Устройство для определения интенсивности искрения щеток электрической машины Советский патент 1991 года по МПК H01R39/58 

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

Цель изобретения - повышение достоверности измерения уровня искрения и расширенна области использования.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства для объективной оценки интенсивности искрения шеток электрической машины;

На фиг.2 - временные диаграммы сигча- лов в точках, обозначенных буквами; .на фиг.З - блок выделения импульсов противоположной полярности.

Устройство состоит из разнополяр- ных рабочих щеток 1, установленных на коллекторе испытуемой машины, фильтрующего элемента 2, трехвходово го сумматора 3, двух схем 4 и 5 формирования величины амплитудной коррекции, разделительных конденсаторов 6 и 7, блока 8 выделения импульсов противоположной полярности и блока 9 индикации.

Разнополярные щетки 1 подключены к фильтрующему элементу 2, выход, которого соединен с прямым входом сумматора 3. Инверсные входы сумматора подключены к выходам схем 4 и 5 формирования величины амплитудной коррекции. Выход сумматора соединен с входами блока 8 выделения импульсов к выходам которого подключены входы блока 9 индикации, а также - через разделительные конденсаторы б и 7, входы схем 4 и 5 формирования величины амплитудной коррекции.

Устройство работает следующим образом.

Ситнал, снимаемый с разнополярных щеток испытуемой машины имеет постоянную составляющую, низкочастотные пульсации и высокочастотные импульсы, связанные с процессом коммутации. Фильтрующий элемент 2, например фильтр верхних частот, частота среза которого для машин серии 2П мощностью до 4 кВт составляет 1,0 кГц, срезает постоянную составляющую, ослабляет низ- кочастбтные пульсации, дифференцирует высокочастотные импульсы искрения и смещает их относительно нулевого, уровня на величину й0(фиг.2а). Сигнал с выхода фильтрующего элемента поступает на прямой вход сумматора 3, на инверсные входы которого подаются

напряжения с выходов схем 4 и 5 форми-.с тивоположной полярности также постурования величины амплитудной коррекции противоположной полярности. В результате суммирований этих сигналов на выходе сумматора 3 появляются восстановленные по амплитуде импульсы (фиг.2г), которые поступают на входы блока 8. Этот блок состоит из двух каналов, выделяющих из сигнала импульсы искрения положительной и отрицательной полярности и устраняющих выбросы напряжения противоположной полярности, возникающие при дифференцировании импульсов дуговых разрядов .

50

55

пают на выходы двухканального олока 9 индикации, каждый канал которого состоит, например, из интегратора и стрелочного прибора, присоединенного к его выходу.

Таким образом, высокочастотные импульсы, связанные с процессом коммутации, разделенные по признаку полярности, индицируются раздельно двумя стрелочными приборами, показания которых соответствуют среднему значению площади импульсов на их входах и отражают интенсивность ис

6299354

Блок выделения импульсов противоположной полярности содержит (фиг.З) два линейных ключа 10 и 11 блок 12 управления и два вентиля 13 и 14, раз- нополярно подключенные к выходу сумматора, причем выход каждого вентиля соединен с одним из входов блока 12 управления и с основным входом одно- 10 го из линейных ключей 10 или 11 , выходы которых подключены к блоку 9 индикации, а управляющие входы линейных ключей соединены, с выходами блока 12 управления.

Высокочастотные импульсы (фиг.2ж из), очищенные от помех и восста- - новленные по амплитуде, подаются через разделительные конденсаторы на входы схем 4 и 5. При этом они смешаются относительно нулевого уровня на величины Д( иД , обратно пропорциональные скважностям этих импульсов (фиг.2д,е): Д V --- иД 11 Г Q 4 г

v Q-;

0

5

Q

Схемы 4 и 5, состоящие, например, из линейных выпрямителей и фильтров низкой частоты, форкяфуют сигнал (фиг.26 ив), равный величинам Д,и

Д2Сигналы с выходов схем формирования величины амплитудной коррекции поступают на инверсные входы сумматора 3. При этом импушсы на выходе сумматора (фиг.Зг) полностью восстанавливаются по амплитуде, поскольку смещение Д0 относительно нулевой линии сигнала с выхода фильтрующего элемента 2 равно сумме смещений Д4, вносимых раздельно положительными ч отрицательными импульсами. Высокочастотные импульсы искрения с выходов блока 8 выделения импульсов про0

5

пают на выходы двухканального олока 9 индикации, каждый канал которого состоит, например, из интегратора и стрелочного прибора, присоединенного к его выходу.

