Способ контроля состояния коммутации электрических машин постоянного тока
METHOD FOR MONITORING SWITCHING STATE OF DIRECT-CURRENT ELECTRIC MACHINES

Изобретение относится к области электромеханики, и может быть использовано для настройки коммутации коллекторных электрических машин.
Аналогом предлагаемого изобретения является способ диагностирования состояния коммутации коллекторных электрических машин, в котором используют визуальное наблюдение искрения у сбегающего края электрической щетки на коллекторе электрической машины и оценивают состояние коммутации в коллекторно-щеточном узле (ГОСТ 183-74 «Машины электрические вращающиеся. Общие технические условия»).
Недостатком данного способа является низкая достоверность оценки коммутации ввиду субъективности визуальной оценки искрения в условиях световых помех, создаваемых источниками внешнего искусственного освещения.
Аналогом предлагаемого изобретения является устройство для диагностики состояния коммутации коллекторной электрической машины, основанное на визуальном наблюдении световых импульсов искрения на каждой коллекторной пластине, содержащее оптический синхронизатор, электрически связанные между собой фотоэлектрический преобразователь, усилитель, электронный регистрирующий прибор, при этом коллектор электрической машины под сбегающим краем щетки, оптический синхронизатор и оптический вход фотоэлектрического преобразователя связаны оптически, снабженное системой управления оптическим синхронизатором, содержащей электрический датчик синхронизации положения коллектора, устройство регулируемой задержки импульсов и импульсный усилитель, при этом выход датчика синхронизации положения коллектора подключен к входу устройства регулируемой задержки импульсов синхронизации, выход которого соединен с входом импульсного усилителя, а оптический синхронизатор представляет собой электрооптический амплитудный модулятор света, электроды которого соединены с выходом импульсного усилителя (Патент РФ на изобретение №2383030, МПК G01R 31/34, Н02К 13/14, H01R 39/58).
Недостатком данного устройства является низкая достоверность оценки состояния коммутации в условиях световых помех, создаваемых источниками внешнего искусственного освещения.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство диагностирования состояния коммутации коллекторных электрических машин, осуществляющее регистрацию параметров световых импульсов при искрении в виде электрических сигналов, при этом устройство содержит фотоэлектрический преобразователь, усилитель, электронный осциллограф и синхронизатор. Синхронизатор представляет собой импульсный источник света с регулируемой частотой световых вспышек (Толкунов В.П. Теория и практика коммутации машин постоянного тока. - М.: Энергия, 1979. - С. 81).
Недостатком данного устройства является низкая достоверность диагностирования состояния коммутации в условиях световых помех, создаваемых источниками внешнего искусственного освещения.
Целью изобретения является повышение достоверности диагностирования состояния коммутации коллекторных электрических машин в условиях световых помех, создаваемых источниками внешнего искусственного освещения.
Данная цель достигается за счет того, что, как и в известном способе диагностирования состояния коммутации коллекторных электрических машин производят регистрацию параметров световых импульсов при искрении в виде электрических сигналов с помощью фотоэлектрического преобразователя видимого излучения, при этом дополнительно осуществляют регистрацию электрических сигналов от фотоэлектрического преобразователя ультрафиолетового излучения, а регистрацию параметров световых импульсов видимого излучения при искрении производят в интервалы времени, соответствующие моментам появления электрических сигналов от фотоэлектрического преобразователя ультрафиолетового излучения.
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение достоверности диагностирования состояния коммутации коллекторных электрических машин за счет повышения помехоустойчивости регистрации параметров световых импульсов при наличии искрения у сбегающего края щетки в условиях световых помех, создаваемых источниками внешнего искусственного освещения. Технический результат достигается за счет того, что производят дополнительную регистрацию электрических сигналов от фотоэлектрического преобразователя ультрафиолетового излучения, при этом регистрацию параметров световых импульсов от фотоэлектрического преобразователя видимого излучения осуществляют в интервалы времени, соответствующие моментам появления электрических сигналов от фотоэлектрического преобразователя ультрафиолетового излучения.
