Способ измерения вибрационных характеристик коллекторных электродвигателей и устройство для его реализации
METHOD FOR MEASURING VIBRATION CHARACTERISTICS OF COMMUTATOR ELECTRIC MOTORS AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Предложены способ и устройство, которые относятся к измерительной технике и могут быть использованы в области машиностроения для измерения механических резонансов обмоток коллекторных двигателей постоянного и пульсирующего тока. Сущность предложенного заключается в том, что на обмотки коллекторного двигателя подается переменное напряжение с переменной частотой, а в это время, с помощью вибродатчиков, снимаются вибрационные характеристики.
Известен наиболее близкий аналог, а именно способ акустической диагностики изоляции (патент RU 2436081 С1), заключающийся в том, что генерируются синусоидальные электрические колебания заданной частоты, которые прикладывают к обмотке статора асинхронного электродвигателя так, чтобы в обмотке статора электродвигателя протекал ток величиной 1 ампер, принимают акустические колебания с поверхности корпуса статора асинхронного электродвигателя, преобразуют их в электрические колебания. Данный способ обладает следующим недостатком: малая чувствительность, так как измерения производятся непосредственно с корпуса электродвигателя, а корпус в некотором плане является экранирующим элементом.
Основной задачей данного способа является измерение вибрационных характеристик коллекторных электродвигателей. С генератора тока на обмотку возбуждения подается постоянный ток, а на обмотку ротора - переменное напряжение с изменяемой частотой. В это время на обмотках ротора проводят измерение с помощью вибродатчика, сигнал с которого попадает на аналогово-цифровой преобразователь микроконтроллера, который преобразует сигнал в цифровой код, а в дальнейшем обрабатывает встроенным программным обеспечением. На основе полученных данных строят спектр виброускорения (см. фиг. 1).
Для реализации способа предлагается следующее устройство, состоящее из следующих функциональных блоков (см. фиг. 2):
- источника питания мостовой схемы 1;
- генератора постоянного тока 2, позволяющего задавать постоянный ток на обмотке возбуждения двигателя;
- коллекторный электродвигатель 3;
- мостовой схемы 4, выполненной на силовых транзисторах, в одну диагональ подключенной к источнику питания 1, а в другую - к обмоткам якоря коллекторного двигателя 3;
- блока управления стендом 5, основанном на микроконтроллере, предназначенного для управления мостовой схемой, приема информации с датчика вибрации, фильтрации сигнала с использованием методов цифровой обработки сигнала и вывода информации на ПК;
- датчика вибрации 6.
Работает устройство следующим образом.
На обмотку возбуждения с генератора тока подают постоянный ток. На усилителе мощности, который подключен к обмоткам ротора, формируется синусоидальный сигнал с изменяемой частотой, подаваемый с блока управления. В это время на обмотках ротора проводят измерение с помощью вибродатчика, сигнал с которого поступает на аналогово-цифровой преобразователь микроконтроллера, который преобразует в цифровой код. Полученный цифровой код, несущий информацию о параметрах вибрации, обрабатывается встроенным программным обеспечением и передается на электронно-вычислительную машину для построения спектра виброускорения. Наличие резонансов с высокой добротностью будет свидетельствовать о уязвимости конструкции обмоток к механическим и электрическим повреждениям при вибрациях, возникающих в этой полосе частот.