Способ диагностирования электродвигателя с двумя обмотками последовательного возбуждения

 

СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ДВУМЯ ОБМОТКАМИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ, основанный на изменении по периодическому закону с постоянными амплитудой и частотой без изменения полярности напряжения питания источника подключенного к якорю электродвигателя через первую обмотку возбуждения, формировании контролируемого сигнала , пропорционального коэффициенту усреднения пульсаций напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности диагностирования и расширения области применения, запитывают вторую обмотку возбуждения напряжением, однополярным с напряжением на первой обмотке возбуждения, переменная составляющая которого находится в протквофазе с переменной составляющей на первой обмотке возбуждения, формируют опорный сигнел путем двухполупериодного выпрямления переменной сое-j тавляющей напряжения на обмотке воз (Л буждения и при совпсшении характера изменения опорного и контролируемого сигналов в фиксированные промежутки времени судят об исправности электродвигателя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

П9) (И) 4

3(Я) С 01 с);)гв р . р ,. (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Бйэ„,„ .д;).).г < Ъщф

Лр

Ю

%щу л

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3580187/24-07 (22) 18.04. 83 (46) 30.08. 84. Бюл. Р 32 (72) В.Н.Потапов (71) Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола (53) 621. 313.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке )) 3356593, кл. G 01 R 31/34, 1980, 2. Авторское свидетельство СССР ,)р 756554, кл. Н 02 К 15/00, 1980, 3. Авторское свидетельство СССР

)) 951204, кл. G 01 R 31/34, 1981. (54)(57) СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ДВУМЯ ОБМОТКАМИ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ, основанный на изменении по периодическому закону с постоянными амплитудой и частотой без изменения полярности напряжения питания источника под ключенного к якорю электродвигателя через первую обмотку возбуждения, формировании контролируемого сигнала, пропорционального коэффициенту усреднения пульсаций напряжения, отличающийсятем,что,с целью повышения производительности диагностирования и расширения области применения, запитывают вторую обмотку возбуждения напряжением, однополярным с напряжением на первой обмотке возбуждения, переменная составляющая которого находится в противофазе с переменной составляющей на первой обмотке возбуждения, формируют опорный сигнал путем двухполупе- риодного выпрямлении переменной сос- Я тавляющей напряжения на обмотке возбуждения и при совпадении характера изменения опорного и контролируемого сигналов в Фнкснрованнма промажутки времени судят об исправности электродвигателя.

\ Изобретение относится к электрическим машинам и предназначено для использования в процессе эксплуатации и ремонта, в частности, для безраэборного определения дефектов скользящего контакта электродвигателей малой мощности непосредственно на объекте, например на борту летательного аппарата.

Известен способ диагностирования электрических машин, основанный на 10 оценке переходного падения напряжения, характеризующего работу скользящего контакта машины и имеющей ограниченную область применения изза невысокойдостоверности диагноза (1 15

Известен также способ диагностирования электродвигателей, основанный на одновременном измерении пикового и средненыпрямленного значений пульсаций напряжения (тока), фор-20 мировании контролируемого сигнала, 1 пропорционального отношению указанных значений напряжения, при монотонном изменении .частоты вращения электродвигателя и определении

25 знака производной контролируемого сигнала по частоте вращения (2).

Недостатком известного способа является сложность реализации процесса диагностирован:s я, обусловленная необхо1;имостью измерения частоты

30 вращения и определения производной контролируемого сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ диагностирования скользящего контакта электроднигателя, основанный на изменении напряжения питания электродвигателя по гармоническому закону с постоянными амплитудой и час- 40 тотой без изменения полярности формонания сигнала, пропорционального коэфФициенту усреднения пульсаций напряжения, выделении переменных составляющих с этой частотой из напря- 45 жения питания и сигнала, пропорцион ал ьного коэффициенту усредне ни я пульсаций напряжени я и измерении сдвига фаз между ними С33

Недостатком этого способа является ограниченная область применения, обусловленная практической невозможностью диагностирования некоторых ренерсивных электродвигателей механизмов, например авиационных, нремя перекладки которых из одного крайнего положения н другое составляет четыре и менее секунд. Кроме того, способ характеризуется значительной продолжительностью диагностирования, вызванной тем, что при оценке технического состояния ренерсинных электрсдннгатслей с использованием известного способа последовательно определяются контролируемые признаки при одном направлении вращения, затем 65 электродвигатель останавливают, реверсируют и определяют контролируемые признаки при другом направлении вращения, что обуславливает малую производительность диагностирования

