (фиг.1). На выходах первого 13 и второго 14 компараторов каждого из каналов 9 и 10 дешифратора (фиг.1, точки Ж и 3) Q формируются прямоугольные импульсы (фиг.8-11, соответственно кривые 38-47), длительность которых равна времени превышения сигнала (фиг.6 и 7, кривые 30-37) соответственно ве- 5 личин опорных напряжений ± и iU., . В компараторах 15 каждого из каналов 9 и 10 дешифратора происходит сравнение сигналов с выхода каналов преобразователя 11 с величиной

5

5

0

рого определяется скважностью импульсов искрения и величиной .опорного напряжения U . Если напряжение на входе преобразователя 11 превысит напряжение селекции третьих компараторов 15, на его выходе появится большой потенциал. На прямые входы трехвходовой схемы И 17 каждого из каналов 9 и 10 дешифратора поступают импульсы (результаты сравнения) с выходов вторых компараторов 14 и 13 данного канала, а на инверсный - с выхода второго компаратора 14 противоположного канала дешифратора. На прямой вход двухвходовой схемы И 16 поступают импульсы с выхода блока 4 управления данного канала, и на инверсный - с выхода третьего компаратора 15 противоположного канала дешифратора. На выходах каждой 0 из схем И 16 и 17 будет сигнал, если одновременно на их прямых входах будет высокий потенциал, а на инверсных - низкий потенциал. На входы трехвходовой схемы ИЛИ 18 поступают импульсы с выхода первого компаратора 13 и результаты, совпадений с выходов двухвходовой 16 и трехвходовой 17 схем И. Если хотя бы на

5

5

1457034

мы ка че л к п

одном из входов будет высокий потенциал, то на выходе появится импульс, который поступает на соответствующий вход преобразователя 11. Сигнал с выходов преобразователя 11, каждый канал которого состоит, например, из интегратора, поступает соответственно на входы блока 12 индикации, например стрелочного индикатора, и третьих компараторов 15 обоих каналов 9 и Ю дешифратора.

При слабой интенсивности искрения, например от перекоммутации

мых входах, а на выходе схемы И 17 канала Ю равен нулю. При таком сочетании сигналов на входах схем ИЛИ 18 на выходе схемы ИЛИ 18 кана- ла 9 появляются импульсы (фиг.12, кривые 49), равные длительности им пульсов искрения, а на выходе схем ИЛИ 18 канала Ю напряжение равно нулю (фиг.13)«

При скважностях импульсов Q . , (фиг.2, кривые 21) на выходе (фиг.1, точка Г) блока 4 уп равления появятся импульсы (фиг.5,

10

ния, например от перекоммутации -- представляющие помеху. (фиг.2, кривая 19) напряжение на вы- 15 «.1 Г.ьИх компараторов 13

ходе каналов 9 и Ю равно нулю. Напряжение на выходах преобразователя 11 меньше напряжения селекции третьих компараторов 15 каналов 9 и Ю дешифратора и на их выходах напряжение равно нулю. Тогда сигналы на выходах трехЕ1Ходовых схем И 17 равны нулю, а на выходах двухвходовых схем И 16 определяется напряжение (фиг.4, кривые 23) на выходах блока 4 управления. При воздействии полученной комбинации сигналов на входы схем ИЛИ 17 обоих каналов на выходе схемы ИЛИ 17 канала 9 появятся импульсы (фиг.12, кривые 48),равные длительности импульсов искрения. С увеличением интенсивности искрения сншкается скважность импульсов (фиг.2, кривые 20 и 21).При скважностях U j (oni - Q и„) /

