Способ диагностирования состояния коммутации коллекторных электрических машин
METHOD FOR DIAGNOSING THE STATUS OF THE COLLECTOR ELECTRIC MACHINES COMMUTATION

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено в качестве способа диагностирования причин высокого уровня искрения на коллекторе электрической машины.
Аналогом предлагаемого изобретения является устройство, содержащее последовательно соединенные бесконтактный датчик импульсов напряжения разрядов и блок формирования прямоугольных импульсов, последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов и счетчик, ко второму входу которого подключен датчик положения, а также индикатор, последовательно соединенными инвертором, первым одновибратором, первым блоком памяти, вычитателем и блоком обработки информации, а также последовательно соединенными вторым одновибратором и вторым блоком памяти, причем входы инвертора и второго одновибратора подключены к выходу формирователя прямоугольных импульсов, а вторые входы первого и второго блоков памяти подключены к выходу счетчика, выход второго блока памяти соединен со вторым входом вычитателя и со вторым входом блока обработки информации, к выходу которого подключен индикатор. Целью данного устройства является повышение точности и объективности оценки искрения и сокращение времени измерения, за счет получения информации о длительности импульсов искрения всех коллекторных пластин за один оборот якоря электрической машины. Устройство формирует информацию о времени начала каждого импульса искрения и его длительности. Полученная информации позволяет выявить причины, влияющие на ухудшение коммутации электрической машины и сформулировать рекомендации по устранению дефектов и настройке коммутации [1].
Недостатком указанного устройства является то, что оно не позволяет получать и обрабатывать статистические данные о параметрах импульсов, что затрудняет диагностирование конкретной неисправности.
Прототипом предлагаемого изобретения является устройство для измерения интенсивности искрения на коллекторе электрической машины, содержащее последовательно соединенные бесконтактный датчик импульсов напряжения дуговых разрядов, формирователь прямоугольных импульсов, инвертор, первый одновибратор, первый блок памяти и вычитатель; к выходу формирователя прямоугольных импульсов подключены последовательно соединенные второй одновибратор и второй блок памяти, причем выход второго блока памяти соединен со вторым входом вычитателя; датчик положения и генератор прямоугольных импульсов подключены соответственно к первому и второму входам счетчика, причем выход счетчика подключен ко вторым входам первого и второго блоков памяти, выходы первого и второго блоков памяти подключены к вычитателю; снабженное тремя блоками памяти, двумя блоками вычисления среднего квадратического отклонения, двумя блоками вычисления среднего значения, блоком формирования интервала измерения и блоком принятия решения; выход вычитателя соединен с третьим блоком памяти; выход третьего блока памяти соединен с первым входом блока принятия решения через последовательно соединенные первый блок вычисления среднего квадратического отклонения, четвертый блок памяти и первый блок вычисления среднего значения; выход третьего блока памяти соединен со вторым входом блока принятия решения через последовательно соединенные второй блок вычисления среднего квадратического отклонения, пятый блок памяти и второй блок вычисления среднего значения; выход датчика положения соединен с первым входом блока формирования интервала измерения, со вторыми входами первого блока вычисления среднего квадратического отклонения и вторым входом четвертого блока памяти; выход счетчика соединен со вторым входом блока формирования интервала измерения; выход блока формирования интервала измерения соединен со вторыми входами второго блока вычисления среднего квадратического отклонения и вторым входом пятого блока памяти; выход блока принятия решения соединен с индикатором. Использование предлагаемого устройства позволяет диагностировать причины высокой интенсивности искрения щеток путем выявления источников повышенного искрения и формировать рекомендации по устранению дефектов и настройке коммутации коллекторных электрических машин [2].
Недостатком указанного устройства является то, что оно получает статистические данные о параметрах импульсов искрения (среднюю интенсивность искрения и среднее квадратичное отклонение интенсивности искрения), не разделяя импульсы от секций обмотки якоря, находящиеся в различных частях паза, что затрудняет диагностирование конкретной неисправности.
Целью изобретения является повышение достоверности диагностирования состояния коммутации коллекторных электрических машин за счет повышения информативности данных, получаемых в процессе измерения и обработки параметров сигнала импульсов напряжения, обусловленных искрением под щетками.
Указанная цель достигается тем, что в способе диагностирования технического состояния коллекторно-щеточного узла электрических машин, производится измерение параметров импульсов напряжения, обусловленных искрением между электрическими щетками и коллектором, и определение средней интенсивности искрения и среднего квадратического отклонения интенсивности искрения с последующей постановкой диагноза о причинах высокой интенсивности искрения щеток; при этом секции обмотки якоря, идентично расположенные в пазах сердечника, объединяются в группы, количество которых равно отношению числа секций обмотки якоря на число пазов якоря; определение значений средней интенсивности искрения и среднего квадратического отклонения интенсивности искрения проводится для каждой полученной указанным образом группы секций обмотки якоря отдельно.
На фиг. показан пример, поясняющий объединение секций обмотки якоря в четыре группы в виде фрагмента поперечного сечения якоря коллекторной электрической машины, на котором изображены проводники секций обмотки якоря с указанием номеров групп 1-4, в которые они объединены, и сердечник якоря 5.
Предлагаемый способ диагностирования состояния коммутации коллекторных электрических машин реализуется следующим образом. Сигнал импульсов напряжения, обусловленных искрением между электрическими щетками и коллектором, записывается и обрабатывается, например, теми же устройствами, которые входят в состав прототипа. Диагностическая информация, получаемая в процессе измерений, представляет собой значения напряжений импульсов искрения и соответствующие им значения времени. Временной диапазон измерений диагностического сигнала разбивается на участки, равные периоду следования коллекторных пластин. Длина каждого такого участка равна периоду коммутации секции обмотки якоря, и на каждом из данных участков может присутствовать или отсутствовать только один импульс напряжения искрения. Далее полученным участкам поочередно присваиваются номера от 1 до N, где N - число секций обмотки якоря, приходящихся на один паз. После каждого N-го участка нумерация начинается с первого номера. Таким образом, полученные в процессе обработки сигнала параметры импульсов искрения разделяются на группы. Каждая группа параметров импульсов соответствует группе секций обмотки якоря, проводники которой расположены в пазах якоря идентично. Анализ значений параметров импульсов искрения ведется по каждой группе отдельно: определяются средняя интенсивность искрения и среднее квадратическое отклонение интенсивности искрения.
Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет диагностировать причины высокой интенсивности искрения щеток путем выявления источников повышенного искрения и формировать рекомендации по устранению дефектов и настройке коммутации коллекторных электрических машин.
Источники информации
1. Патент на полезную модель РФ №53820, МПК H01R 39/58, G01R 31/34, 2006.
2. Патент на полезную модель РФ №100679, МПК H01R 39/58, G01R 31/34, 2010.