Устройство для исследования коммутации коллекторной электрической машины Советский патент 1991 года по МПК H02K15/00 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к устройствам исследования энергетических параметров коммутации коллекторных электрических машин.

Целью изобретения является повышение точности измерения величины, пропорциональной току разрыва секции обмотки якоря, при исследовании энергетических параметров коммутации путем уменьшения влияния колебаний воздушного зазора между индукционным датчиком и проводником любой секции на результат измерений, а также уменьшение воздействия электромагнитных полей соседних секций.

На фиг. 1 представлены структурная схема для исследования коммутации и схема установки датчиков на коллекторе электрической машины; на фиг. 2 - осциллограммы напряжения, пропорционального току секции на завершающем

этапе коммутации (кривая А), измеренное с шунта, впаянного в секцию, и напряжения, пропорционального производной тока разрыва той же секции, измеренного с помощью предлагаемого устройства (кривая Б).

Устройство для исследования коммутации коллекторной электрической машины, например, типа ПО-550АФ, имеющей ширину коллекторной пластины 4 мм, содержит бесконтактный индукционный датчик 1, измерительную установку (осциллограф) 2, синхронизирующее устройство 3 и датчик синхронизации 4.

Бесконтактный индукционный датчик тока разрыва 1 представляет собой П-образный незамкнутый магнитопровод, например, из феррита марки 400ПН со следующими геометрическими размерами: длина 15 мм, ширина 4 мм, толщина 2 мм. На магнитопровод намотаны две

1 vj vj

последовательно соединенные обмотки проводом, диаметр которого равен 0,08 мм. Обмотки с количеством витков V7 20 расположены на противоположных сторонах П-образного млгнитопровода. Магнитопровод с обмотками заключается в магнитный экран из пермаллоя. Со стороны разомкнутой части магнитопро- вода экран отсутствует.

В качестве измерительной установки может применяться электронный осциллограф типа С8-13.

Устройство синхронизации включает в себя предварительный усилитель и формирователь сигнала с датчика 4.

Датчик синхронизации 4 выполненный в виде оптопары, где излучателем является светодиод инфрокрасного излучения АЛ-107А, а приемником - фотодиод йД-ЗА. Излучатель и приемник расположены на держателе под углом 45 один к другому и направлены на свободную часть коллектора (на свободную часть вала), электрической машины. Там расположена метка с отражающей способностью, повышенной по сравнению с коллекторной медью. Метка расположена на коллекторной пластине (на валу электрической машины) и ориентирована таким образом, чтобы развертка осциллографа запускалась в момент времени, предшествующий отрыву щетки от коллекторной пластины, т.е. завершению коммутации исследуемой секции.

Индукционный датчик 1 установлен между петушком коллектора и близлежащей щеткой 5 на расстоянии 5 мм от петушка. Датчик расположен у края щетки, ориентированного вдоль продоль ной оси машины вне тела щетки, т.е. вне пространства, ограниченного шириной тела щетки. Он расположен над контактирующей с щеткой сбегающей (или набегающей) пластиной. Датчик 1 установлен на расстоянии 1 мм над сбегающей (набегающей) коллекторной пластиной 6. Расстояние от коллектора 1 мм определено в зависимости от максимального значения перепада кол- лекторных пластин с учетом эксцентриситета коллектора, т.е. в зависимости от нормируемой величины, для двигателя ПО-550 АФ равной 50 мкм. Таким образом, колебание расстояния между даг чиком 1 и коллектором 6 не превышает 5%.

Измерительная обмотка датчика подключена к входу электронного осцилло

0

5

.графа 2. Датчик синхронизации 4 расположен над коллектором (валом) электрической машины. Излучатель датчика 4 подключен к источнику питания постоянного тока, а приемник датчика 4 подключен к входу синхронизирующего устройства 3. Выход синхронизирующего устройства 3 подключен к входу внешней развертки осциллографа 2.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении искрения под щетками 5 в момент отрыва коллекторной пластины 6 от щеток по коммутируемой секции 7 протекает быстроизме- няющийся ток разрыва, осциллограмма которого приведена на фиг.2 (кривая А), в интервале времени от t до tЈ.

При работе электрической машины с искрением в измерительной обмотке датчика 1, установленного над коллекторной пластиной 6, в которой протекает ток разрыва, индуцируется ЭДС, пропорциональная производной тока разрыва секции 7. Величина и форма ЭДС показаны на фиг.2 (кривая Б, в

30

45 50 55

35

40

Ч).

Затек

интервале времени от t. до индуцированная ЭДС, пропорциональная производной тока разрыва коммутируемой секции 7, подается на вход измерительной установки 2,

Одновременно с датчика синхронизации 4 через устройство синхронизации 3 на вход внешней развертки измерительной установки 2 поступает импульс запуска.

Следовательно, по установке 2 (на экране наблюдается импульс напряжения, пропорциональный производной тока разрыва) измеряется величина, пропорциональная производной тока разрыва, протекающего по коллекторной пластине бив исследуемой секции 7.

Таким образом, в каждой секции поочередно можно измерить величину, непосредственно связанную с током разрыва .

Следует отметить, что если размеры (ширина) индукционного датчика 1 превышают размер коллекторной пластины 6, то в обмотке-датчика 1 индуцируется еще ЭДС от тока, протекающего по соседней пластине, находящейся под щеткой. ЭДС индуцируется за счет проникновения электромагнитного поля тока, протекающего по соседней пластине.

Датчик 1 расположен у кр.зн петкн,

ориентированной ВДОЛЬ Пр и 1Ы10Й ОСП

машины над цен гром сбегающей или на-, бегающей коллекторной пластины. Установка датчика 1 с отклонением от центра приводит к тому, что погрешность измерений увеличивается, т.е. приводит к понижению точности измерений величины, пропорциональной производной тока разрыва.

По сраннению с прототипом изобретение позволяет при реализации обеспечить точность измерений величины, пропорциональной производной тока разрыва с погрешностью 10-20%, упростить технологический процесс измерения тока разрыва коммутируемых с искрением секций коллекторньк электрических машин, а также получить однозначные значения параметра, пропорционального току разрыва, который непосредственно связан с энергетическими характеристиками (мощности или

0

5

0

энергии разрыва) искрения любой секции обмотки якоря. Формула изобретения

Устройство для исследования коммутации коллекторной электрической машины с коллектором из коллекторных пластин с петушками и щетками, содержащее бесконтактный индукционный датчик, установленный над частью коммутируемого контура вне паза якоря, соединенный с измерительной установкой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, датчик установлен между петушком коллектора и близлежащей щеткой над контактирующей с щеткой коллекторной пластиной, ориентирован вдоль продольной оси машины и ширина его не превышает ширину коллекторной пластины.

Для исследования коммутации коллекторных электрических машин устанавливают бесконтактный индукционный датчик над коллекторной пластиной между петушком коллектора и близлежащей щеткой. Ширина датчика не превышает ширину коллекторной пластины. Датчик ориентирован вдоль продольной оси машины. Изобретение позволяет повысить точность измерения параметров коммутации. 2 ил.

0

Фи2.2