Устройство для анализа коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока Советский патент 1976 года по МПК H02K15/00 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано преимущественно н:ри коммутационных испытаниях коллекторных электрнческих машин постояиного тока.

Известное устройство для анализа коммутации коллекторных электрических машии содержит дополнительно шетку и индикатор искрения. Допол-нительная щетка устанавливается на коллекто1ре испытуемой машины Вблизи сбегающего края одной из рабочих щеток. Индикатор искрения подключается к дополнительной и упомяНутой рабочей щеткам.

Известное устройство «е позволяет определить характер и интенсивность искрения выборочно по группам коллекторных пластин или одной коллекторной пластине.

Целью изобретения является достижение возможности определения характера и интенсивности искрения раздельно на каждой групне пластин и повышение тем самым эффективности анализа процесса коммутации, и выяснения причин повышенного искрения.

Поставленная цель достигается путем включения между дополнительной щеткой и индикатором искрения специальной схемы, с помощью которой происходит вЫбор для последующего анализа групп коллекторных пластин, например группы коллекторных пластин соединенных с секциями, первыми во всех пазах заканчивающих коммутацию, группы коллекторных пластин, соединенных с секциями, вторыми во всех пазах заканчивающих коммутацию и так далее, или одной коллекторной пластины.

Иа фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - часть обмотки якоря электрической машины; на фиг. 3 - осциллограмма серии импульсов, снимаемых с коллектора.

Измерительный канал устройства состоит из дополнительной щетки il, устанавливаемой на коллекторе испытуемой машины 2 вблизи сбегающего края рабочей щетки 3, электронного ключа 4, индикатора искрения 5 и электронного осциллографа 6.

Управляющий канал состоит из отражающих световой поток меток 7, установленных на вращающейся части 8 фотодатчика, неподвижная часть которого содержит фотоэлемент 9 и осветитель 10, и формирователя 11.

