Устройство для контроля коммутации электрической машины Советский патент 1982 года по МПК G01R31/34 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для оценки ускоренной и замедленной коммутации электрических машин постоянного тока.

Известно устройство,действие которого основано на количественной регистрации светового эффекта под набегающим и сбегающим краем щетки, например ИИ-1, ИСИ-1 1.

Такой фотоэлектрический индикатор имеет следующие недостатки: фотоэлементы не в состоянии обнаружить искрение, локализованное под щеткой, кроме того, показания индикатора зависят не только от интенсивности излучения светового источника, но и от взаимного расположения источника и элемента.

Известно также устройство для оценки интенсивности искрения, содержащее в качестве чувствительного элемента фотодатчик, перед которым устанавливается светофильтр, выделяющий спектр паров меди (если искрение происходит у сбегающего края щетки и блок принятия решения (если в отфильтрованном сигнале спектра паров меди нет, принимается решение о на- . личии иск;.ения у набегающего края щетки) Г2.

Данное устройство не позволяет добиться приемлемой точности измерения, так как наличие и отсутствие спектра паров меди зависит от интенсивности искрения, и при слабом искрении (степень искрения 1,5 балла), которое со временем может приобрести прогрессирующий характер, спектр паров меди не регистрируется. Этот недостаток обусловлен тем, что испарение меди зависит от среднего значения выделяющейся энергии, которая в свою очередь связана с интенсивностью искрения. Другими словами, пары, меди являются тем инерционным звеном (из-за связи с тепловой энергией), которое не позволяет осуществить измерения с требуемой точностью. Кроме того, в некоторых типах электрических машин (авиационные) искрение под набегающим и сбегающим краями щеток не дает однозначного ответа о типе коммутации (ускоренная, нормальная, замедленная), так как авиационные электрические машины работают с большими линейными нагрузками, Известно устройство для контроля коммутации электрической машины, со держащее датчик радиосигналов, блок радиофильтров и блок индикации 3 Недостатком его является малая точность и невозможность выявления вида коммутации. Цель изобретения - повышение точ ности выявления ускоренной и замедле ной коммутации машины. Поставленная цель достигается те что устройство снабжено интегратора ми, блок фильтров выполнен в виде набора настроенных на разную частоту полосовых фильтров, выходы которых подключены к соответствующим интегр торам, а блок индикации содержит наборы схем сравнения, схем опорных сигналов и дешифратор, каждая из схе сравнения подключена одним входом к соответствующему интегратору,о а другим входом - ксхеме опорных сигналов, а выходы схем сравнения соединены с входами дешифратора. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для контроля коммутации, на фиг. 2 - один из каналов блока индикации; на фиг. 3 энергетические спектры радиопомех, излучаемых областью щетка-коллектор, на фиг. таблица вероятностей правильного обнаружения типов коммутации по данным экспериментальной проверки} на фиг. 5 фрагменты таблицы истиннос ти спектров. Устройство для контроля коммутации содержит датчик 1, принимающий электромагнитные колебания - радиопомехи, полосовые радиофильтры 2 с интеграторами, которые осуществляют квантование по частоте и усреднение по амплитуде, блок 3 индикации, осуществляющий сравнение принятого и априорно известного сигнала радиопомехи при разных видах коммутации. Блок 3 индикации состоит из схемы k опорных сигналов, схем 5 сравнения, принятого и опорного сигнала, дешифратора б, который принимает решение о виде неисправности. На фиг. 3 кривая 7 относится к нормальной коммутации, 8 - к замедленной, 9 - к ускоренной коммутации. Схема 5 сравнения содержит переключатель 10 с положениями 11 и 12 переключения и пороговый элемент 13, а блок опорных сигналов А - потенциометр 14 установки опорного напряжения, нуль-индикатор 15, предназначенный для точного измерения уровня совпадения опорного напряжения. (с 14) и сигнала помехи от машины с темной коммутацией и элемент сравнения 16. Устройство работает следующим образом. Область щетка-коллектор излучает помеховые радиосигналы. Из кривых видно, что корреляция форм, спектров помехи при различных видах коммутации наиболее высокая в полосе частот 560-980 кГц и в диапазоне.частот 0-1100 кГц. На других участках диапазона радиочастот указанная зависимость менее четкая. Поэтому фильтрацию форм спектров принимаемых помех следует осуществлять в ограниченном и строго определенном диапазоне частот. Датчик 1, осуществляющий прием радиопомех, располагают в непосредственной близости от щетки. Принятый сигнал поступает в п -полосовые фильтры с интеграторами 2. Полосовые фильтры с интеграторами 2 квантуют принятый сигнал по частоте, детектируют, вводят в квадрат и Интегрируют. Число полосовых фильтров равно числу частотных участков, на которые разбивается частотный диапазон энергетического спектра, где установлена наибольшая зависимость форкы спектра помехи от типа коммутации в электрической машине. С выходов интеграторов 2 усредненный сигнал поступает в блок 3 индикации, где осуществляется сравнение принятого и известного сигнала радиопомехи. На выходе интегратора 2 каждого канала выделяется сигнал, сосредоточенный в полосе частот, равной полосе пропускания полосового фильтра. Сигнал с выхода интегратора 2 поступает через переключатель 10 в положении П на вход пороговых элементов 13 схемы 5 сравнения режим определения коммутации и в положении 12 - на вход схемы i опорных сигналов режим подготовки устройства к работе и установки опорного напряжения. В качестве опорного (сравнивающего) спектра выбирается спектр помехи при темной коммутации, эк вивалентные уровни которой (эквивалентные амплитуды) на каждом квантованном частотном участке используются в качестве порога сравнения.

