(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИСКРООБРАЗОВАНИЯ НА КОЛЛЕКТОРЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ
I
Устройство относится к контролям исправности электрических машин и предназначено для автоматической защиты электрической машины от аварийных ситуаций, связанных с нарушением безискровой коммутации.
Известны устройства для оценки степени искрения на коллекторе электрической машины, содержащие датчик интенсивности искрения, соединенный с блоком коммутации входного сигнала, связанным с блоком обработки сигнала. Работа этого устройства основана на фотоэлектрическом действии I .
Из-за низкой избирательности по частоте искрообразования устройство четко не определяет порога аварийной ситуации, что снижает надежность устройства. Устройство предназначено для оценки степени искрения на коллекторе.
Известно устройство контроля исправности электрической машины, например защиты от коротких замыканий синхронного генератора, содержащее управляемый и дугогасительный контакты в цепи обмотки возбуждения, взаимодействующие с реле защиты. Действие устройства заключается ограниченном по скорости гашении магнитного потока машины 2.
Недостатком устройства является то, что в нем срабатывание защиты происходит после того как возникло перекрытие коллектора электрической машины, поэтому устройство лищь уменьшает время действия тока короткого замыкания, а также трудности достижения оптимальной скорости гащения магнитного поля.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является прибор для автоматического контроля степени искрения на коллекторе электрической машины постоянного тока, содержащий задатчик интенсивности искрения, фильтр, выпол5 ненный с применением датчика частоты среза, детектор, блок измерения сигнала и аппарат защиты и сигнализации. Принцип действия прибора основан на измерении высокочастотных составляющих напряжения на выводах якорной цепи 3.
Низкая надежность такого устройства обусловлена влиянием индуктивности и емкости цепи электрической машины, на его работу а также невысоким быстродействием. Целью изобретения является повышение надежности устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем датчик интенсивности искрения, фильтр, выполненный с применением задатчика частоты среза, детектор, блок измерения сигнала и аппарат защиты и сигнализации, датчик интенсивности искрения выполнен в виде антенны и расположен между коллектором и объемлющим его экраном электромагнитного поля, фильтр снабжен усилителем высокой частоты, связанным с задатчиком частоты среза, блок измерения сигнала выполнен в виде счетчика, импульсов, аппарат защиты и сигнализации выполнен в виде логического блока, блока регулируемого ограничения энергопотребления электрической мащиной, индикатора степени ограничения энергопотребления и пускорегулировочного блока, причем блок регулируемого ограничения энергопотребления вторым входом соединен с пус. корегулировочным блоком, а также введены амплитудный дискриминатор, импульсный усилитель, формирователь дельта-импульсов, включенные между детектором и счетчиком импульсов, и формирователь установочных импульсов, связывающий выход амплитудного дискриминатора и вход установки нуля счетчика импульсов. Делают испытания, в ходе которых устанавливают, что спектр сигнала, регистрируемый датчиком интенсивности искрения, есть функция, определяющая величину амплитуды составляющей в зависимости от ее частоты и количества выделяющейся электромагнитной энергии. Контроль искрообразования и защита электрической машины по порогам частоты и амплитуды сигнала, по скорости счета импульсов его периодической составляющей, во взаимодействии с бесконтактным и регулируемым ограничением энергопотребления электрической машиной обеспечивает повышение быстродействия защиты и ее надежности. На чертеже представлена структурная схема (электрическая) устройства. Устройство состоит из датчика 1 интенсивности искрения, выполненного в виде антенны и расположенного между коллектором 2 электрической машины и объемлющим его экраном 3 электромагнитного Поля; фильтра 4, выполненного с применением задатчика частоты среза 5 и связанкого с ним усилителя высокой частоты 6, детектора 7, амплитудного дискриминатора 8, импульсного усилителя 9, формирователя дельта-импульсов 10, блока измерения сигнала И, выполненного в виде счетчика импульсов, аппарата защиты и сигнализации (на черт, не обозначено), выполненного с применением логического блока 12, блока регулируемого ограничения энергопотребления 13 электрической машиной, индикатора степени ограничения энергопотребления 14, из формирователя установочных импульсов 15, связывающего выход амплитудного дискриминатора 8 и вход установки нуля блока 11 измерения сигнала - счетчика импульсов, который, кроме того, соединен с блоком ручной установки исходного состояния 16, а аппарат защиты и сигнализации включает, кроме того, пускорегулировочный блок 17, соединенный со вторым входом блока регулируемого ограничения энергопотребления 13, логический блок 12 связан с индикатором степени ограничения энергопотребления 14, содержащего исполнительные элементы включения предупредительного и аварийного сигналов (на черт, не обозначено). Устройство работает следующим образом. ftpn пуске электрической машины в работу управляющий импульс подают на вход пускорегулировочного блока 17. С выхода пускорегулировочного блока 17 сигнал управления поступает на второй вход блока регулируемого ограничения энергопотребления 13, обеспечивающего в свою очередь регулирование энергопотребления электрической мащиной и автоматический выход ее на естественную характеристику. При безискровой коммутации электрической машины сигнал от датчика интенсивности искрения 1 (антенны) не поступает. Поэтому все узлы устройства находят ся в исходном состоянии, на выходе блока измерения сигнала 11 (счетчика импульсов) присутствует сигнал «О, согласно которому логический блок 12 выдает «запрет на аварийное срабатывание блока регулируемого ограничения энергопотребления 