Стенд для испытаний бесколлекторного электродвигателя постоянного тока с блоком управления

 

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111 (50 4 01 R 31/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

H ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1 ) 3729 760/24-0 7 (22) 21.04.84 (46) 15.02.86. Бюл. У 6 71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) А.В.Иетельский, В.В.Путников, Л.С.Пушкарева, В.П.Самодуров и А.К.Явленский (53) 621. 313 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 4!0518, кл. Н 02 К 15/00, 1971.

Авторское свидетельство СССР

Ф 726627, кл. Н 02 К 15/00, 1978. (54)(57) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ БЕСКОЛЛЕКТОРНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С БЛОКОМ УПРАВЛЕНИЯ, соединенным с обмотками электродвигателя, содержащий управляемый электромагнитный тормоз с индуктором, установленными с возможностью пово-. рота вокруг продольной оси, и немагнитным ротором, предназначенным для сочленения с ротором испытуемого электродвигателя, и источник питания с блоком программного изменения тока, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени .испытаний, стенд снабжен вибропре образователем, предназначенным для установки на корпусе испытуемого электродвигателя, виброизмерителем, анализатором спектра с двумя входами, программно-вычислительным блоком с двумя входами и двумя вы-.. ходами, управляемым источником напряжения,программируемым генератором сигналов с управляющим входом и датчиком тока с двумя выходами, при этом вибропреобразователь и виброизмеритель соединены последовательно и подключены к первому входу анализатора спектра, к второму входу которого подключен выход программируемого генератора сигналов, вход последнего соединен с вторым выходом программно-вычислительного блока, входы которого подключены к выходу анализатора спектра и второго выхода датчика тока, соединен— ного также с входом источника питания с блоком программного изменения тока, причем первый выход программно-вычислительного блока соединен с управляющим входом управляемого источника напряжения, соединенного с входом датчика тока, а второй выход — с управляющим входом программируемого генератора сигналов, а первый выход датчика тока предназначен для соединения с входом блока управления испытуемого электродвигателя.

1 12

Изобретение относится к электротехнике, я именно к устройствам для испытания электродвигателей и предназначено для обеспечения режимов ускоренных испытaíèé бескалл кторнаго электродвигателя постояннагс така с .блоком управления.

Цель изобретения . — уменьшение

BpeMpIJH испь-таний.

На фиг. 1 представлена функциональная,схема предлагаемого стенда," на фиг.2 функциональная схема программна-вычислительнсгс блока, на фиг.3 — схема регулируемого источника напряжения, на фиг,4 — схема ис»очника питания с блоком программного изменения така.

Стенд содержит управляемый электромагнитный тормоз с индук— торам 2» установленным с возможностью поворота вокруг продольной аси абмо . .кай 3, и с немагнитным ротором 4, связанным с ротором

5 электродвигателя 6. .Ha корпусе 7 электродвигателя 6 установлен вибрапреабразаватель 8, подключенный к вибраизмерителю 9, соединенному с первым входом анализатора 10 спектра. Выход анализатора 10 спектра подключен к первому входу программно †вычислительно блока

I1„ первый выход которого подклю — i чен к входу управляемого источника !2 напряжения, соединенного с входом датчика 13 тока, Первый гыхсд дат=ив.а 13 тока подключен .к входу блока 14 управления двига— телем 6. Второй выход программновычислительного блока. 11 подсседи

1167;

or5

d g

l5

ЗС

4р элемент. В качестве вибропреобразонятеля 8 используется стандартный нибрапреабразсватель (например типа 1Я вЂ !5). В качестве виброизмерите ля 9 используется стандартный виброизмеритель (нап1»имер,типа !1000 фирмы R! T). В качестве анализатора

10 спектра используется стандартный анализатор спектра (например типа

С4 — 48), При этом первый вход анализатора 10 сп ктра соответствует обо значению "Вход на структурной схеме при(»ара Ñ4-48,а второй вход соот ветствует обозначению Внешний гете радин, Второй вход предназначен дл подачи гетеродинного сигнала от ннешнега генератора, частота которога определяет частоту анализа спек гря входного сигчала. В качестве пр раммируемого генератора 15 сигналов

ы .пользуется генератор типа Г3-110.