В качестве вращающейся части 8 фотодатчика используется диск, закрепленный на валу испытуемой машины 2. Однако в некоторых случаях, например, с целью уменьшения количества узлов устройства в качестве вращающейся части 8 фотодатчика используется корпус муфты, соединяющей валы испытуемой i: нагрузочной машин. С целью исключения ошибок, связанных с неодинаковым коллекторным делением, что имеет место в крупных машинах с большим числом коллекторных нластин, в качестве враш.а1сщейся части 8 фотодатчика может быть использован коллектор испытуемой машины, на поверхности которого устанавливают отражаюш.ие световой ноток метки 7. Число меток 7 принимают равным числу коллекторных пластин в группе, подлежандей исследованию. Минимальное Чнсло коллекторных пластин в группе может быть равно единице и, следовательно, минимальное число отражающнх световой ноток меток равно единице. Угловое расстояние между метками 7 пришмается равным угловому расстоянию межly исследуемыми коллекторными пластииам-и. Лервая iMeTKH устанавливается в любсе место на поверхности вращающейся части фотодатчика 8. Любой из выбранных для исследовання коллекторных пластин грунпы условно,присваивается нервый номер. При одном и том же направлении обхода но поверхности вращающейся части 8 фотодатчика испытуемой машины угловое расстояние между 1каждой последующей меткой должно быть равно угловому расстоянию между каждой последующей коллекторной нластжюй группы, подлежащей исследованию. Перед испытаниями производят в зависимости от целей исследования, условное разделение коллекторных нластин на ряд групп. Каждой группе коллекторных пластин присваивается условный порядковый номер. Папример, необходимо провести анализ коммутации в машине постоянного тока, имеющей двухходовую обмотку якоря. Обмотка якоря имеет следующие парамэтры: число назов . число секций в пазу /„ 3, число коллекторных нластин /г 240. Обозначим римскими цифрами I, И, П1, IV, V, VI иомера пазов. Арабскими цифрами 12-29 показана сквозная нумерация секций и соответственно коллекторных пластин, соединенных с этими секциЯМИ (секция 12 подсоединена к коллекторной пластине 12, секция 13 нодсоединена к коллекторной пластине 13 и т. д.). Сплошными линиями ноказаны секции первого хода обмотки якоря, а штриховыми линиями показаны секции второго хода обмотки якоря. Стрелкой показапо иаправление вращения якоря. Коллекторные пластины данной обмотки якоря можно разбить, например, «а 11 групп. Группа А - коллекторные пластины, соединенные с секциями первого хода обмот1ки якоря. Группа Б-коллекторные п.ла1стины, сс единенные с секциями второго хода обмотки якоря {так.как обмотка двухходовая, то при fe 240 в каждой группе находится по 120 коллекторных пластин и, следовательно, должно быть нанесено на поверхность вращающейся части 8 фотодатчика всего 120 меток). Группа В - коллекторные нластины, соединенные с секциями, последними во всех пазах заканчивающичми коммутацию. Группа Г - коллекторные пластины, соединенные с секциями, вторыми во всех пазах заканчивающими коммутацию. Группа Д - коллекторные пластины, соединенные с секциями, нервыми во всех пазах заканчивающими коммутацию. (Для данной обмотки якоря число коллекторных нластиН в каждой из групн А-Д равно 80, и, следовательно, при разделении коллекторных пластин на эти группы должно быть нанесено всего 80 отражающих световой ноток меток па новерхность вращающейся части 8 фотодатчика). Группа Е - коллекторные нластины, соединенные с секциями иервого хода обмотки якоря, последними в пазах заканчивающими коммутацию. Группа Ж - коллекторные нластины, соединенные с секциями первого хода обмотки якоря, вторыми в пазах закапчивающими коммутацию. Группа 3 - коллекторные пластины, соединенные с секциями нервого хода обмотки якбря, первыми В пазах заканчивающими коммутацию. Группа И - коллекторные пластины, соединенные с секциями второго хода обмотки якоря, последними в пазах заканчнвающими коммутацию. Группа Л - коллекторные пластины, соединенные с секциями второго хода обмотки якоря, вторыми в пазах заканчивающими коммутацию. Грунна М - коллекторные пластины, соединенные с секциями второго хода обмотки якоря, но первыми в пазах закапчивающими коммутацию. (Для данпой обмотки якоря число коллекторных пластин в каждой из групп Е-М равно 40 и, следовательно, при разделении коллекторных пластин на эти группы должно быть нанесено на вращающуюся часть 8 фотодатчика всего 40 отражающих световой поток меток). При использовании коллектора иснытуемой машины в качестве вращающейся части 8 фотодатчика, отражающие световой поток метки наносят на незанятые щетками по длине участки коллекторных пластин. Причем ири разделении коллекторных пластин на групны А и наносят метки через одну коллекторную пластину. При разделении коллекторных пластин на групны В, Г, Д -метки наносят через ве коллекторные пластины. При разделении оллекторных пластин на группы Е-М метки наносят через каждые пять коллекторных пластин. При использовании в качестве вращающейя части фотодатчика диска или корпуса муфы угловое расстояние между отражающими ветовой поток метками равно соответственHO для групп А-Б 3°, для групп В-Д - 4,5° и для групп Е-М 9°. При работе испытуемой машины пмпульсы пaдeни i напряжения, образующиеся в щеточном контакте на завершающих этапах коммутацип между щеткой 3 и каждой коллекторной пластиной, выходящей из-под щетки 3, подаются с пслющью дополнительной щеткн 1 на электронный ключ 4, который в нормальном состоянии закрыт. Световой поток, излучаемый осветителем 10, попадает на метки 7 и далее, отражаясь от них, попадает на фотоэлемент 9 и вызывает в его цепи и-мпульсы фототока. В формирователе 11 происходит преобразование импульсов фототока в прямоугольные импульсы с регулируемой щириной и задержкой. Каждым поступающим с формирователя 11 прямоугольным импульсом на время его действия открывается электронный ключ 4. Таким образом на индикатор искрения 5 и осциллограф 6 проходят со щетки 1 через ключ 4 лищь те импульсы надення 1напряжепия в щеточном контакте, которые совпадают по времени с прямоугольными импульсами формнрователя 11. Д.