Способ диагностирования скользящего контакта электродвигателя

 

СПОСОБ ДИЛгаоСТИРОВАНИЯ СКОЛЬЗЯЩЕГО КОНТАКТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕ;ЛЯ , основанный на измерении средневыпрямленного значения коммутационных пульсаций напряжения при постоянном значении тока и сравнения его с эталонным, отличающий ся тем, что, с целью повышения достоверности диагноза, лине.но изменяют частоту вращения электродвигателя по треугольному закону относительно номинального значения путем одновремеН ного изменения питающего напряжения и нагрузочного момента, непрерывно дифференцируют значение изм яемого параметра коммутационных пульсаций напряжения, фиксируют максимальное и минимальное значения производной, а по их относительной разности судят «g о наличии дефектов. W СО 00 fff too 140 т 220 п Фиг./

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ЮЮММС

РЕСПУБЛИН (19) (И) 31/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

:. """ ;,Ф ФФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ."- -.:.

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

РЮ ю ms ruo use zzu (2 1) 3 40952 7/24-07 (22) 15 ° 03.82 (46) 07.02.84. Бюл. В 5 (72 ) В.Н. Потапов (71) Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола (53) 621.313.2 (088.8) (5 6 ) 1. Авторское свидетельст во СССР

9 522535, кл. Н 02 К 15/00, 1974.

2. Плющ Б.И. и др. Об измерении интенсивности искрения в машинах постоянного тока. "Известия вузов.

Электромеханика, 1964, Р 4, с. 387-390. (54 ) (57) СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

СКОЛЬЗЯЩЕГО КОНТАКТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, основанный на измерении средне= няпрямпенного значения коммутационных пульсаций напряжения при постоянном значении тока и сравнения его с эталонным, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности диагноза, лине.но изменяют частоту вращения электродвигателя по треугольному закону относительно номинального значения путем одновремен. ного изменения питающего напряжения и нагрузочного момента, непрерывно дифференцируют значение измеряемого параметра коммутационных пульсаций напряжения, фиксируют максимальное и минимальное значения производной, а по их относительной разности судят g о наличии дефектов.

1071980

Как известно величина пульсаций напряжения электрической машины при отсутствии механических дефектов 60 скользящего контакта и постоянных токах якоря и возбуждения линейно зависит от частоты гармоник спектра, а следовательно, и от частоты вращенияя. б5

Изобретение относится к электрическим машинам и предназначено для определения их технического состояния в процессе изготовления эксплуатации и ремонта, в частности для диагностирования скользящего монт ак- 5 та электродвигателей постоянного тока, преимущественно малой мощности.

Известен способ диагностирования скользящего контакта электрических машин, основанный на измерении различных параметров коммутационных пульсаций напряжения и имеющих ограниченную область применения 1j.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является 15 способ, использующий в качестве диагностического сигнала средневыпрямленное значение пульсаций напряжения, которое измеряется при постоянных значениях тока и частоты вращения машины (2 J.

Величина указанного диагностического параметра зависит не только от технического состояния скользящего контакта, но и от большего количества неконтролируемых факторов, например, неидентичности параметров магнитной и электрической цепей машин, обусловленной технологическими причинами, температуры контакта, влажности окружающей среды, а также внешних пульсаций напряжения. По-.: скольку указанные факторы имеют значительное рассеивание, то достоверность диагноза, достигаемая при использовании известного способа, для решения многих практических задач недостаточна.

Цель изобретения — повышение достоверности диагноза..

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу диагностирования, основанному на имзерении средневыпрямленного значения коммутационных пульсаций напряжения и срав-

)с нении его с эталонным, линейно изменяют частоту вращения электродвигател я по треугольному э акону от носительно чоминального значения путем одновременного изменения питающего напряжения и нагрузочного момента, непре- 5О рывно дифференцируют значение измеряемого параметра коммутационных пульсаций напряжения, фиксируют максимальное и минимальное значения производной, а по их относительной раз- 55 ности судят о наличии дефектов.

В то же время при возникновении механических дефектов (биение, износ и подгар коллектора) нарушающих устойчивость контактирования и обусловливающих искрение, характер зависимости средневыпрямленного значения пульсаций напряжения от частоты вращения, существенно, изменяется, что объясняет динамикой взаимодействия элементов скользящего контакта.

На фиг. 1 представлена зависимость пульсаций напряжения от частоты вращения дпя исправных A и неисправных В электродвигателей; на фиг. 2 — график изменения частоты вращения; на фиг ° 3 — вариант структурной схемы устройства реализующего способ; на фиг. 4 — структурная схема измерительного канала.

Если линейно изменять частоту вра— щения контролируемого электродвигателя 1 (относительно номинального значения и„) в соответствии с графиком представленным на фиг. 2, поддерживая при этом посто янным зн ачение тока, то диагностический параметр — средневыпрямленное значение пульсаций напряжения U изменяется во времени также по линейному закону при исправном состоянии электродвигателя А и по нелинейному — при неисправном состоянии В.