Генератор сигналов низкочастот— ный ырецезианный ГЗ вЂ 1 представляе.". собой источник синусоидальных электрических колебаний с высокой o÷IIoñòü!I» установки и стабильности частоты н диапазоне от 0,01 да !999999,99 Гц и с дискретностью установки частоты 0,01 Гц.

В приборе обеспечена возможность дистанционной дискретной установки частоты в двоична-десятичном коде, Применение данного генера— тора позволяет производить измерение спектральных составляющих виб— рации на заданных частотах, которые вводятся в программна-вычислительный блок 11, Совместное приме:е!i;Ie программно-вычислительнога блока !! и программируемого генератора 15 сигналон позволяет автомати5(!

»5 нен к входу программируемого генератора 15 сигналов, подключенного к второму входу анализатора 10 спектра. Причем второй выход датчика .3 тока соединен с источником

6 питания с блоком программного изменения така, подключенного к обмотке 3, и со вторым входом программно-вычислительного блока

В качестве электромагнитного торана 1 используется управляемый

"лектрамагнитпый тормоз с подвижным вндукторсм 2 и немагнитным рота= ром 4 в комплекте любого типа, абесг.ечивающнй требуемьп":.. для даннсгс тыла испытуеммога электродви †.aòpãÿ 6 с блокам 14 1уиравления нягружаюший

=I1poâà rü процесс измерения спект— ральных составляющих, выбор режима испытаний и повысить точность вычисления коэффициента усиления (К,) и достоверность испытаний.

Пр о г р аммн с — B bl RH c JI H T eJI b H 603 e»JI o K ! 1, функциональная схема которого представлена ня фи г. 2, состоит из микро — 1В:! 17 т»п а "Злектроника-60", соединенной с двумя устройствами

I8 и !9 авала:онаго ввода типа

15Ы вЂ” 60/3 — IО и с устройством аналогового вывода 20 типа 15КА-60/4-09, <-opUI1IIcI!!Toro с выходом микро-ЗВМ 7.

У.»равляемый источник 12 напряжены»», с«".eìà катсрагс приведена на фи: . 3, предстянляет ссбси стандарт1211677

55 ный источник 21 питания типа Б5-8, на выходе которого в качестве регулирующего напряжения элемента вклю— чен транзистор 22, база которого соединена с усилителем 23, собранным по типовой схеме, на вход которого поступает сигнал управления с программно †вычислительно бло— ка 11.

На вход управляемого источника

12 напряжения поступает сигнал в виде постоянного напряжения с аналогового устройства вывода 20 программно-вычислительного блока 11, поступая в базу транзистора усилителя 23, оно управляет величиной напряжения на выходе управляемого источника 12 напряжения. Уровень управляющеro напряжения формирует— ся в программно-вычислительном блоке 11 в результате вычисления коэффициента ускорения (К ).

В качестве датчика 13 тока применен трансформатор тока с двумя выходами, в цепи которых включены индуктивности, предназначенные для исключения бросков тока в цепях, а напряжение, пропорциональное току, снимается с резистора °

Источник питания с блоком 16 программного изменения тока, схема которого приведена на фиг.4, представляет собой источник 24 питания

42 типа Б5-8, на выходе которого включен стабилизатор 25 тока, собранный по типовой схеме, например, на двух транзисторах 26 и 27 и дио— де 28. Переключение величины то — ка по заданной программе производится при помощи переключателя 29.

В источнике 16 питания с блоком программного изменения тока транзисторы 26 и 27 (фиг.4) работают в режиме аналогового управления выходным напряжением — стабилизации напряжения, так как величина сопротивления обмотки 3 электромагнитного тормоза 1 постоянна, то ток в обмотке 3 пропорционален величине выходного напряжения источника 16 питания с блоком программного изменения тока. Ступенчатое изменение тока производится путем подключения переключателем 29, соответствующего потенциометра, задающего напряжение в базе регулирующего транзистора 27 (фиг.4) .

