Способ диагностирования скользящегоКОНТАКТА элЕКТРОдВигАТЕля Советский патент 1981 года по МПК H02K15/00 

1

Изобретение относится к области электрических машин и предназначено для использования в процессе эксплуатации при оценке технического состояния скользящего контакта, в частности при диагностировании электродвигателей авиационных электромеханизмов.

Известны способы диагностирования электрических машин постоянного тока, заключающиеся в измерении различных параметров, характеризующих процессы коммутации и токосъема в скользящем контакте. Однако диагноз при таких способах недостаточно достоверен 1.

Известен способ диагностирования скользящего контакта электродвигателя, основанный на одновременном измерении пикового и средневыпрямленного значений пульсаций напряжения, формировании контролируемого сигнала, пропорционального отношению указанных значений напряжения при монотонном изменении частоты вращения электродвигателя, определении знака производной контролируемого сигнала от параметра режима работы и сравнении его с уставкой 2.

Недостатком известного способа является сложность процесса диагностирования, обусловленная необходимостью контроля частоты вращения и применением высокостабильных регулируемых источников напряжения.

Цель изобретения - упрощение процесса диагностирования.

Для реализации указанной цели запитывают электродвигатель постоянным по величине напряжением, изменяют частоту вращения путем изменения момента нагрузки, используют потребляемый электродвигателем ток в качестве параметра режима работы, а о наличии дефектов судят по положительному знаку производной контро, лируемого сигнала от тока.

Сложность любого процесса диагностирования можно охарактеризовать сложностью реализации его отдельных операций. В частности, при осуществлении операции контроля частоты вращения в процессе его 0 монотонного изменения согласно известному способу (2J отмечают, что для многих электродвигателей постоянного тока малой мощности (и в первую очередь последовательного и смешанного возбуждений), не

имеющих встроенных таходатчиков, выполнение указанной операции с необходимой точностью возможно лишь путем измерения частоты определенной (например коллекторной) составляющей пульсаций тока электродвигателя.

Использование подобных составляющих в качестве сигнала частоты вращения требует применения сравнительно сложных аморитмов обработки сигнала пульсаций. Например, в простейшем случае необходима селекция определенной составляющей спектра, усиление и нормализация по амплитуде, преобразования импульсного сигнала в аналоговый. Причем при появлении даже незначительных дефектов скользящего контакта задача извлечения стабильного сигнала о частоте вращения из пульсаций тока осложняется и требует применения в измерительном канале следящих полосовых фильтров.

Все это указывает на сравнительную сложность реализации отдельных операций по известному способу.

В то же время из теории электрических мащин известно, что между частотой вращения и током электродвигателя (при постоянном питающем напряжении) существует однозначная зависимость, определяемая скоростной характеристикой, которая в общем случае имеет вид:

и-УН

1(ф-

где n,J, R,P-соответственно частота вращения, потребляемый ток, сопротивление цепи и магнитный поток электродвигателя; .и - напряжение питания электродвигателя;К - постоянный коэффициент.

Поэтому аналогично известному способу знак производной контролируемого параметра пульсаций напряжения по току позволяет однозначно судить о наличии дефектов в скользящем контакте с той лищь разницей, что поскольку зависимость между током и частотой вращения электродвигателя обратная (в том смысле, что увеличению частоты вращения соответствует уменьшение тока и наоборот), то наличию дефектов скользящего контакта будет соответствовать положительный знак производной.

При этом очевиден факт существенного упрощения процесса диагностирования, ибо реализация операции измерения потребляемого электродвигателем тока значительно проще, операции измерения частоты вращения.

Поскольку однозначна зависимость между частотой вращения электродвигателя и током сохраняется при постоянном напряжении, то изменение частоты вращения (следовательно, и тока) можно осуществлять лищь изменением момента нагрузки.

Однако необходимость использования подобного способа изменения частоты вращения не вызывает затруднений ни при диагностировании электродвигателя на стенде (где всегда имеется возможность регулирования нагрузочного момента),, ни при диагностировании на объекте (например на борту летательного аппарата), так как для многих электродвигателей (например электродвигателей механизмов) в реальных условиях эксплуатации происходят изменения момента нагрузки на валу электродвигателя (в пределах цикла перекладки механизма) в диапазоне не менее ±10% от среднего и до 50% при вступлении в работу муфты ограничения момента.

Это позволяет без дополнительных операций реализовать предлагаемый способ диагностирования на борту ЛА. При этом

существенным моментом является то, что в данном случае отпадает необходимость в регулировании напряжения питания для изменения частоты вращения, а это дает возможность использовать в качестве блока питания нерегулируемый источник (например аккумуляторную батарею) и тем самым исключает необходимость применения регулируемых источников напряжения, которые (учитывая необходимость малого уровня пульсаций в выходном напряжении)

представляют собой сравнительно сложные устройства, особенно на значительные мощности (100 Вт и более). Более того, использование аккумуляторных батарей в качестве источника постоянного напряжения фиксированной величины позволяет исключить

необходимость подключения к щтепсель,ному разъему электромеханизма, что с учетом затруднительного доступа на борту ЛА к некоторым из них дает возможность сократить трудоемкость работ при выполнении диагностирования.

Таким образом, новая совокупность признаков предлагаемого способа позволяет существенно упростить процесс диагностирования, что обуславливает снижение затрат на проведение диагностирования как за

счет возможности использования более простых средств диагностирования, так и за счет сокращения трудоемкости диагностирования. Последнее позволяет сократить простои на техническое обслуживание и повышает эффективность использования контролируемых объектов, например авиационных, имеющих в своем составе больщое количество электродвигателей постоянного тока (60-80 единиц и более).

Ориентировочный экономический эффект

от внедрения предлагаемого способа (применительно к электродвигателям механизмов самолета Як-40) для ус овного йарка 100 мащин составляет 96100 руб/г.

Формула изобретения

Способ диагностирования скользящего контакта электродвигателя, основанный ria одновременном измерении пикового и средневыпрямленного значений пульсаций напряжения, формировании контролируемого сигнала, пропорционального отношению указанных значений напряжения при монотонном изменении частоты вращения электродвигателя, определении знака производной контролируемого сигнала от параметра режима работы и сравнении его с уставкой, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса диагностирования, запитывают электродвигатель постоянным по величине напряжением, изменяют частоту вращения путем изменения момента нагрузки, используют потребляемый электродвигателем ток в качестве параметра режима работы , а о наличии дефектов судят по положительному знаку производной контролируемого сигнала от тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 60950, кл. Н 02 К 15/00, 1940.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2632542/24-07, кл. Н 02 К 15/00, 1978 (прототип).