При установке переключателя 10 в положение 11 опорное напряжение с потенциометра подается на пороговый элемент 13 схемы 5 сравнения, который выдает результат сравнения в виде напряжения логической 1 или О Если уровень напряжения принятого помехового сигнала больше опорного,

то пороговый элемент 13 выдает 1, если меньше,то - 0. Результат сравнения подается в дешифратор 6, собраный на микросхемах tH-HE. Дешифратор 6 срабатывает в том случае, если на его входы поступают напря ;;ения, соответствующие О или 1 с друпих каналов. Логика принятия решения дешифратором 6 формируется в соответствии с таблицей истинности спектров (фиг. 5). Сигналы с различных схем дешифратора 6 сигнализируют о различных видах коммутации в электрической машине.

Эффективность работы предлагаемого устройства оценена с помощью натурных испытаний и моделированием на ЭВМ. Получена хорошая сходимость результатов оценки коммутации. О&общенные данные приведены на фиг. . Из приведенных данных видно, что усредненная вероятность определения типа коммутации с помощью предлагаемого устройства 0,,9б.

Использование предлагаемого устро ства возможно бла°годаря обнаруженной зависимости энергетического спектра радиопомех, излучаемых участком щетка-коллектор работающей электрической машины, от вида коммутации.

Использование устройства для оценки ускоренной и замедленной коммутации позволяет автоматически определить вид коммутаций, что повышает объекти вный фактор измерений, кроме того, оценка коммутации производится при всех степенях искрения щеток, начиная с минимальной темной конмутации.

По сравнению с известным томность измерения увеличивается на 0-50%, что объясняется использованием оптимальной обработки сигнала, при которой в качестве критерия выступает не амплитуда сигнала, а более тонкая его характеристика - форма энергетического спектра.

Повышение точности измерения на Q-SQ% приводит к принятию своевременных мер по повышению надежности работы электрических машин. Так, например, для авиационных преобразователей типа ПО-750А увеличениеточности измерения на tO-50 пр Тводит к увеличению времени безотказной работы на 10-15%. что в конечном счете равносильно снижению стоимости данного агрегата.

Формула изобретения

Устройство для контроля коммутации электрической машины, содержащее датчик радиосигналов, блок радиофильтров, и блок индикации, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности выявления ускоренной и замедленной коммутации машины, оно снабжено интеграторами, блок фильтров выполнен в виде набора настроенных на разную частоту полосовых фильтров, выходы которых подключены к соответствующим интеграторам, а блок индикации содержит наборы схем сравнения, схем опорных сигналов и дешифратор, каждая из схем сравнения подключена одним входом к соответствующему интегратору, а другим входом - к схеме опорных сигналов, а выходы схем сравнения соединены с входами дешифратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Толкунов В.П. Теория и практика коммутации машин пЬстоянного тока М., Энергия, 1979.

2.Авторское свидетельство СССР N575731, кл. Н 02 К 13/Т, 197.

3.Ермолин Н.П. Электрические машины. М., Высшая школа, 1975. с.996.

4in

CutttMe 9нжвва ниmnfaiHOfe

Сигнале

видений

мднюцви

Фиг. 2

Ю20

(rgyiMAfiJ

30fiO

Частота

Фи&.3

Критерий оценки

Вероятность oSHapyJKCHUp mtrnff коммуfпat/ vu

Вид коммутации

Ускоренная

Замедленная

O.dZ

0.91

.

.5