Цель изобретения, - повышение ripoизнодительности диагностирования и расширение области применения.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу диагностирования, основанному на изменении по пе.Риодическому закону,с постоянными амплитудой и частотой без из" менения полярности напряжения питания источника, подключеннного к якорю через первую обмотку возбуждения> формиронании контролируемого сигнала, пропорционального коэффициенту усреднения пульсаций напряжения запитывают вторую обмотку возбуждения напряжением, однополярным с напряжением на первой обмотке возбуждения, переменная составляющая которого находится в противофазе с переменной составляющей на первой обмотке возбужде. ния, Формируют опорный сигнал путем двухполупериодного ныпрямления переменной составляющей напряжения на обмотке возбуждения и при совпадении характера изменения опорного и контролируемого сигналов в фиксированные промежутки времени судят об исправности электродвигателя.

На фиг. 1 представлены графики изменения напряжения питания БФ и 111 на двух обмотках но времени t (графики 1 и 2), изменения частоты вращения и во времени t (график 3), изменения частоты вращения и у исправного (график 4) и неисправного п (график 5); зависимость опорного напряжения Uy (график 6), зависимость временных промежутков (график 7); на фиг. 2 — схема устройства, иллюстрирующая способ.

Реверсивному электродвигателю последовательногого воз буждени я, имеющему на каждое направление вращения отдельную обмотку возбуждения, задается специальный режим работы, при котором его реверсиронание производится не дискретно за счет переключения обмоток возбуждения, а плавно путем одновременного изменения напряжения питания на каждой обмотке нозбуждени я по периодическому закону, например треугольному (графики 1 и

2 фиг. 1) . При этом, если переменные составляющие указанных напряжений на ходятся н противофазе, то изменение частоты вращения электродвигателя также гроисходит по периодическому закоиу в соответствии с графиком 3 на фиг. 1, причем частота вращения плавно изменяется от n t,.„äëÿ одного направления вращения до и,„„,, для друго го направления вращения.

Величина коэффициента усреднения пульсаций напряжения (тока) электродвигателя линейно зависит от изменения его частоты вращения, причем при увеличении часто гы вращения значения коэффициента усреднения увеличиваются у исправного электродвигателя (т.е. не имеющего дефектов скользящего контакта) и уменьшаются у неисправного. Укаэанная закономерность четко проявляется прн изменении частоты вращения от максимально возможной по техническим условиям до величины п, составл яющей 25-30% от максимальйо возможной.

Характер изменения значений коэф- 15 фициента усреднени я пульсаций напряжения в фиксированных диапазонах изменения частоты вращения (или напряжения на обмотках возбуждения) у исправного и неисправного электроднигателей сущестненно отличаются (графики 4 и 5 фиг. 1) .

Таким образом, формируя опорный сигнал (график 6) путем днухполупери" одного выпрямпения. переменной состав- ъ5 ляющей напряжения на одной иэ обмоток ноз буждени я и сравни ная его c контролируемым (графики 4 и 5) в фиксированном диапазоне изменения напряжения на обмотках возбуждения, можно по совпадению (или несовпадению) характера изменения (т.е. одновременного или разновременного возрастания или убывания) опорного и контролируемого сигналон обнаружить соответственно отсутствие (или на- З5 личие) дефектов в электродвигателе.

Задание фиксированного диапазона изменения частоты вращения (при котором следует выполнять сравнение опорного и контролируемого сигналов) 4() можно свести к заданию соответствующего фиксированного промежутка времени, н течение которого частота вращения контролируемого электроднигате. ля изменяется в выбранном фиксированном диапазоне.

На Фиг. 1 показано формирование указанных временных промежутков (t — ч, —, гРафи к 7) непрерывного сраннени я значений опорного сигнала с постоянным напряжением Ug (график 6) и выделение моментов повышения значений опорного сигнала величины U

Устройство реализующее предлагае-, мый способ, содержит регуляторЫ 1 и

2 напряжения, запитынающие обмотки возбуждения 3 и 4 контролируемого электроднигателя, н цепь якоря 5 которого включен датчик пульсаций на-60 пряжения (тока) н виде добавочного сопротивления 6, генератор 7 периодического сигнала, фазосднигающую цепочку 8, днухполупериодный выпрямитель 9, компараторы 10 и 11, раз- 65 целительный конденсатор 12, иэм: рн— тельные преобразователи по уронню пикового 13 и средневыпрямлгнного 14 значений пульсаций напряжения, делительную схему IS, электронный ключ

16, индикатор 17, Устройство работает следующим образом.

