УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ РАБОТЫ КОЛЛЕКТОРНО-ЩЕТОЧНОГО УЗЛА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при коммутационных испытаниях коллекторных электрических машин.
Известен способ контроля работы коллекторно-щеточного узла и устройство электродвигателя, его реализующее. При реализации способа измеряют с помощью соответствующих вольтметров пиковое и средневыпрямленное значение пульсаций напряжения в скользящем контакте, формируют сигнал, пропорциональный их отношению, сравнивают его с сигналом уставки, соответствующим нормальному состоянию скользящего контакта и отношению пикового и средневыпрямленного значений пульсаций переходного напряжения, и по разнице указанных сигналов судят о состоянии скользящего контакта. (Авторское свидетельство СССР №640396, кл. Н02К 13/14, 1978).
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 последовательно соединенные датчик импульсов разряда, блок
формирования прямоугольных импульсов и интегратор со сбросом. К выходу интегратора параллельно подключены последовательно соединенные компараторы электрических сигналов, логические схемы ИЛИ и блоки памяти с блоками индикации. Устройство также содержит блок усреднения, подключенный к выходу блока формирования прямоугольных импульсов, к выходу которого подключены параллельно пороговые устройства, выходы которых подключены ко вторым входам схем ИЛИ. При реализации способа с использованием известного устройства одновременно измеряют и сравнивают с сигналами уставки длительность импульсов разрядов на каждой искрящей ламели коллектора и среднее значение их длительности в единицу времени. Оценку состояния скользящего контакта производят по наибольшему сигналу из результатов сравнения. (Авторское свидетельство СССР №970570, кл. Н02К 13/14, G01R 31/34, 1982).
∂
p
∂
p
Недостатком указанного устройства является низкая достоверность оценки износа щеток при сравнительных испытаниях однотипных машин в условиях массового производства. Это объясняется следующим: износ контактной пары зависит от количества электричества, прошедшего через дугу: , где τ - длительность дугового разряда, i - ток разрыва, определяемый как: . Напряжение дуги U зависит от материалов контакта и остается практически неизменным во время горения дуги. В однотипных машинах величина индуктивности коммутируемой секции L неизменна, а применяемая марка щетки одна и та же, следовательно, длительность дугового разряда однозначно определяет количество электричества, прошедшего через коммутационную дугу:  и , где k - коэффициент пропорциональности. В свою очередь износ щеток зависит от интенсивности разрядов на всех
ламелях коллектора и определяется суммарным значением количества электричества дуг, выделяющихся на коллекторе в единицу времени: , где T - время усреднения; обозначив  - среднеинтегральное значение длительностей дуговых импульсов в единицу времени, получим  Таким образом, интенсивность износа щеток зависит как от среднеинтегрального значения длительности дуговых разрядов , так и от их числа N. Число искрящих пластин может изменяться от машины к машине, вследствие неидентичности коммутации щеточных бракетов и секции обмотки якоря, вызванной технологическими отклонениями при изготовлении. Поэтому при одном и том же среднеинтегральном значении длительности дуговых разрядов износ щеток у испытуемых машин может различаться.
Целью полезной модели является повышение достоверности контроля однотипных машин в условиях массового производства.
Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее последовательно соединенные датчик импульсов разряда, блок формирования прямоугольных импульсов, интегратор со сбросом и включенные параллельно на его выход компараторы электрических сигналов, логические схемы ИЛИ и блоки памяти с блоками индикации, а также блок усреднения, к выходу которого подключены параллельно пороговые устройства, выходы которых подключены ко вторым входам схем ИЛИ, вход блока усреднения соединен с выходом блока формирования прямоугольных импульсов, дополнительно снабжено блоком перемножения, причем выход интегратора подключен к компараторам через блок перемножения, второй вход которого соединен с блоком усреднения, а входы управляемых пороговых устройств подключены к выходу блока формирования прямоугольных импульсов.
