Устройство измерения эдс и дополни-ТЕльНыХ TOKOB B КОММуТиРуЕМыХ СЕКцияХКОллЕКТОРНыХ элЕКТРичЕСКиХ МАшиН Советский патент 1981 года по МПК H02K15/00 

(54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ЭДС И ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ

ТОКОВ В КОММУТИРУЕМЫХ СЕКЦИЯХ КОЛЛЕКТОРНЫХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Однако в связи с тем, что шунт включен рабочую цепь машины, измерительный лок фиксирует суммарный ток в секции или адение напряжения (ЭДС) на указанном унте, т.е. для определения и последующео расчета поперечного тока в щетке (дополнительного тока в секции) или ЭДС небходимо проводить одновременные измерения токов нагрузки с целью последующего исключения их воздействий из результатов измерения. Если для,построения кривой поперечного тока в щетках достаточно от ряда значений замеренного суммарного тока вычесть соответствующие значения тока нагрузки, то для построения кривой ЭДС в секции требуется ряд дополнительных данHbix и довольно сложный расчет, в частности необходимо знать сопротивление секции, скользящего контакта и т.п.

Следует также отметить, что измеряемые токи протекают через скользящий контактконтакт-контактные кольца, щетки, электросопротивление которого нестабильно и зависит от множества факторов, например, от температуры окружающей среды, ее состава, величины протекающего тока и т.д., что вносит значительные погрешности в измерения, особенно при измерениях токов (при измерениях ЭДС токи через контактные кольца и щетки незначительны по своей величине). Цель изобретения - повыщение точности.

Указанная цель достигается тем, что толщина изоляции между отдельными частями щетки выбрана равной толщине изоляции между коллекторными пластинами проверяемой машины, а измерительный щунт подключен через выключатель параллельно частям разрезной щетки.

На фиг. 1 приведена схема измерения поперечного тока; на фиг. 2 - схема измерения ЭДС.

Устройство содержит измерительный блок 1, например электронный осциллограф с регулируемыми фильтрами 2. К измерительному блоку 1 подключен датчик в виде разрезной щетки, вставленной в щеткодержатель вместо рабочей щетки. Измерительная щетка состоит из двух одинаковых частей 3, изолированных друг от друга слоем изоляции 4, толщина которого выбрана равной толщине изоляции между коллекторными пл-астинами 5 проверяемой машины. В нижней части разрезной щетки может быть выполнена прорезь. Параллельно выводам от каждой из частей 3 щетки подключен через выключатель измерительный шунт 6 (в схеме измерения токов на фиг. 1 оно показано подключенным, а на фиг. 2 - не изображено, поскольку при измерениях ЭДС оно отключено от щетки).

При вращении мащины в ее секциях наводятся ЭДС, которые вызывают дополнительные токи в коммутируемых секциях (поперечные токи в щетках). Они изменяются по величине от секции к секции.

При прохождении прорези щетки-датчика над изоляцией между пластинами 5 коллектора на измерительный блок 1 подается сигнал-импульс ЭДС (или поперечного тока, если включен шунт 6). Продолжительность его равна времени прохождения изоляции прорези щетки-датчика над изоляцией коллекторных пластин 5. На экране

O осциллографа видна часть огибающей кривой (вершина импульса). В следующий момент времени прорезь перемещается на изоляцию между двумя другими коллекторными пластинами 5. В секциях, подключенных к ним, значение ЭДС уже другое, что фиксируется на экране импульсом другой величины, т.е. на экране осциллографа виден следующий участок огибающей той же продолжительности, но другой, изменяющейся во времени, величины и т.д. По отдельным

участкам в измерительном блоке 1 фиксируется вся огибающая, обычно синусоида. По ней определяются значения ЭДС или дополнительного тока в секциях (поперечного тока в щетках, максимальные значения, их период и т.д.). Кроме того, меняя

5 материал щетки-датчика, выясняют, например влияние композиции щетки на поперечные точки.

Поперечный ток (дополнительный ток в секции) замыкается на щетку-датчик, поэтому на измерительный блок 1 поступают непосредственно сигналы от этого тока. Щетка включена только в измерительную цепь, рабочий ток через нее не проходит, поэтому нет необходимости в его исключении из результатов расчета.