Программа и временные диаграммы элементов, заложенных в источник 16

t5

40 питания с блоком программного изменения тока зависят от требований, предъявляемых к испытаниям электродвигателей 6 с блоком 14 управления и являются индивидуальными для каждого типа изделий и конкретного экземпляра. Величина токов на вы— ходе источника 16 питания с блоком программного изменения тока опреде— ляется режимами испытаний, типом применяемого электромагнитного тормоза, .типом и конкретным экземпляром испытуемого изделия.

Сигнал с датчика 13 тока управляет напряжением на выходе источника 16 питания с блоком программного изменения тока следующим образом.

Напряжение на втором выходе датчика 13 тока пропорционально току потребления блока 14 управления электродвигателя 6.При увеличении тока потребления по какой-либо причине (например, при увеличении частоты вращения электродвигателя

6), увеличивается напряжение, поступающее со второго датчика 13 тока на базу транзистора 27 (фиг.4), что приводит к уменьшению напряжения на выходе источника 16 с блоком программного изменения тока. Это приводит к уменьшению тока обмотки 3 электромагнитного тормоза 1 вследствие чего уменьшается напряженность магнитного поля в зазоре индуктора 2.

Это в свою очередь приводит к уменьшению нагрузочного момента на валу .электродвигателя 6 и соответственно к уменьшению тока потребления электродвигателя 6 и блока 14 управления электродвигателем. Таким образом. производится автоматическое поддержание постоянным тока потребления блока 14 управления электродвигателем 6.

Стенд работает следующим образом.

С источника 16 питания с блоком программного изменения тока в обмотку 3 электромагнитного тормоза I поступает ток заданной величины, что приводит к возникновению магнитного поля в зазоре индуктора 2, в котором вращается немагнитный ротор 4, связанный с ротором 5 испытуемого электродвигателя 6. Величина тока в обмотке 3 устанавливается в соответствии с требуемой величиной тока потребления блока 14 управления электродвигателем

121 !677

6 в соотHE .тс твин с программой и подцерживается постоянной путем подачи сигнала с датчика 13 тока в источник 16 питания с блоком программного изменения тока. Одновремепно сигнал с датчика 13 тока посту— пает на второй вход программно-вычислительного б; ока !!. Поступивший сигнал пропорционален темпера— туре элементов блока 14 управления двигателем и для каждого типа бло— ков зависимость устанавливается экспериментально.

Сигнал поступает на устройство

19 аналогового ввода. где преобразуется в цифровой код, который поступает в микро-ЗВ 17, где производится вычисление коэффициента ускорения испытаний блока 14 управ вЂ,." ления электродвигателем 6 по сле— дующей формуле: г а

ky

Е. д т гз гце, — интенсивность отказов блока !4 управления при нормальных испытаниях;

Ъ2 — интенсивность отказов при ускоренных испытаниях;

Е, — энергия активации;

К вЂ” постоянная Больцмана, Т,,Т., — температура элементов бло— ка 14 управления при нормальных и ускоренных испы-.аниях;

Кч — коэффициент ускорения для, i блока 4 управления электро двигателем 6, Б ."оответствии с заложенной программой из программно †вычислительного блокà ii на программируемый генератор 15 сигналов п риодичесKH пОст тпает цифрОВОЙ КОд, КОторый перестраивает частоту сигнала на выходе генератора 1з. Сигнал с выхода программируемого генератора 15 сигналов поступает IIa второй (гетеродинный) вход анализатора 10 спектра и перестраивает eIo в диапазоне частот вибрации электродвигателя.

На первый вход сигнальный) анализатора 10 спектра поступает сигнал общего уровня вибрации с виброизме— рителя 9, на вход которого подается сигнал с вибропреобразователя 8, гче К„ — коэффициент ускорения для электродвигателя 6; динамические нагрузки при

3 ) 3q)

?E ускоренных и нормальных испытаниях.

Прецварительно производится вычи-! Il сление величин G., и Q 3„по следую— щсй формуле:

2»

Е12 5l,i-2р

Я P c — - gqj P)I.

1= -. (P

Е! —,!

i=1 конструктивный параметр; амплитуды спектральных составляющих вибрации i — ого и р-ого порядка; функция выделения целой где В

К(э1 -!) части; и о — упругое сближение контактирующих тел, Я)

l1 ЦЕЛОЕ ЧИСЛО .

