СПОСОБ КОНТРОЛЯ ИСКРЕНИЯ КОЛЛЕКТОРНО-ЩЕТОЧНОГО АППАРАТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD AND DEVICE FOR SPARK CONTROL AT COLLECTOR AND BRUSH RIGGING

Изобретение относится к измерениям, а точнее измерениям искрения коллекторно-щеточного аппарата двигателей постоянного тока, в том числе тяговых электродвигателей железнодорожного тягового подвижного состава.
Известен визуальный способ оценки качества коммутации коллекторно-щеточного аппарата, например (Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин, Л.: Энергия, 1975, 196 с.), при котором качество коммутации коллекторно-щеточного аппарата оценивают по интенсивности искрения и цвету искр. Недостатком способа является зависимость результатов от наблюдателя, а также то, что не все щетки визуально доступны.
Известен способ оценки качества коммутации с использованием дополнительных зондов (датчиков) магнитного поля, (например, патент US 5508633). Недостатком способа является необходимость установки дополнительных зондов магнитного поля.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является способ настройки коллекторно-щеточного аппарата (патент US 4342960). Установка для контроля искрения щеток по этому способу состоит из сетевого фильтра, выпрямителя, фильтра высоких частот, дискриминатора, радиочастотного усилителя и интегратора. Недостатком способа является то, что измеряются усредненные параметры радиоимпульсов, а такие параметры, как частота следования радиоимпульсов, амплитуда импульсов и амплитудное распределение радиоимпульсов остаются неиспользованными.
Предлагаемый способ заключается в измерении параметров радиоимпульсов, возникающих при искрении коллекторно-щеточного аппарата, а точнее, регистрации амплитуды, частоты следования таких импульсов, а также амплитудного распределения (зависимости количества импульсов от амплитуды) таких импульсов.
Предлагаемое устройство, реализующее данный способ, показано на чертеже. Оно состоит из фильтра верхних частот 1, подключенного к коллекторно-щеточному аппарату электродвигателя постоянного тока 8, гальванической развязки 2, подключенной к фильтру верхних частот, детектора импульсов 3, подключенного к гальванической развязке, аналогово-цифрового преобразователя 4, памяти 5, блока управления и интерфейса 6, микропроцессора или электронно-вычислительной машины 7. Результат измерения может выводиться на индикатор 11. Коллекторно-щеточный аппарат должен быть подключен к источнику питания 10 через дроссель (сглаживающий реактор) 9, что чаще всего реализуется на практике в штатных схемах подачи напряжения на коллекторно-щеточный аппарат.
Работает устройство следующим образом.
На коллекторно-щеточном аппарате при его работе вследствие горения дуги возникают радиоимпульсы с достаточно широким частотным спектром (1-100 МГц). Эти импульсы в дальнейшем и используются для контроля искрения коллекторно-щеточного аппарата. Радиоимпульсы проходят через фильтр верхних частот, предназначенный для отделения радиоимпульсов от низкочастотного напряжения питания, подаются на гальваническую развязку (высокочастотный импульсный трансформатор), предназначенную для обеспечения безопасности. После гальванической развязки радиоимпульсы поступают на детектор, предназначенный для выпрямления сигнала. С детектора выпрямленный сигнал поступает на аналогово-цифровой преобразователь с частотой преобразования (дискретизации), как правило, 1-10 МГц, и преобразуются в цифровой код. Полученный цифровой код, несущий информацию о параметрах радиоимпульсов, записывается в память при сборе информации под управлением блока управления и интерфейса. После сбора информации в память она передается через блок управления и интерфейса в микропроцессор или электронно-вычислительную машину для анализа параметров радиоимпульсов (амплитуды, частоты следования и амплитудного распределения), сопровождающих горение дуги на коллекторно-щеточном аппарате.
Устройство может быть установлено на тяговом подвижном составе железнодорожного транспорта для обеспечения непрерывного контроля искрения тяговых электродвигателей постоянного тока.
Техническим преимуществом является возможность контролировать искрение коллекторно-щеточного аппарата без визуального контакта, а также в недоступных зонах.
Источники информации
1. Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин, Л.: Энергия, 1975, 196 с.
2. Патент US 5508633.
3. Патент US 4342960.