Устройство для измерения мгновенных значений токов в коммутируемых секциях электрической машины Советский патент 1980 года по МПК H02K13/14 H02K15/00 

на - группа изолированных пластин, число которых выбрано не меньше вели чины щеточного перекрытия. На фиг.. 1 изображено устройство для измерения мгновенных Значений токов коммутируемых секций коллектор ной электрической машины ,с петлевой обмоткой якоря; на фиг. .2 - графики паления напряжения на каждом из резисторов и попарные разности этих падений напряжений во времени. Устройство для замера мгновенных значений токов в коммутируемых секци ях включает ряд электрически изолированных частей 1, 2 и 3 по длине щетки, контуры которых изображены прямоугольниками. Указанные части 1, 2 и 3 щетки механически связаны (непосредственно или с помощью щеткодер жателей) с условно не показанным пал цем щеткодерх ателя, и установлены до соприкосновения с коллектором, ламел 4-10 которого соединены с секциями 11-16 обмотки якоря. Для упрощения щеточное перекрытие в рассматриваемо примере принято равным 2. Исходя из этого,число частей 1,2 и 3 щетки выбрано на единицу больше, т. е. рав но 3 .. . Части 1, 2 и 3 щетки электрически соединены с зажимом 17 внешней цепи через индивидуальные безынерционные измерительные резисторы 18, 19, 20, измерительные выводы 21, 22, 23 которых попарно подключены ко входам вычитающих устройств 24, 25, 26, выходы которых связаны со входными клеммам 1 27 многоканального измерителя тока 28 1многолуевого осциллогр фа) . Рабочая поверхность коллектора частично изолирована по щеточным сле дам в шахматном порядке с периодичностью: неизолированный участок плас тин - группа изолированных участков пластин, число которых не меньше щеточного перекрытия. Изолированные уч стки пластин образованы, например электроизоляционным перекрытием (эма ли, лаки, пленки), толщина которого коэффициент трения щеток по которому практичейки не изменяет поведение (механику) скользящего контакта при реализации предлагаемого способа. На фиг. 1 изолированные участки пластин заштрихованы. Они могут быть образованы путем углубления соответствующих участков пластины и наклейки на &ТЙ Места изолирова.нных от коллектор пластин, ВТ. ч. и из одинакового с пластинами материала, например из коллекторной меди. После завершения переделкой рабочую поверхность Коллек тора шлифуют для приданияей строго цилиндрической формы. В этом случае поверхность изолированных и не;изолиревНййИХ участков пластин по щеточны слёДайЬбетоитиз одного материала, ч-ГОулучшает динамику скользящего контакта. Если пренебречь толцииой межллмельных промежУтков 29 и принять при равномерном вращении якоря испытуемой машины в направлении стрелки 30, что плотность,тока в пластины 4-10 на их неизолированных участках пропорциональна площади их контактирования со щетками 1, 2 и 3,а также что контактирование неизолированного участка пластин б со щеткой 1 начинается в момент времени t , когда набегающая кромка щетки 1 совпадает с набегающей кромкой пластины 6, то, по мере увеличения площади контакта, падение напряжения на резисторе 18 (пропорциональное току через резистор 18), будет линейно нарастать, как это показано на фиг. 2 графиком 31 до момента времени t, когда с набегающей кромкой щетки 1 совпадает сбегающая кромка пластины 6. Смомента времени t/ ток щетки 1 и падение напряжения на резисторе 18 остаются постоянными, так как несмотря на перемещение пластины 6 под щеткой 1, площадь контакта между ними остается постоянной до момента времени t, когда сбегающая кромка щетки 1 совпадает с набегающей кромкой пластины б. С момента времени t3 падение напряжения на резисторе 18 линейно уменьшается и становится равным нулю в момент времени t, так как щетка 1 в этот момент оказывается расположенной на изолированных участках пластины 7 и 8, и ток в резисторе 18, как и в момент времени t, равен нулю, Нетрудно убедиться, что с момента времени t4 до t:j падение напряжения на резисторе 18, изображенное на фиг. 2 графиком 32, пропорциональное току в контакте щетка 1 - неизолированный участок пластины 9. Аналогичным образом можно показ.ать, что графиками 33, 34, 35 на фиг. 2б и 36, 37 на фиг. 2в изображены соответственно падения напряжения на резисторах 19 и .20, пропорциональные току в контакте щетка 2 - неизолированные участки пластин 4, 7, 10, а также щетка 3 - неизолированные участки пластин 5, 8. Поскольку ток в контакте 1цетка - пластина является током петушка этой пластины, графики 31-37 пропорциональные мгновеннЕли значениям токов петушков пластин б, 9, 4, 7, 10, 5 8. Общеизвестно, что мгновенное значение тока коммутируемой секции коллекторной электрической машины в любой момент периода коммутации равен разности токов петуитков коллектора, к которым подсоединена рассматриваемая секция. Коммутация секции 13 начинается в момент времени t, когда набегающая кромка щетки 2 совпадает с набегающей т ромкой пластины 7 (в это время, щетка 1 уже контактирует с пластиной 6) и заканчивается в момент времени t.. когда сбегающая кромка щетки 1 совпа.