/ (Urn- UOHI ) Д п™тУД импульсов искрения, сигнал с выхода

фильтрующего элемента меньше опорного напряжения ±Uoni (фиг.З, кривые 24) и на выходе блока 4 управления сигнал равен нулю (фиг.4 и 5). Сигнал на выходах компараторов 13 также равен нулю.- Напряжение селекции компараторов 15 выбирается таким образом, что при скважностях импульсов искрения Q (Un, - Vont оно меньше сигналов на выходах преобразователя: 11. В этом случае на выходах компараторов 15 каналов 9 и 10 появляются соответственно высокий и низкий потенциалы. При этом на выходе двухвходовой схемы И 16 канала 10 потенциал равен нулю, а на выходе двухвходовой схемы И 16 канала 9 сигнал повторяет сигнал на ее прямом входе, который равен нулю. Сигнат на выходе трехвходо- вой схемы И 17 канала 9 определится как совпадение сигналов на его пряСигналы на выходах компараторов 13 обоих каналов 9 и 10 дешифратора а логичны предыдущему случаю, когда U /Uoni ---Q и„/(и„ - и,„, ) и на 20 выходе схемы ИЛИ 18 канала будут и пульсы (фиг.12, кривые 50), равные длительности импульсов искрения, а на выходе схемы ИЛИ 18 канала 10 н пряжение равно нулю (фиг.13). 25 При появлении отрицательных импульсов от недокоммутации (фиг.2, кривые 22) на выходах компараторов 13 и 14 обоих каналов 9 и 10 дешиф ратора появятся сигналы (фиг.8-14, 30 кривые 38, 39, 43, 47), а на выходах компараторов 15 - соответствен но высокий и низкий потенциалы. Пр таком сочетании сигналов на выхода схем ИЛИ 18 каналов 9 и 10 дешифра ра появятся импульсы (фиг.12, крив - 51 и фиг. 13, кривые 52), равные д тельности импульсов искрения. При отрицательной полярности импульсо (искрение вызвано недокоммутацие работа дешифратора происходит ана логично, однако при этом функции каналов 9 и 10 меняются на против положные .

Таким образом, на входы преобр зователя 11 поступают разделенные по полярности импульсы, длительно которых равна длительности высоко частотных импульсов искрения. Сиг налы с выходов преобразователя 11 разделенные по признаку полярност и пропорциональные длительности пульсов искрения, индицируются бл ком 12 индикации.

Построение схем компараторов И ИЛИ обеспечивается известными в электронной технике приемами. Кон структивно данные элементы можно выполнить на различных сериях инт гральных микросхем.

45

50

7034

мых входах, а на выходе схемы И 17 канала Ю равен нулю. При таком сочетании сигналов на входах схем ИЛИ 18 на выходе схемы ИЛИ 18 кана- ла 9 появляются импульсы (фиг.12, кривые 49), равные длительности импульсов искрения, а на выходе схемы ИЛИ 18 канала Ю напряжение равно нулю (фиг.13)«

При скважностях импульсов Q . , (фиг.2, кривые 21) на выходе (фиг.1, точка Г) блока 4 управления появятся импульсы (фиг.5,

10

-- представляющие помеху. 15 «.1 Г.ьИх компараторов 13

-- представляющие помеху. 5 «.1 Г.ьИх компараторов 13

Сигналы на выходах компараторов 13-15 обоих каналов 9 и 10 дешифратора аналогичны предыдущему случаю, когда U /Uoni ---Q и„/(и„ - и,„, ) и на 0 выходе схемы ИЛИ 18 канала будут импульсы (фиг.12, кривые 50), равные, длительности импульсов искрения, а на выходе схемы ИЛИ 18 канала 10 напряжение равно нулю (фиг.13). 5 При появлении отрицательных импульсов от недокоммутации (фиг.2, кривые 22) на выходах компараторов 13 и 14 обоих каналов 9 и 10 дешифратора появятся сигналы (фиг.8-14, 0 кривые 38, 39, 43, 47), а на выходах компараторов 15 - соответственно высокий и низкий потенциалы. При таком сочетании сигналов на выходах схем ИЛИ 18 каналов 9 и 10 дешифратора появятся импульсы (фиг.12, кривые - 51 и фиг. 13, кривые 52), равные длительности импульсов искрения. При отрицательной полярности импульсов (искрение вызвано недокоммутацией) работа дешифратора происходит ана- логично, однако при этом функции каналов 9 и 10 меняются на противоположные .