5 Аналогичное замечание можно сделать и об измерениях ЭДС. Части щетки-датчика во время измерения контактируют непосредственно с выводными концами коммутируемой секции (через пластины коллектора), поэтому на измерительном блоке фиксируются сигналы только от измеряемой ЭДС.

Толщина изоляции между двумя составными частями щетки должна быть равна толщине изоляций между коллекторными пластинами 5, что обусловливается необходимостью получения четкого изображения на экране осциллографа. При меньщей или большей толщине изоляции, в связи с нестабильностью и кратковременностью импульсов тока или ЭДС возможны понижения или потери ряда импульсов, что затрудняет измерения, повыщает вероятность значительных ошибок. Возможно непосредственное склеивание частей щеток (изолирующим клеем, например, эпоксидным), однако в этом случае в нижней части щеток по плоскости склеивания ее двух частей необходимо сделать прорезь, толщиной, равной ширине изоляции между коллекторными пластинами. Высота этой прорези определяется конструкцией применяемых щеток и может изменяться в процессе их износа. Толщина ilieTOK и их частей 3 принципиально не может быть менее толщины изоляции между коллекторными пластинами 5. При измерениях в измерительных цепях отсутствует скользящий контакт, поэтому точность измерения не снижается (поперечный ток в щетке-датчике является объектом измерения). При измерениях ЭДС скользящий контакт щетки -датчика входит в измерительную цепь, однако ток в цепях измерения при этом мал и не оказывает влияния на результаты измерения. Кроме того, при этом не требуется сложный расчет и учет таких переменных величин, как сопротивление скользящего контакта основной цепи при различных нагрузках. При измерениях ЭДС предлагаемым устройством на экране осциллографа практически фиксируется непосредственно ЭДС, действующая на зажимах секции коллекторной обмотки, т.е. при измерениях ЭДС предлагаемым устройством точность измерений не снижается. Для измерения поперечного тока в щетках или ЭДС в коммутируемых секциях коллекторных мащин переменного тока, а также гармонических составляющих трансформаторных ЭДС в коммутируемых секциях и поперечных токов, вызываемых ими в щетках мащин постоянного тока, питаемых от тирасторных или других статических преобразователей, достаточно одну рабочую щетку заменить щеткой-датчиком, входящей в устройство с измерительным блоком, что требует незначительных затрат времени. После этого мащина может быть включена в работу в требуемом режиме, т.е. отсутствует необходимость в разборке мащины и препарировании секцией ее коллекторной обмотки. Использование предлагаемого изобретения, в частности при наладке электрической мащины, при подборе для нее щеток, а также в целях определения закономерностей изменения ЭДС и токов соответственно в коммутируемых секциях и щетках коллекторных мащин, позволяет без значительных затрат труда, простоев действующего оборудования выполнять необходимые измерения и исследования, быстро определять дефекты в работе мащины и ее щеточного аппарата. Формула изобретения Устройство измерения ЭДС и дополнительных токов в коммутируемых секциях коллекторных электрических машин, иитаемах переменным или пульсирующим током, содержащее измерительный блок с регулируемыми фильтрами, датчик в виде разрезнцй щетки, состоящей из двух частей, изолированных одна от другой и от щеткодержателя, с выводами от каждой из частей, установленной в щеткодержателе, и измерительный щунт, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности, толщина изоляций между отдельными.частями щётки выполнена равной толщине изоляции между коллекторными пластинами проверяемой мащины, а измерительный щунт подключен через выключатель параллельно частям разрезной щетки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бодров И. И., Давидович Я. Г. Щеточный контакт многофазных коллекторных мащин, М., Информэлектро, 1978. 2.Костенко М. П., Гнедин Л. П. Теория и расчет трехфазных коллекторных мащин и каскадных систем. М., «Наука, 1964. 3.Шенфер К. И. Динамомащины и двигатели постоянного тока. ГЭИ, 1934, с. 152- 155.

rV

Гиг.1

Фиг.2