Устройство контроля работы щеточноколлекторного узла электрической машины Советский патент 1982 года по МПК H02K13/14 G01R31/34 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано преимущественно пр коммутационных испытаниях коллекторных электрических машин. Известен способ контроля работы щеточноколлекторного узла и устройство электродвиг теля постоянного тока, его реализующее. При рюализации способа измеряют с помощью соот ветствующих вольтметров пиковое и средневьшрямленное значение пульсаций напряжения в скользящем контакте, формируют сигнал, пропорциональный их отношению, сравнивают его с сигналом установки, соответствующим нормальному состоянию скользящего контакта и отношению пикового и сред невьшрямленного значений пульсаций переходного напряжения, и по разнице указанных сигналов судят о состоянии скользящего контакта 1. Недостаток данного устройства - слабая зависимость интенсивности искрения и износа контактной пары от амплитуды пульсации переходного напряжения скользящего контакта Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее датчик импульсов напряжения разрядов и блок измерения и оценки интенсивности искрюния по длительности указанных импульсов, подключаемый к датчику и блоку питания. Блок измерения и оценки содержит последовательно соединенные усилитель электрических импульсов, инвертор, щунтированный двухпозицнонным переключателем, формирователь прямоугольных . импульсов, генератор пилообразного напряжения, вьшолнешюго по схеме интегратора со сбросом, и параллельные цепи из последовательно включенных амплитудного компаратора электрических сигналов, триггера, снабженного ждущим мультивибратором, электронного ключа и индикатора, например лампочки. При реализации способа с использованием известного устройства формируют сигнал, пропорциональный длительности каждого импульса разряда, сравнивают его с сигналами уставки, соответствующими максимальным длительностям импульсов разрядов и определенным классам искрения по щкале

3970570

ОСТ 173-74, и по разнице указанного сигала от сигнала уставки оценивают интенсивость искрения и состояние щеточно-коллекторого узла электрических машин 2.

Недостатком указанного устройства явля- j ется слабая связь контролируемого сигнала с состоянием и надежностью работы щеточного аппарата. Скорость износа щетки зависит от интегрального значения длительности (энергии) импульсов разрядов в единицу времени, Q а согласно теории надежности вероятность безотказной работы определяется как ресурсом коллектора, так и щеток. Оценка состояния щеточно-коллекторного узла по этому способу будет верна и определяет состояние и надеж- 5 ность его, когда на одной-двух пластинах коллектора наблюдается интенсивное искрение по механическим причинам, и слабое искрение - на остальных пластинах. При обычно встречающемся удовлетворительном MexaHH iecKOMj состоянии коллектора и щеточного аппарата нарушение токосъема определяется дефектами электромагнитного характера (настройка дополнительных полюсов, смещение щеток с нейтралн и т.д.) и ресурс коллектора опреде- 25 ляется также по средней величине даительности импульсов разрядов на искря цих пластинах.

Цель изобретения - повьппение достоверности контроля.ч Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения интенсивности искрения на коллекторе электрической мащины по длительности импульсов разрядов, содержащее последовательно соединенные бесконтактный датчик импульсов напряжения разрядов, блок формирования прямоугольных импульсов, интегратор со сбросом и включенные параллельно на его выход несколько компараторов электрических сигналов и блоков индикации с блоками памяти и схему соединения между ними, введены блок усреднения, управляемые пороговые устройства, последовательно соединенные со схемами ИЛИ, вторые входы которых подключены независимо к кажл,ому из компараторов, а выходы - к блокам памяти индикаторов, входы управляемых пороговых устройств объединены и подключены через блок усреднения к выходу блока формирования прямоугольных импульсов.

При реализации предлагаемого способа контроля работы щеточно-коллекторного узла электрической машины одновременно щмеряют и сравнивают с сигналами уставки длительность импульсов разрядов на каждой искрящей ла- 55 мели коллектора и среднее значение их длительности в единицу времени. Оценку состояния скользящего контакта производят по на4

ибольшему сигналу из результатов сравнения. Сигналы уставки соответствуют границе нормального состояния щетотао-коллекторного узла, максимальной и средней длительности импульсов разрядов на коллекторе.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство состоит из бесконтактного датчика 1 импульсов напряжения, блока 2 формирования прямоугольных импульсов, интегратора 3 со сбросом, блока 4 усреднения и I п-параллельных каналов классификации со|стояния щеточно-коллекторного узла, каждый из которых состоит из амплитудного компарттора 5, управляемого порогового устройства 6 и последовательно соединенных лог1гческой схемы 7 ИЛИ, блока 8 памяти и блока 9 ивдикаиии.