Следовательно, н епрерывно дифференцируя диагностический сигнал электродвигателя (работающего в укаэанном режиме), можно достоверно различить его техническое состояние так как для исправного состояния значение произвоцной практически неизменное, а при появлении дефектов - начинает изменяться, причем с увеличением дефектов увеличивается и разность между максимальным и минимальным значениями производной.

Отметим, что значение предлагаемого контролируемого параметром (относительная разность максимального и минимального значений нроиэводной) чувствительно лишь к появлению нелинейности в рассматриваемой зависимости, которая при постоянном значении тока в процессе плавного изменения частоты вращения по линейному закону может возникнуть только из-эа механических дефектов скользящего контакта. Следовательно, любое изменение величины пульсаций (например, изменение постоянной составляющей), не вносящее нелинейности в характер ее зависимости от частоты вращения и обусловленное изменением неконтро-, лируемых факторов не скажется на величин е контролируемого параметра.

Тем самым влияние указанных факторов на предлагаемый параметр исключает—

1071980

Пооперационное выполнение способа.

Линейно измен яют частоту вращения контролируемого электродвигателя по треугольному закону относительно номинального значения (поддерживая постоянным значение тока) путем одновременного изменения питающего напряжения и нагрузочного момента; измеряют средневыпрямленное значение коммутационных пульсаций напряжения; н епрерывно дифференцируют значение сигнала, пропорционального средневыпрямленноьу значению пульсаций напряжения; фиксируют максимальное и минимальное (за период изменения частоты вращения) значения полученной производной; формируют относительную разность зафиксированных значений и осредняют ее за несколько периодов изменения частоты вращения, и по ее величине судят о техническом состоянии электродвигателя.

Предлагаемый способ может быть использован при диагностировании различных электродвигателей постоянного тока и в первую очередь авиаци» онных, получивших широкое распространение в оборудовании летательных аппаратов и от надежного функционирования которых существенно зависит безопасность полетов. ся, что и обеспечивает повышение достоверности диагноза.

В то же время предлагаемюй параметр однозначно связан с величиной механических дефектов, ибо их увеличение приводит к более интенсивному росту средневыпрямленного значения пульсаций в процессе увеличения частоты, а следовательно, и к увеличению относительного приращения производной на оценке которой и основан 10 предлагаежюй способ.

Ыа фиг. 3 представлена структурная схема установки, иллюстрирующая один из возможных вариантов реализации необходимого в процессе диагнос- (5 тирования режима работы электродвигателя.

Контролируемый эле ктродвигатель 1 механически связан с нагрузочным устройством 2 (например, электромаг- 2О нитным тормозом), и таходатчиком 3.

Питающее напряжение на электродвигатель поступает с блока 4 через регулятор напряжения 5, например электронный. Управляющий сигнал на регу" лятор напряжения 5 поступает со схемы сравнения б, которая осуществляет формирование сигнала, пропорционального разности текущего значения частоты вращения и заданного. Последнее вырабатывается генератором линейно измен яющегося напряжения 7.

Блок 8, используя поступающий с электродвигателя сигнал текущего значения потребляемого им тока, а также сигнал заданного значения тока с опорного элемента 9, осуществляет стабилизацию потребляемого электродвигателем тока, путем управления тормозным моментом нагрузоч ного устройства 2. 40

На фиг. 4 представлена структурная схема измерительного канала, реализующая соответствующие операции предлагаемого способа. Пульсация напряжения (тока) электродвига- 45 теля 1 с датчика 10, например шунта в цепи электродвигателя через разделительный конденсатор 11, поступают на измерительный преобразователь 12, например, диодный мост. 5О

С выхода преобразователя 12 постоянное напряжение, пропорциональное средневыпрямленному значению пульсаций напряжения, поступает на диффе= ренцирующий блок 13, например, дифференцирующую цепочку. Далее сигнал поступает в блок 14 например . самописец, где регистрируются значения производной, в том числе максимальное и минимальное ° Операцию определения их относительной разности можно осуществлять как автоматически, так и вручную-.

Таким образом, рассмотренные устройства позволяют реализовать все операции предлагаемого способа.

Как показали результаты экспериментальных исследований диапазон изменения частоты вращения в процессе диагностирования целесообразно выбирать равным 40 — 50В от номинального значения, а период изменения частоты вращения Т не менее чем в

10-15 раз больше постоянной времени контролируемого электродвигателя.

Для получения статистически устойчи во го ре з ул ьт ат а в определ ен ии контролируемого параметра выборка максимальных и минимальных значений производной должна содержать не менее 20-30 значений, т.е ° диагностирование целесообразно выполнять а интервале времени, составляющем не менее 20-30 периодов изменения частоты вращения.

Относительную разность производной контролируемого параметра можно формировать путем деления абсолютной разности между максимальным и минимальным значениями на максимальное или среднее значение этого параметра.

Составитель С.Шутова

Редактор й.Шандор Техред Ж.Кастелевич Корре орректор Г.Решетник

Заказ 118/38

Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент " -, г.ужгород, ул. Проектная, 4