13, на работу индикатора степени ограничения энергопотребления 14 и его исполнительнь1х элементов включения предупредительного и аварийного сигналов, указывающего на отсутствие ограничения энергопотребления по аварийному режиму. При появлении искрения на коллекторе 2 электрической машины, что обусловлено возникшей аварийной ситуацией, например по причине механической неисправности, между коллектором 2 и экраном 3 возникает электромагнитное поле, которое наводит в датчике интенсивности искрения 1 (антенне) токи высокой частоты, которые проходят через фильтр 4, разделяясь с помощью задатчика частоты среза 5 на составляющие низкие и высокие частоты. Высшие частоты усиливаются усилителем высокой час-. тотььб. Для придания сигналу формы импульсов, последний пропускается через детектор 7, который превращает переменный ток в постоянный. Сигнал на выходе детектора 7 повторяет форму огибающей высокочастотных колебаний, уровень которой зависит от изменяющихся по времени частоты искрообразования и количества выделяющейся электромагнитной энергии. Оценкл амплитуды импульсов детектора 7 определяется с помощью амплитудного дискриминатора 8. Импульсы проходят на выход амплитудного дискриминатора 8 лишь тогда, когда их амплитуда превышает некоторый установленный порог. Порог амплитудного дискриминатора 8 установлен на величину амплитуды импульса, который соответствует началу защитного регулируемого ограничения энергопотребления и перехода электрической машины из класса исправных в неисправные. При возникновении сигнала на выходе амплитудного дискриминатора 8 формирователь установочных импульсов 15 формирует импульс для установки блока измерения сигнала 1 {счетчика импульсов) в исходное состояние. Выходной сигнал амплитудного дискриминатора 8 также усиливается по периодической составляющей импульсным усилителем 9 без искажений повторящим передний фронт импульсов, которые затем укорачиваются формирователем дельта-импульсов 10. Дельта-импульсы поступают на счетный вход блока измерения сигнала11 (счетчика импульсов). В зависимости от скорости счета импульсов, зависящей в свою очередь от частоты искрообразования и мощности электромагнитного поля, логический блок 12 вырабатывает сигнал управления блоком регулируемого ограничения энергопотребления 13, который вводит ограничение энергопотребления электрической машиной. Из-за возрастающего во времени ограничения энергопотребления явление кругового огня на коллекторе протекает сравнительно безвредно. Индикатор степени ограничения энергопотребления 14 указывает величину вводимого ограничения и обеспечивает включение предупредительного сигнала. В том случае, если причина, вызвавшая появление кругового огня на коллекторе, носит случайный характер, например из-за замыкания смежных пластин осколком щетт ки, и сама по себе исчезает, искрообразование также прекращается. Счетчик импульсов II за короткое время не успевает заполниться до определенного заданного числа импульсов, сигнал на выходе амплитудного дискриминатора 8 исчезает. При этом формирователь установочных импульсов 15 формирует импульс для установки счетчика импульсов И в исходное (нулевое) состояние. Логический блок 12 изменяет свой сигнал управления, а блок 13 регулируемого ограничения энергопотребления ликвидирует ограничение энергопотребления электрической машиной. После чего машина автоматически возвращается к ос новному режиму работы. Если же причина, вызывающая интеисивное искрообразование на коллекторе, остается, например а результате смешения щеток с нейтральной линии, на счетчик импульсов 11 .продолжают поступать дельтаимпульсы. Счетчик импульсов заполняется импульсами выше заданного числа, что также вызывает все возрастающее ограничение энергопотребления электрической машиной, вплоть до полного, индикацию степени ограничения энергопотребления и включение аварийного сигнала. Электрическая машина аварийно выводится в режим сво-. бодного хода. Пуск электрической машины в работу станет возможным лишь после устранения причины, вызвавшей нарушение безискровой коммутации, и установки счетчика импульсов 1 в нулевое состояние с помощью блока ручной установки исходного состояния 16. Предлагаемое устройство позволяет осуществить автоматическую защиту электрической машины от короткого замыкания сети, а также индуктированной в обмотке, возбуждения ЭДС самоиндукции через вольтовую дугу на коллекторе и предотвратить разрушение машины, что повышает надежность ее эксплуатации. Формула изобретения Устройство для контроля искрообразования на коллекторе электрической машины, содержащее датчик интенсивности искрения, фильтр, выполненный с применением задатчика частоты среза, детектор, блок измерения сигнала и аппарат защиты и сигнализации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, датчик интенсивности искрения выполнен в виде антенны и расположен между коллектором и объемлюЦ им его экраном электромагнитного поля, фильтр снабжен усилителем высокой частоты, связанным с задатчиком частоты среза, блок измерения сигнала выполнен в виде счетчика импульсов, аппарат защиты и сигнализации выполнен в виде логического блока, блока регулируемого ограничения энергопотребления, индикатора степени ограничения энергопотребления и пускорегулировочного блока, причем блок регулируемого ограничения энергопотребления вторым входом соединен с пускорегулировочным блоком, а также введены амплитудный дискриминатор, импульсный усилитель, формирователь дельта-импульсов, включенные между детектором и счетчиком импульсов, и формирователь установочных импульсов, связывающий выход амплитулноп) дискриминатора и вход установки нуля счетчика импульсов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Толкунов В. П. Теория и практика коммутации машин постоянного тока. М., «Энергия, 1979, с. 80-84.
2: Брускин Д. Э. и др. Электрические машины. М., «Высшая школа, 1979, ч. 2, с. 119-121.
3. Зубков Г. А. Автоматизация и диспетчеризация на подземных рудниках цветной металлургии. М., «Недра, 1966, с. .326-327. (прототип).