Таким образом, на входы преобразователя 11 поступают разделенные по полярности импульсы, длительность которых равна длительности высокочастотных импульсов искрения. Сигналы с выходов преобразователя 11, разделенные по признаку полярности и пропорциональные длительности импульсов искрения, индицируются блоком 12 индикации.

Построение схем компараторов И и ИЛИ обеспечивается известными в электронной технике приемами. Конструктивно данные элементы можно выполнить на различных сериях интегральных микросхем.

45

50

так как этот сигнал несет в себе информацию об искрении всех бракетов, а сигнал со вспомогательной щетки характеризует процесс коммутации только одного бракета испытуемой м.аШИНЫ,:

При этом необходимо также учиты- вать снижение продолжительности оценки уровня искрения электрических машин за счет сокращения времени на подготовку их к испытаниям. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет проводить диагностику и определение уровня искрения щеток электрических мапшн постоянного тока с вращающейся магнитной системой.

Формула изобретения

Устройство для диагностики- и определения уровня искрения щеток электрических машин постоянного тока, содержащее двухканальный блок индикации с преобразователем, фильтрующий элемент, вход которого предназначен для соединения с разнополяр

Использование предлагаемого устройства позволит повысить достоверность оценки искрения большой интенсивности при различных режимах работы испытуемых машин и дает возможность повысить точность настройки коммутации, что сказывается на увеличении срока службы щеточно-коллек торного узла и увеличении межремонтного периода.

По сравнению с применяемым в производстве прибором контроля коммутации ПКК-2У4, использующим, в качестве первичного преобразователя вспо- могательн то щетку, предлагаемое устройство, работающее по сигналу с разнополярных щеток, обеспечивает повышение достоверности определения уровня искрения электрической машины

0

Q

5

ными щетками испытуемой машины, а выход подключен к прямому входу сумматора и к входам схем выделения величины амплитудной коррекции, вы- хЬд одной из которых соединен с инверсным входом сумматора, и двухканальный блок управления, к входам которого подключены разнополярно два вентиля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности диагностики и определения уровня искрения большой интенсивности при различных режимах работы испытуемых машин, оно снабжено вторым сумматором, прямой вход которого подключен к выходу фильтрующего элемента и вентилям, а инверсный - к вы

ходу второй схемы выделения величины амплитудной коррекции, и двухка- нальным дешифратором, каждый канал которого выполнен в виде трех компараторов, двухвходовой и трехвходо- вой схем И и трехвходовой схемы ИЛИ, выход которой подключен к входу преобразователя одного из каналов,

а входы - соответственно к выходам двухвходовой и трехвходовой схем И и первого компаратора, два прямых входа трехвходовой схемы И соединены соответственно с выходами второго и третьего компараторов данного канала, а инверсный - с выходом второго компаратора противоположного кан ала дешифратора, прямой вход двухвходовой схемы И соединен с выходом блока управления данного канала, а инверсный - с вьгходом третьего компаратора противоположного канала дешифратора, входы первого и второго компараторов каждого канала объединены и подключены к выходу сумматора данного канала, а вход третьего компаратора каждого канала соединен с выходом преобразователя и вхо

дом блока индикации данного канала.

Ы ЯЛгЛ Tra -i i W fEra

5V 3ff56 IL

3J Фае.7

56 3d

.9

jljljlrcrirb.

Фил, io

i

//

n

. -/-i

n

Фи&. i5

Составитель В.Чернова Редактор А.Шандор Техред М.Дидык Корректор Г.Решетник

и. .

Заказ 7557/51 Тираж 615Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

22

6

i W fEra

3ff56 IL

3J Фае.7

56 3d

п п

иг. в

UQ.9

59

If

t t

rcrirb.

Фил, io

t t

n

u

r5

t