В качестве исходных величин в программно-вычислптельнь. и блок 11 жводятс . 1!, В 3g Е, К, Хр и

К в нормальном режиме входе йс1 пытаний вводится значение тока потр="- оления блок а 14 управления, а также X и Х H perKHMp испытаний ° f

После этого в микро — 3BH 7 производится сравнение Кч, и Кц и фор— мируется цифровой код сигнала ошибки, поступающий на устройство аналогового вывода 20, с которого сигнал поступает на вход управляемого источника 2 напряжения, меняя на-.pæIIåíHå на его выходе. Зто напряжение поступает на датчик 13 тока и с егс выхода на блок 14 управлеl ния электродвигателем 6. Частота враустановленного на корпусе 7 электродвигателя 6. Сигнал с выхода анализатора 10 спектра поступает на пер-

5 вый вход программно †вычислительно блока 11, В устройстве аналогового ввода 19 он преобразуется в цифровой код и поступает в микро-ЗВ1! 17, где .произвоцитс.я запоминание амплитуд спектральных составляющих. Затем в микро-ЗВМ 17 производится вычисление коэффициента ускорения для электродвигателя 6, по формуле

1» К,=(- — „-)

Я 3Ц 3 г ("

1211677 валу электродвигателя 6 приводит к увеличению тока через элементы блока 14 управления электродвигате5 лем и повышает их температуру. Harpy зочный момент возникает за счет взаимодействия вихревых токов в немагнитном роторе 4, связанным с ротором 5 электродвигателя 6 с магнит10 ным полем, формируемым в зазоре индуктора 2 при протекании тока через обмотку 3 электромагнитного тормоза 1.

Фактором, ускоряющим испытания

15 электродвигателя 6, является возникновение динамических нагрузок на механические элементы электродвигателя 6. Эти нагрузки значительно возрастают при вибрации электро20 двигателя 6 на частотах, зависящих от конструктивных особенностей двигателя и при определенной частоте вращения. Ускорение испытаний осуществляется путем установки таких

25 частот вращения, при которых нагрузки достигают значительной величи. ны.

12

Изменение напряжения на выходе управляемого источника 12 напряжения приводит к изменению тока потребления блока 14 управления электродвигателем 6 и соответственно изменению сигнала с датчика 13 тока, пбступающего на источник !6 питания с блоком программного изменения тока.

Это изменение сигнала приводит к изменению тока на выходе 16 питания таким образом, что за счет изменения нагружающего момента на валу электродвигателя 6 ток потребления блока 14 управления электро— цвигателем остается неизменным.

Изменение этого тока, а значит и режима испытаний, производится в соответствии с программой, заложенной в источник 16 питания с блоком программного изменения тока.

Фактором, ускоряющим испытания блока 14 управления, является

30 ловышенная температура элементов блока за счет протекания через них тока. Это воздействие осуществляется путем создания нагрузочного момента на валу электродвигателя 6, .что приводит к уменьшению индуктив— ного сопротивления обмоток элек".— родвигателя 6 и увеличения тока через них. Источником питания обмоток электродвигателя 6 является блок 14 управления электродвигателем 6, Воз-

40 никновение нагрузочного момента на щения электродвигателя 6 меняет"я, меняется уровень вибрации. В соответствии с программой изменение нап-, ряжения происходит до тех пор, пока не будут выполняться равенство

Предлагаемый стенд по сравнению с прототипом позволяет повысить коэффициент ускорения испытаний бесколлекторных электродвигателей постоянного тока с блоками управления двигателями, так как оно создает ускоряющее воздействие для обоих устройств.

Стенд автоматически устанавливает равнине коэффициенты ускорения для обоих устройств, что повьппает достоверность результатов испытаний.

Стенд позволяет проводить испытания по заданной программе.

1211677 фие.,3

Составитель H.Íèêàíîpoâ

Техред M.Пароцай Корректор M.Màêñèìèøèíåö

Редактор Ю.Середа

Заказ 637/50 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4