Способ контроля скользящего контактаКОллЕКТОРНОгО элЕКТРОдВигАТЕля Советский патент 1981 года по МПК H02K15/00 

1

Изобретение относится к электрическим машинам и предназначено для использования в процессе изготовления, эксплуатации и ремонта при диагностировании электродвигателей, в частности для безразборного определения механических дефектов скользящего контакта.

Известны способы диагностирования электрических, машин постоянного тока, заключающиеся в измерении различных параметров пульсаций напряжения, генерируемых работающей машиной 1.

Однако известные способы имеют ограниченную область применения из-за необходимости использования в процессе диагностирования источников питания с малым уровнем пульсаций. . .

Известен также способ контроля скользящего контакта коллекторного электродвигателя, основанный на оценке механических дефектов по параметрам коммутационных пульсаций напряжения путем измерения максимального значения амплитуды составляющей напряжения .с коллекторной частотой при фиксированной частоте вращения 2.

Недостатком известного способа является ограниченная достоверность диагноза, обусловленная влиянием различных факторов на контролируемый сигнал.

Цель изобретения - повышение остоверности диагноза. .

.Поставленная цель достигается тем, что согласно предлагаемому способу измеряют минимальное значение амплитуды составляющей напряжения пульсаций с коллекторной частотой, контролируемый сигнал формируют как отношение минимального и максимального .значений амплитуд указанной составляющей напряжения за один оборот двигателя, повторяют измерение при другой частоте вращения и о наличии дефектов судят по величине изменения контролируемого

сигнала при двух скоростях вращения.

Параметры импульсов пульсации напряжения с коллекторной частотой зависят ,не только от механических дефектов скользящего контакта и режима работы мащины

(тока и частоты вращения), а также от больщого количества неконтролируемых факторов (геометрических размеров секции и характера ее расположения в пазе, условий взаимоиндукций между секциями эксцентриситета якоря и др.), создающих несимметрию электрических и магнитиых цепей и обуславливающих неидентичиость импульсов коммутационных пульсаций напряжения (тока). Поскольку перечисленные факторы вследствие технологических причин неизбежно имеют рассеивание, то это приводит к изменению величины диагностического параметра, что обусловливает невысокую достоверность диагноза. Поскольку для многих электрических машин (например авиационных электродвигателей) в процессе их диагностирования на объекте стабилизация потребляемого тока невозможна, то влияние его на значение диагностического параметра сказывается на достоверность диагноза аналогичным образом, т.е. приводит к ее снижению. Таким образом, исключение влияния указанных факторов на значение используемо,го диагностического сигнала позволяет повысить достоверность диагноза. Сущность предлагаемого способа диагностирования состоит в том, что предлагаемый параметр (величина изменения усредненного контролируемого сигнала при двух заданных частотах вращения) от перечисленных факторов не зависит. Это обусловлено тем, что изменение тока приводит к пропорциональному изменению амплитуды всех коммутационных импульсов с коллекторной частотой, вследствие чего разность амплитуд максимального и минимального (за оборот коллектора) импульсов отнесения к амплитуде максимального импульса не засисит от величины тока.i С цель,ю получения устойчивого результата, результаты измерения отнощения усредняют за фиксированное число оборотов коллектора, которое следует выбирать достаточно больщим (100-200 единиц). Для исключения влияния на величину усредненного сигнала других неконтролируемых факторов, обуславливающих неидентич ность коммутационных импульсов, необходимо производить его измерение при двух заданных частота-х вращения и последующее определение величины изменения диагностического сигнала, например, относительного приращения. Указанный эффект обеспечивается одинаковым действием неконтролируемых факторов на величину предлагаемого диагностического параметра, вследствие чего величина его изменения практически от них не зависит. В то же время на величину этого параметра существенно влияет нестабильность контактирования элементов щеточно-коллекторного узла, ухудщение которой в процессе эксплуатации происходит из-за появления и развития механических дефектов скользящего контакта. Поскольку влияние механических дефектов скользящего контакта на неустойчивость контактирования наилучщим образом проявляется при максимальной частоте вращения, то в качестве одной из заданных следует использовать максимальную возможную для данного типа электродвигателя частоту вращения. В качестве другой заданной частоты следует использовать такое ее значение, при котором влияние механических дефектов скользящего контакта на разность амплитуд коммутационных импульсов напряжения практически не сказьшается. Как экспериментально установлено применительно к авиационным электродвигателям, указанная величина не должна превыщать 0,2 от максимально возможной. При использовании в качестве блока питания диагностируемого электродвигателя источника со значительным уровнем пульсаций и щироким спектром, выбор конкретных значений (используемых в качестве заданных) частот вращений следует производить также с учетом необходимости обеспечения надежного выделения из спектра используемой «коллекторной составляющей пульсаций напряжения. Выделение «коллекторной составляющей из спектра пульсаций (например, путем фильтрации напряжения со вторичной обмотки трансформатора, первичная обмотка которого включена в цепь якоря электродвигателя) позволяет реализовать предлагаемый способ без установки на электродвигатель дополнительной щетки, что расщиряет область применения способа. Расщирение области применения обусловлено также тем, что предлагаемый способ может быть использован при диагностировании коллекторных электродвигателей переменного тока. Способ осуществляется следующим образом. Выделяют из напряжения пульсаций скользящего контакта составляющую пульсаций с частотой, кратной числу коллекторных пластин, измеряют за один оборот вращения минимальную и максимальную амплитуды пульсаций указанной составляю щей, измерение усредняют за 100-200 оборотов, контролируемый сигнал формируют пропорциональным отношению минимального и максимального значения пульсаций, измерения производят при двух фиксированных частотах вращения и по изменению контролируемого сигнала судят о наличии механических дефектов. Таким образом, используемая совокупность новых признаков позволяет исключить влияние различных факторов на результат диагноза и обуславливает достижение нового положительного эффекта - повыщение достоверности диагноза и расширение области применения способа. Повышение достоверности диагноза дает возможность повысить надежность функционирования оборудования, имеющего в своем составе электродвигатели, за счет предупреждения их возможных отказов. Это особенно важно применительно к агрегатам летательных анпаратов, отказы которых влияют на безопасность полетов. Повышение достоверности диагноза позволяет также снизить затраты на техническое обслуживание, что обусловлено возможностью увеличения интервалов между операциями контроля технического состояния, и кроме того, более полно использовать индивидуальные ресурсы электродвигателей в процессе эксплуатации. Предлагаемый способ также дает возможность универсальной (для, широкого класса электродвигателей) нормировки допустимых измерений контролируемого сигнала, ибо в качестве нормируемого параметра используется относительная величина. Формула изобретения Способ контроля скользящего контакта коллекторного электродвигателя, основанный на оценке механических дефектов по параметрам коммутационных пульсаций напряжения путем измерения максимального значения амплитуды составляющей напряжения с коллекторной частотой при фиксированной частоте вращения, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности диагноза, измеряют минимальное значение амплитуды составляющей напряжения пульсаций с коллекторной частотой, контролируемый сигнал формируют как отношение минимального и максимального значений амплитуд указанной составляющей напряжения за один оборот двигателя, повторяют измерение при другой частоте вращения, а о наличии дефектов судят по величине изменения контролируемого сигнала при двух скоростях вращения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2632542/24-07, кл. Н 02 К 15/00, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР № 501449, кл. Н 02 К 15/00, 1973.