При реализации предлагаемого способа контроля работы коллекторно-щеточного узла электрической машины одновременно измеряют и сравнивают с сигналами уставки максимальную длительность разрядов за оборот и произведение средней и среднеинтегральной длительности разрядов. Первая величина характеризует ресурс коллектора, а произведение характеризует ресурс щеток. Оценку качества коммутации производят по наибольшему сигналу из результатов сравнения. Данная оценка характеризует надежность работы коллекторно-щеточного узла и учитывает все виды причин нарушения коммутации: как электромагнитные, так и механические.
На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит датчик импульсов 1, блок формирования прямоугольных импульсов 2, интегратор со сбросом 3, блок усреднения 4, блок перемножения 5 и 3-параллельных канала классификации состояния коллекторно-щеточного узла, каждый из которых состоит из амплитудного компаратора 6, управляемого порогового устройства 7 и последовательно соединенных логической схемы ИЛИ 8, блока памяти 9 и блока индикации 10.
Датчик импульсов напряжения разрядов 1 через блок формирования прямоугольных импульсов 2 соединен с блоком усреднения 4 и интегратором со сбросом 3. Выходы интегратора 3 и блока усреднения 4 подключены к входам блока перемножения 5, к выходу которого подключены компараторы 6. Входы управляемых пороговых устройств 7 объединены и подключены к выходу блока формирования прямоугольных импульсов 2. Первые входы схем ИЛИ 8 подключены к соответствующему компаратору 6, а вторые входы схем ИЛИ 8 подключены к соответствующему пороговому устройству 7.
Устройство работает следующим образом.
Датчик 1 устройства закрепляют у искрящего края рабочей щетки на коллекторе. Импульсы напряжения разрядов подаются от датчика 1 в блок
формирования прямоугольных импульсов 2, в котором происходит их усиление и формирование прямоугольных импульсов с длительностью, равной длительности импульсов напряжения разрядов. Эти импульсы поступают на управляемые пороговые устройства 7 и на интегратор со сбросом 3 и блок усреднения 4, которые формируют сигналы, пропорциональные соответственно длительности каждого импульса разряда и среднему значению их длительности в единицу времени. Сигналы с выхода интегратора со сбросом 3 и блока усреднения 4 подаются на входы блока перемножения 5, на выходе которого формируется сигнал пропорциональный произведению средней и среднеинтегральной длительности, который поступает на входы компараторов 6, на вторые входы которых подано опорное напряжение. В компараторах 6 и управляемых пороговых устройствах 7 происходит сравнение сформированных сигналов с сигналами уставки (опорные напряжения и пороги устройств 7), значения которых различны и соответствуют границе нормального состояния коллекторно-щеточного узла для каждого канала классификации состояния. Результаты сравнения с выходов компараторов 6 и пороговых устройств 7 поступают на входы соответствующих логических схем ИЛИ 8. Если хотя бы на одном из входов схем ИЛИ 8 присутствует напряжение активного уровня, то на ее выходе сформируется сигнал, инициализирующий запись в блок памяти 9 и срабатывание индикаторного элемента 10. Величины опорных напряжений компараторов 6 и пороговых уровней устройств 7 регулируются при градуировке прибора с помощью генератора импульсов.
Индикаторные элементы каждого канала классификации состояния коллекторно-щеточного узла установлены на лицевой панели устройства и имеют условные обозначения 1 1/4, 1 1/2, 2. Оценка состояния скользящего контакта осуществляется по максимальному значению из результатов сравнения, т.е. если не сработал ни один из индикаторных элементов - состояние скользящего контакта 1, если сработал индикаторный элемент 1 1/4 - состояние скользящего контакта 1 1/4, если сработали
индикаторные элементы 1 1/4, 1 1/2 - состояние скользящего контакта 1 1/2, если сработали все индикаторные элементы - состояние скользящего контакта 2.
Предложенное устройство имеет повышенную достоверность контроля состояния скользящего контакта у однотипных машин в условиях массового производства, так как оценка по данному способу позволяет учитывать неидентичность коммутационных циклов.