УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИСКРЕНИЯ НА КОЛЛЕКТОРЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к устройствам, предназначенным для экспериментального исследования и контроля искрения на коллекторе.
Известно устройство для измерения интенсивности искрения на коллекторе электрической машины по длительности импульсов напряжения разрядов, содержащее датчик импульсов напряжения разрядов и блок измерения интенсивности искрения по длительности указанных импульсов, включающее последовательно соединенные усилитель, формирователь прямоугольных импульсов и индикатор, подключенный к датчику и блоку питания, блок измерения снабжен последовательно соединенными логической схемой «И», счетчиком и дешифратором, подключенными к формирователю, и генератором прямоугольных импульсов, датчиком положения и индукционным датчиком, соединенными с входом схемы «И» (Авторское свидетельство СССР №987747, кл. Н02К 13/14, 1983).
Недостатками указанного устройства являются: необходимость настройки индуктивного датчика; низкая достоверность полученных результатов, большие затраты времени, обусловленные необходимостью установки коэффициента деления для определения длительности коммутации каждой новой коллекторной пластины.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство, 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, выход второго блока памяти соединен со вторым входом вычитателя и со вторым входом блока обработки информации, к выходу которого подключен индикатор. (Патент на полезную модель РФ №53820, кл. H01R 39/58, G01R 31/34, 2006).
Недостатком указанного устройства является то, что оно не позволяет выявить причины высокой интенсивности искрения щеток электрической машины.
Высокая интенсивность искрения на коллекторе электрической машины может являться следствием дефектов электромагнитной и механической природы. Факторы электромагнитной природы в основном определяют среднее значение уровня искрения щеток электрической машины. Воздействие механических факторов приводит к изменению параметров распределения длительностей импульсов искрения по коллектору и по времени. Изменение интенсивности искрения по коллектору, повторяющееся от оборота к обороту, определяется профилем коллектора, технологическими параметрами: биением сердечника якоря, разбросом значений зазоров под добавочными полюсами, положением щеток на нейтрали, распределением пластин по окружности коллектора и другими причинами. С другой стороны, переходные режимы работы, пульсации питающего напряжения, вибрация щеток и другие воздействия приводят к изменению параметров распределения длительностей импульсов искрения по каждой коллекторной пластине во времени. Анализ параметров распределения длительностей импульсов искрения по коллектору и по времени позволяет повысить достоверность определения причин повышенного искрения и неудовлетворительной коммутации.
Целью полезной модели является диагностирование причин высокой интенсивности искрения щеток.
Указанная цель достигается тем, что устройство, 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, отличающееся тем, что дополнительно снабжено 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.
На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временная диаграмма его работы.
Датчик импульсов 1 соединен с формирователем прямоугольных импульсов 2. К выходу формирователя прямоугольных импульсов 2 подключены первый 7 и второй 8 одновибраторы, причем первый одновибратор 7 подключен через инвертор 4. Выходы первого 7 и второго 8 одновибраторов подключены соответственно к входам первого 9 и второго 11 блоков памяти. Выход датчика положения 3 соединен с первым входом счетчика 5, первым входом блока формирования интервала измерения 15, вторыми входами первого блока вычисления среднего квадратического отклонения 13 и четвертого блока памяти 16. Генератор прямоугольных импульсов 6 через счетчик 5 подключен ко вторым входам первого 9 и второго 11 блоков памяти, а также ко второму входу блока формирования интервала измерения 15. Выходы первого 9 и второго 11 блоков памяти соединены со входом третьего блока памяти 12 через вычитатель 10. Выход третьего блока памяти 12 подключен к первым входам первого 13 и второго 14 блоков вычисления среднего квадратического отклонения. Выход первого блока вычисления среднего квадратического отклонения 13 соединен с первым входом блока принятия решения 20 через последовательно соединенные четвертый блок памяти 16 и блок вычисления среднего значения 18. Выход второго блока вычисления среднего квадратического отклонения 14 соединен со вторым входом блока принятия решения 20 через последовательно соединенные пятый блок памяти 17 и блок вычисления среднего значения 19. Выход блока принятия решения 20 соединен с индикатором 21.
Устройство работает следующим образом.
Датчик 1 устройства закрепляют у искрящего края рабочей щетки на коллекторе. Импульсы напряжения разрядов (точка "а" на фиг.2) поступают от датчика 1 в блок формирования прямоугольных импульсов 2, в котором происходит их усиление и формирование прямоугольных импульсов (точка "б"), с длительностью, равной длительности импульсов напряжения разрядов. Эти импульсы поступают на инвертор 4 и второй одновибратор 8. Импульсы с выхода инвертора 4 (точка "в") подаются на вход первого одновибратора 7. Таким образом, второй одновибратор 8 формирует управляющий импульс в момент начала импульса искрения (точка "г"), а первый одновибратор 7 - в момент его окончания (точка "д"). Далее полученные управляющее импульсы поступают на входы блоков памяти 11 и 9 соответственно. Датчик положения 3 фиксирует начало оборота и формирует управляющий сигнал разрешения счета импульсов (точка "е"), поступающих от генератора прямоугольных импульсов 6 (точка "ж"), на счетчик 5. Код, соответствующий текущему значению времени, с выхода счетчика 5 поступает в блоки памяти 9 и 11, и в момент появления управляющего сигнала от второго одновибратора 8, значение времени начала импульса искрения записывается во второй блок памяти 11. Аналогично по управляющему сигналу от первого одновибратора 7, в первый блок памяти 9 записывается значение времени окончания импульса искрения. Далее записанная информация о времени начала и окончания импульса искрения поступает на вход вычитателя 10, который на ее основании формирует значение длительности импульсов искрения. Аналогично формируется информация о последующих импульсах искрения, до момента прихода второго импульса от датчика положения 3. Информация с выхода вычитателя 10 о длительности импульсов накапливается в третьем блоке памяти 12, откуда поступает в первый 13 и второй 14 блоки вычисления среднего квадратического отклонения. Рассчитанные значения среднего квадратического отклонения длительностей импульсов искрения за несколько оборотов якоря накапливаются в четвертом блоке памяти 16 и усредняются в блоке 18, что позволяет сформировать значение среднего квадратического отклонения длительностей импульсов искрения по коллектору. В блоке 14 производится вычисление значения среднего квадратического отклонения длительности импульсов искрения по каждой отдельной коллекторной пластине за временной промежуток, определяемый блоком формирования интервала измерения 15, работающего по сигналу от датчика положения 3 и счетчика 5. Вычисленные значения среднего квадратического отклонения накапливаются в пятом блоке памяти 17 и затем производится их усреднение в блоке 19 по всем искрящим коллекторным пластинам во времени. На индикаторе 21 отображается информация, поступающая с выхода блока принятия решения 20.
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.