На фиг. 1 приведена схема устройства, реализующего способ контроля состояния коммутации электрических машин постоянного тока при искрении в условиях световых помех, создаваемых источниками внешнего искусственного освещения.
На фиг. 2 приведена временная диаграмма работы устройства, реализующего предлагаемый способ контроля состояния коммутации.
1
2
1
Устройство, реализующее предлагаемый способ контроля состояния коммутации электрических машин постоянного тока при искрении в условиях световых помех, создаваемых источниками внешнего искусственного освещения, производит регистрацию излучения, возникающего между коллекторными пластинами якоря испытуемой коллекторной электрической машины 1 и сбегающего края щетки 2, и содержащего видимую (длина волны λ) и ультрафиолетовую (длина волны λ) составляющие излучения. Устройство содержит: фотоэлектрические преобразователи видимого 3 и ультрафиолетового 5 излучения, усилители 4 и 6, аналоговый ключ 7, содержащий схему управления, электронный осциллограф 8. Источник внешнего искусственного освещения имеет длину волны λ, соответствующую видимой области спектра.
Устройство, реализующее предлагаемый способ контроля состояния коммутации коллекторных электрических машин в условиях световых помех, создаваемых источниками внешнего искусственного освещения, функционирует следующим образом. Световые импульсы искрения, формирующиеся у сбегающего края электрической щетки 2 коллекторной электрической машины с якорем 1, одновременно поступают на два фотоэлектрических преобразователя, один из которых имеет максимальную спектральную чувствительность в видимой области спектра (блок 3), другой - в ультрафиолетовой области спектра (блок 5); на оба фотоэлектрических преобразователя поступает излучение от источника внешнего искусственного освещения, спектральная характеристика которого соответствует видимой области спектра. Видимое излучение преобразуется в электрический сигнал с помощью фотоэлектрического преобразователя видимого излучения 3, усиливается в блоке 4 и подается на аналоговый вход ключа 7. Электрические сигналы от фотоэлектрического преобразователя ультрафиолетового излучения 5 усиливаются усилителем 6 и подаются на управляющий вход аналогового ключа 7. В моменты времени, когда импульсы искрения вызывают появление электрической дуги у сбегающего края щетки коллекторной электрической машины, появляется ультрафиолетовое излучение, и вызывают открывание аналогового ключа 7, разрешающего прохождение сигнала от усилителя 4 на электронный осциллограф 8. В моменты времени, когда искрение у сбегающего края щетки коллекторной электрической машины отсутствует, на выходе фотоэлектрического преобразователя ультрафиолетового излучения 5 и на выходе усилителя 6 присутствует нулевой потенциал, который поступает на управляющий вход аналогового ключа 7 и закрывает ключ, что препятствует прохождению электрических сигналов от фотоэлектрического преобразователя видимого излучения 3 через усилитель 4 и ключ 7 на электронный осциллограф 8. На временной диаграмме (см. фиг. 2) показаны электрические сигналы на аналоговом входе (диаграмма А), управляющем входе (диаграмма Б) и на выходе (диаграмма В) аналогового ключа 7. В результате реализации способа электрические сигналы, соответствующие видимому искрению, подаются на вход электронного осциллографа 8 только в случае одновременного появления электрических сигналов от фотоэлектрических преобразователей видимого 3 и ультрафиолетового 5 излучения, что позволяет снизить влияние световых помех, создаваемых источниками внешнего искусственного освещения, на результаты регистрации параметров световых импульсов при диагностировании состояния коммутации коллекторных электрических машин.
Преимуществом предлагаемого способа является повышение достоверности диагностирования состояния коммутации коллекторных электрических машин за счет повышения помехоустойчивости регистрации световых импульсов у сбегающего края электрической щетки в условиях световых помех, создаваемых источниками внешнего искусственного освещения.