Бесконтактный датчик 1 импульсов напряжения разрядов через блок 2 формирования прямоугольных импульсов соединен с блоком 4 усреднения и интегратором 3 со сбросом на выходе которого включены компараторы 5. Входы управляемых пороговых устройств 6 объединены и подключены к блоку 4 усреднения. Каждый из входов двух входных схем 7 ИЛИ подключен независимо к соответствующему компаратору 5 и управляемому пороговому устройству 6.

Конструктивно устрюйство выполнено в виде блока измерения и оценки, в корпусе которого размещены все элементы, и датчика импульсов напряжения разрядов, закрепленного в наконечнике штанги-держателя, выполненной из диэлектрического материала, от датчика через штангу пропущен коаксиальный кабель для присоединения датчика к прибору. На переднюю панель вьшесены индикаторные лампочки всех каналов классификации состояния щеточно-коллекторного узла, кнопка Сброс и тумблер включения прибора в сеть. На заднюю стенку корпуса выведены разъемы для подключения кабеля питания и цифровой вычислительной мащины (1ДВМ).

Устройство работает следз ощим образом.

Датчик 1 устройства закрепляют у искрящего края рабочей щетки на коллекторе. Импульсы напряжения разрядов подаются с помощью датчика 1 в блок 2 формирования прямугольных импульсов, в котором происходит их усиление и формирование прямоугольных импульсов с длительностью, равной длительности импульсов напряжения разрядов. Эти импутшсы поступают на интегратор 3 со сбросом и блок 4 усреднения, которые формируют сигналы, пропорциональные соответственно длительности каждого импульса разряда и среднему значению их длителььюсти в единицу времени. С выхода интегратора 3 со сбросом пилообразные импульсы поступают на

входы компараторов 5, на вторые входы которых подано опорное напряжение. С выхода блока 4 усреднения напряжение поступает на управляемые пороговые устройства 6. В компараторах и управляемых пороговых устройств 6 происходит сравнение упомянутых сформированных сигналов с сигналами уставки (опорные напряжения и пороги устройств 6), величины которых различны и соответствуют максимальной и средней длительности в единицу времени импульсов разрядов и границе нормального состояния щеточно-коллекторного узла для каждого канала его классификации. Результаты сравнення с выходов компараторов 5 и пороговых устройств 6 поступают на входы соответствующих логических схем 7 ИЛИ. Если хотя бы на одном из входов схем 7 ИЛИ будет напряжение, то на ее выходе появится сигнал, вызывающий срабатывание блока 8 памяти и загорание индикаторной

лампочки 9. Данный сигнал может также регистрироваться в памяти ЦВМ, подключаемой соединительным кабелем к прибору. Установка блоков 8 памяти в исходное состояние осуществляется в ручном режиме кнопкой Сброс в автоматическом режиме сигналом Начало измерения с ЦВМ. Величина опорного напря жения и порога устройств 6 регулируется il при градуировке прибора с помощью генератора импульсов.

Индикаторные лампочки каждого канала классификации состояния щеточно-коллекторного узла установлены на лицевой панели устройства и имеют условные обозначения 1 1/4, 1 1/2, 2. Оценка состояния скользящего контакта осуществтргется по максимальному значению из результатов сравнения, т.е. если не горит ни одна лампочка - состояние скользящего контакта 1, если горит одна лампочка I 1/4 - состояние скользящего контакта 1 1/4, если горят лампочки 1 1/4, 1 1/2 - состояние скользящего контакта 1 1/2

если горят все лампочки - состоя1гие контакта 2.

Использование предлагаемого устройства обеспеч1шает по сравнению с существующими повьциение достоверности контроля состояния скользящего контакта, так как опенка по данному способу зачитывает все виды (электромагнитные и механические) дефектов, определяющих интенсивность искрения и связана с надежностью работы и коллектора и щеток.

Формула изобретения

Устройство контрюля работы щеточно-коллекторного узла электрической маашны, содержащее последовательно соединенные бесконтактный датчик импульсов напряже1шя разрядов, блок формирования прямоугольных импульсов, интегратор со сбросом и включенные параллельно на его вход компараторы электрических сигналов и блоки шщикации с блока ш памяти и схему соединений между ними, отличающееся тем, что, с целью повыщения достоверности контроля, оно снабжено блоком усреднения, управляемыми пороговыми устройствами, последовательно соединенными со схемами ИЛИ, вторые входы которых подключены независимо к каждому из компараторов, а выходы - к блокам памяти индикаторов, входы управляемых пороговых устройств объед1а1ены и подключены через блок усреднения к выходу блока формирования прямоугольных импульсов.

Источники 1шформации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 640396, кл. Н 02 К 13/14 1978.

2.Авторское свидетельство СССР №522535, кл. Н 02 К 13/14 1973.