С выхода генератора 7, монотонно изменяющееся по периодическому закону (например треугольному или синусоидальному) напряжение поступает непосредственно на управляющий вход регулятора 1 напряжения и через фазосдвигающую цепочку 8 (обеспечивающую сдвиг на 180 ) на управляющий вход регулятора 2 напряжения. В качестве регуляторов напряжения 1 и 2 можно использовать транзисторные компенсационные стабилизаторы напряжения, у которых внутреннее сопротивление регулирующего элемента (транзистора) зависит оТ величины управляющего сигнала. Запитан входы регуляторов 1 и 2 постоянным напряжением, получают на их выходах (а следовательно, и на зажимах обмоток возбуждение электродвигателя) однополярные напряжения, примененные составляющие которых находятся н противофазе. Таким образом обеспечивается изменение частоты вращения в соответствии с графиком 3 на фиг. 1 °

Формирование контролируемого сиrнала пропорционально коэффициенту усреднения пульсаций напряжения (тока) производится путем преобразования переменной составляющей пульсаций, поступающих через разделительный конденсатор 12, в постоянные напряжения по уровню пикового и средневыпрямленного значения в преобразователях

13 и 14 и вычисления их отношения с помощью делительной схемы 15.

Опорный сигнал формируется путем двухполупериодного ныпрямления напряжения генератора 7 с помощью блока 9 и одновременно поступает на один из входов ключа коммутатора 16 и на один из нходон компаратора 10. На другой вход компаратора 10 поступает постоянное напряжение Ua величина которого выбрана из условия получения на выходе компаратора последовательности прямоугольных импульсов (график 7 на Фиr. 1) . Указанные импульсы упранляют работой электронного ключа 16 и обеспечивают прохождение через не1о контролируемого и опорного сигналов в промежутки времени, когда частота вращения контролируемого электродвигателя вначале увеличивается от п, до пс,, а затем уменьшается от п с, до п,.

Так как контролируемый и опорный сигналы изменяются идентично у испранленного электродвигателя (гра1111110

Составитель С.Шутова

Редактор М.Недолуженко Техред A.Ач Корректор О,Луговая

Заказ 6305/37 Тираж 7 10

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 фик 4 и 6, фиг. 1), то это не вызывает срабатывание компаратора 1:, что индицируется с помощью индикатора 17, например светодиодного. При возникновении дефектов скользящего контакта электродвигателя изменение контролируемого сигнала на входе компаратора 11 происходит в соответствии с графиком 5 на фиг. 1, что приведет к периодическому срабатыванию компаратора 11 и обнаружится опера- l0 тором по периодическому миганию инди.катора 17, Последовательность выполнения операций при реализации предлагаемого 15 способа следующая.

Запитывают обе обмотки возбуждения однополярными напряжениями, измен яющимися по периодическому закону, с постоянными амплитудой и частотой переменные, составляющие кот орых . находятся в противофазе.

Одновременно формируют контролируемый сигнал в виде коэффициента пуль- 5 саций напряжения (тока) н опорный сигнал путем двухполупериодного выпрямления переменной составляющей напряжения на обмотке возбуждения.

Сравнивают характер изменения опорного и контролируемого сигналов в фиксированные промежутки времени и по совпадению его судят об исправ" ности электродвигателя.

Таким образом, используемая совокупность новых признаков позволяет существенно ускорить процесс диагностирования, поскольку контролируемый электродвигатель непрерывно изменяет частоту вращения от максимально возможной для одного и другого направлений вращения и при этом плавно осуществляет реверсирование. Временные затраты на проведение диагностирования с использованием предлагаемого способа сокращаются не менее, чем в два раза. Кроме того, способ позволяет оценить техническое состояние различных авиационных электромеханизмов, время перекладки которых из одного крайнего положения в другое составляет не более 1,5-2 с, что значительно расширяет область его применения. Учитывая, что число подобных изделий (содержащих электродвнгатели постоянного тока) достигает

60 и более единиц, следовательно получают значительный экономический эффект от использования предлагаемого способа.