Таким образом, высокочастотные импульсы, связанные с процессом коммутации, разделенные по признаку полярности, индицируются раздельно двумя стрелочными приборами, показания которых соответствуют среднему значению площади импульсов на их входах и отражают интенсивность искрения щеток испытуемой электрической машины.

Конструктивно сумматор можно выполнить на основе аналоговой микросхемы К544УД2. В качестве разделительных конденсаторов, дополнительно введенных в предлагаемое устройство, могут быть применены, например, ме- таллобумажны.е конденсаторы типа МБМ и емкостью свыше 10 мкФ при скваж- ностях имульсов искрения 0 2 и использовании микросхем К544УД2 в схем линейных выпрямителей, входящих в состав схем формирования величины амплитудной коррекции.

Предлагаемое техническое решение основанное на выделении величин смещения входного сигнала относительно нулевого уровня Д,иД2, вносимых раздельно положительными и от- - рицательными импульсами искрения и восстановлении этого сигнала, обеспечивает, по сравнению с известным устройством достоверности измерения уровня искрения при скважности импульсов дуговых разрядов в сигнале

т с разнополярных щеток Q

vUi

(Т,. - период следования импульсов, Ј - средняя длительность) и при таком состоянии коммутации в целом по машине, при котором в сигнале присутствуют как положительные, так и отрицательные импульсы искрения. Это возможно при одновременном искрении пере- и недокоммутированных секций, вызванном как механическими (плохое состояние поверхности коллектора, большой уровень вибраций), так и электромагнитными (различная индуктивность, коэффициент демпфирования) факторами, также и при одновременном искрении под набегающим и сбегающим краями щеток, что наиболее характерно для высокоиспользованных электрических машин постоянного тока.

Использование предлагаемого устройства для объективной оценки интенсивности искрения щеток элекрическоп, машины позволяет значительно повысить достоверность и точность определения уровня искрения большой интенсивности при различном характере коммутации секции обмотки якоря и

дает возможность повысить точность настройки коммутации, что скажется на увеличении срока службы щеточно- коллекторного узла и увеличении межремонтного периода. Годовой зкономи5 ческий эффект от улучлгния коммутации составляют 1,0 руб на 1 кВт установленной мощности электрической машины с учетом пропорциональной зависимости величины годового эффекта

0 от повышения точности измерения интенсивности искрения. Формула изобретения

Устройство для определения интенсивности искрения щеток электрической машины, содержащее фильтрующий элемент, входы которого предназначены для подключения к разнополярным щеткам испытуемой машины, сумматор, прямой вход которого соединен с выходом фильтрующего элемента, две схемы формирования величины амплитудной коррекции, двухканальный блок выделения импульсов противоположной полярности, подключенный входами к сумматору, а выходами - к блоку индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности измерения уровня искрения и расширения области использования, сумматор выполнен трехвходовмм, причем два его инверсных входа присоединены к выходам схем формирования величины амплитудной коррекции, входы которых подключены через разделительные конденсаторы к выходам блока выделения импульсов противоположной полярности.

5 s

3 „7

Изобретение относится к электротехнике частности к средствам анализа коммутационных процессов в коллекторных маиинах постоянного тока. Целью изобретения является повыше- ние достоверности измерения уровня искрения и расширение области ис- ,пользования. В устройстве для оценки интенсивности искрения щеток электрической машины, содержащем фильтрующий элемент, подключенный к разно- полярным щеткам испь.туемой машины, сумматор, прямой вход которого сое- динен с выходом фильтрующего элемента, две схемы формирования величины амплитудной коррекции, а также двух- канальнь 1 блок выделения импульсов противоположной полярности, подключенный входами к сумматору, а выходами - к блоку индикации, входы схем формирования величины амплитудной коррекции подключены к выходам блока выделения импульсов через дополнительно введенные раздопптельнпе конденсаторы, а сумматор пыполнсмг трех- входовым, два инверсных вход которого присоединены к выходам схем формирования величинп амппитудной коррекции. Использование данного устройства позволяет производить измерение уровня искрения большой интенсивности при различном характере коммутации секций обмотки якоря, поскольку оно обеспечивает выделение напряжений смещения входного сигнала относительно нулевого уровня, вносимых раздельно положительными и отрицательными импульсами искрения, и восстановление этого сигнала. 3 ил. с (О (Л с О to со со 00 СП

JIJLJHU JLLQJb

ж

иыш

.Hf-tr-

L

l

0us.3