дает со сбегаю1деп KpONn ofi пластины 6 (в это время щетка 2 егце контактирует с пластиной 7). Таким образом, период коммутации секции 13 равен , а ком мутируемый контур за периодом коммутации этой секции составляет последовательная цепь ИЗ резистора 18/ скользящего контакта щетка 1 - пластина б, петушка пластины 6, секции 13, петушка пластины 7, контакта пластина 7 - щетка 2, и резистора 19 Поскольку падение напряжения (относительно земли или корпуса на .резисторе 18 с помощью измерительного вывода 21 подано на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 24, а с резистора 19 с помощью измеритель кого вывода 22 - на его инвертирующий вход, на выходе усилителя 24, а,значит, и на соответствующем входе осциллографа 28 появляется разность этих падений напряжений, пропорциональная в течение времени мгновенным значениям тока коммутируемой секции 13, в течение времени t-j-t мгновенным значением тока секции 16 и т. д., что фиксируется одним из лучей осциллографа 28. Другой луч осциллографа 28 фиксируетразность падений напряжений на резисторах 19 и 20, поданных на входы усилителя 25, которая пропорциональна в течение вре мени ,,, мгновенным значениям тока коммутируемой секции 14 и т. д., а третий - разность падений напряжений на резисторах 20 и 18, которая пропорциональна в времени ,| мгновенным значениям тока в секции 12, в течение времени - мгновенным значениям тока в коммутируемой секции 15 и т. д. Таким образом, осциллографируя по парные разности падения напряжения на измерительных резисторах, можно измерять мгновенные значения токов во всех секциях якоря испытуемой машины за один или несколько оборотов коллектора, что позволяет оценивать вли яние отклонений при изготовлении коллекторов электрических машин, а также выяснить влияние на ког-и тацию динами ки скользящего контакта. П1эи необходимости, изолированными щетками и измерительными резисторами могут быть оборудованы остальные.паль цы щеткодержателей испытуемой машины Для коллекторных машин, с волновыми обмотками якоря и числом пар полюсов более двух, у которых коммутация сек ций осуществляется щетками одной полярности, расположенными на разнь1Х пальцахщеткодержателей, на инвертирующий и неинвертирующий вхолм ,. ференциальных усилителей 24, , и 26 подают падения напряжёния с пэр резисторов, включенных в цепь одног олярных щеток, установленных по одному- и тому же meto4HOf. слёдУ. Использование предлагаемого устройства измерения мгновенных значений токов коммутируе -1ых секций коллекторной электрической машины обеспечивает, по сравнению с существующими, следующие преимущества: -упразднение препарирования якоря и отказ от связанных с ним затрат времени материально-технических средству -возможность замеров мгновенных значений токов коммутируемых секций в эксплуатации практически любой из -коллекторных электрических машин; -возможность возврата испытуемой коллекторной машины в исходной состояние, для чего с изолированных участков рабочей поверхности коллектора достаточно удалить слой электроизоляционного покрытия, а из схемы питанияизмерительные безынерционные резисторы;-возможность замеров мгновенных значений foKOB всех секций якоря при оценке допустимых отклонений при изготовлении коллекторов, а также для определения влияния на коммутацию динамики скользящего контакта. Формула изобретения Устройство для измерения мгновенных значений токов в коммутируемых секциях электрической машины, содержащее измеритель тока, соединенный с резисторами, включенными в цепь разделенных на частищеток, установленных на коллекторе, отличаю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции, щетка разделена по длине коллектора на части, число которых больше величины щеточного перекрытия, а пластины коллектора, на которых установлены щетки, частично изолированы по щеточным след1ам каждой из частей щетки с периодичностью: неизолированная пластина - группа изолированных пластин, число которых выбрано не меньше щеточного перекрытия . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 63369, кл. Н 02 К 15/00, 1941. 2.Авторское свидетельство СССР № 591987, кл. Н 02 К 15/00, 1976.

-,.