лительность прямоугольных импульсов на формирователе 11 устанавливается равНой длительности импульсов, поступающих со щетки 1. С помощью электронного осциллографа 6 визуально по амплитуде и форме импульсов падения напряжения в щеточ1ном контакте, прощедщих через электронный ключ 4, можпо определить номер группы коллекторных пластин, на которой производится исследоваиие. Закономерность изменения амплитуд и формы импульсов падения напряжения в щеточном контакте от группы к группе коллекторных пластин для каждого типа обмотки якоря может быть различной и должна быть определена заранее. В качестве примера определения группы коллекторных пластип .на фиг. 3 приведена осциллограмма части импульсов падения напряжения в щеточном контакте на заверщающих этапах коммутации L/mz, полученных на коллекторе машины типа П22. Машина имеет одноходовую обмотку якоря и четыре секции в каждом пазу. Всего пазов z 18. Как видно из осциллограммы, импульсы Uin2 отличаются по форме и амплитуде. Закономерным для приведенной осциллограммы является последовательное возрастание амплитуды и изменение формы импульсов через каждые четыре импульса. Импульсы 7, имеющие иаименьщую амплитуду, возникают ио окончании коммутации секций, первыми в каждом пазу заканчивающих коммутацию. Окончание .коммутаций последующих секций каждого паза всегда сопровождается посотедовательным увеличением амплитуды и изменением формы импульсов вследствие последовательиого накопленпя нескоммутированной остаточной энергии за счет взаимонндивидуальной связи секций паза. Так как машина имеет четыре секции в куждо.м пазу, то коллекторные пластины можпо условпо разделить на четыре группы. Первая группа, например, - это коллекторные пластины, соединенные с секциями, первыми во всех пазах заканчивающими коммутацию; вторая группа - это коллекторные пластины, соединенные с секциями, вторыми во всех иазах заканчивающими коммутацию и т. д. Цифрами на рисунке номечены импульсы blui соответственно, первой 2ь второй z-y, третьей 2з и четвертой z группы коллекторных пластин. Таким образом, в данной мащине, наблюдая за экраном электронного осциллографа, визуально можно определить принадлежность импульсов к соответствующим груииам коллекторных нластин по их форме и амплитуде. Перед измерениями, регулируя задержку прямоугольных импульсов на формирователе 11, наблюдают поочередио на экраие электронного осциллографа б импульсы Ьщ2 каждой группы, прошедшие через электронный к.поч. Далее устанавливают такую задержку нрямоугольных импульсов на формирователе 11, при которой на экране электронного осциллографа располагаются импульсы {Ущ2, и,1ею1цие максимальную амплитуду, т. е. нмпульсы г/, труппы пластин, соединенных с секциями, последи и Mil в каждом пазу заканчивающими коммутацию, и затем производится измерение параметров импульсов индикатором искрения 5. Уменьшая задержку прямоугольпых импульсов на формирователе 11, иаблюдают па экране электронного осциллографа за импульсами /„,2 предыдуп1,ей Хз группы и проводят измерения. Аналогично пронзводятся измерения на каждой групне коллекторных пластин. При анализе искрения на любой отдо.мыюй коллекторной пластине на вращающуюся часть 8 фотодатчнка папосят всего одну, отражающую световой поток метку. Регулируя задержку прямоугольных импульсов на (jiopмирователе 11, можпо выбрать для исследования любую коллекторную пластину. Предлагаемое устройство по сравие::ию с известным иозволяет более глубоко, эффективно и достаточно просто провести анализ коммутации и оценить степень электромагнитной и механической пеидентпчпости, а следовательно обоснованно, а не иптуитив1 о иаметить мероприятия по изменению геометрии магнитной системы, схемы и параметров обмотки якоря с целью уменьшения общего уровня искрения и более равномерному распределению его по коллекторным пластинам, и в конечном итоге, умеиьшеиию 1зиоса коллекторов. Формула и 3 о б р е т е и и я 1. Устройство для анализа коммутац 1и коллекторных электрических машин иостоянного тока, содержащее индикатор нокреиия, подключенный к одной из рабочих щеток испытуемой машины и вспомогательной щетке, установленной на коллекторе машины вблизи сбегающего края указанной рабочей щетки, отличающееся тем, что, с целью обеспечения выборочного определения хара ктера и интенсивности искрения на группах коллекторных пластин, параллельно измерительному входу индикатора иокрения включен электронный осциллограф, а в цеПИ между вспомогательной щеткой и индикатором искрения включен электронный ключ, к управляющему входу .которого подключены последовательно формирователь прямоугольных импульсов с регулируемой длительностью и задержкой последних и фотодатчик с неподвижной частью, содержащей осветитель -и фотоэлемент, и вращающейся частью с установленными на ней отражающими световой поток метками, число которых равно числу коллекторных пластиц в группе, подлежащей исследованию.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве вращающейся части фотодатчика использован диск, закрепленный «а валу машины.

3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, с целью уменьшения количества узлов устройства, в качестве диска, являющегося

подвижной частью фотодатчика, использован корпус муфты, соединяющей валы испытуемой и нагрузочной машнн.

4.Устройство по П. 1, отличающееся тем, что, с целью устранения ошибок, связанных с различиями коллекторных делений, в качестве вращающейся части фотодатчика использован коллектор испытуемой машины, на поверхности которого нанесены отражающие метки.

Ж

12 XJW 15161118 19 202122232 2526212829 Фиг. 2