Устройство для диагностики и определения уровня искрения щеток электрических машин постоянного тока

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для анализа коммутационных процессов в коллекторных машинах постоянного тока. Целью изобретения является повьшение точности диагностики и определения уровня искрения большой интенсивности. Устройство содержит двухканальный блок индикации 12 с преобразователем 11, О) ел ч Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 1) 4263138/24-07 (22) 15.05.87 (46) 07,02.89. Бюл. ¹ 5 (71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) Ю.Я,Безбородов, В.В.Харламов, В.А.Серегин, В.И.Тимошина и С.Г.Шантаренко (53) 621. 3. 047. 69(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 532921, кл. Н 01 R 39/58, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 1185433, кл. Н 01 R 39/58, 1985.

„,Я0,„, 1457034 А1

{511 4 H 01 R 39/58, С 01 R 31/34 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ И

ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ИСКРЕНИЯ ЩЕТОК

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для анализа коммутационных процессов в коллекторных машинах постоянного тока. Целью изобретения является повышение точности диагностики и определения уровня .искрения большой интенсивности. Устройство содержит двухканальный блок индикации 12 с преобразователем 1.1

1457034 фильтрующий элемент Z, вход которого соединен с разнополярными щетками испытуемой машины, а выход подключен к прямому входу сумматора 5 и входам схем выделения амплитудной коррекции 6, 7, выход одной из которых соединен с инверсным входом сумматора, и двухканальный блок управления 4, к входам которого подключены разнополярно два вентиля 3. Устройство снабжено вторым сумматором 8, прямой вход которого подключен к выходу фильтрующего элемента 2 и вентилям 3, а. инверсный - к выходу второй схемы выделения величины амплитудной коррекции., и двухканальным дешифратором, каждый канал которого 9 и 10 выполнен в виде трех компараторов 13, 14, 15 двухвходовой

t6 и трехвходовой 17 схем И и трехвходовой схемы ИЛИ 18, .выход которой подключен к входу преобразователя одного из каналов, а входы — соотИзобретение относится к электротехнике, в частности к средствам анализа коммутационных процессов в коллекторных машинах постоянного то5 ка.

Целью изобретения является повышение точности диагностики и определения уровня искрения большой интенсивности при различных режимах ið работы испытуемых машин.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для диагностики и определения уровня искрения щеток электрических машин постоянного тока; на фиг.2-13 — развертки по времени t сигналов (напряжений) в различных точках, обозначенных соответственно буквами А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, 3 и И. На функциональной схеме 2р устройства, представленной на фиг.1, эти развертки приведены во времени

t искрения, обусловленного перекоммутацией от малой к большой интенсивности со скважностью больше и меньше двух, а также для случая, когда искрение обусловлено как пере- так и недокоммутацией. ветственно к выходам двухвходовой и трехвходовой схем И и первого компаратора 13, два прямых входа трехвходовой схемы И соединены соответственно с выходами второго 14 и третьего 15 компаратора, а инверсный — с выходом второго компаратора и .одним из прямых входов трехвходовой схемы И противоположного канала дешифратора, прямой вход двухвходовой схемы И соединен с выходом блока управления данного канала а инверсный — с выходом третьего компаратора 15 и вторым прямым входом трехвходовой схемы И противоположного канала дешифратора, входы первого 13 и второго 14, 15 компараторов объединены и подключены к выходу сумматора данного канала, а вход третьего компаратора каждого канала соединен с выходом преобразователя и входом блока индикации данного канала. 13 ил.

Устройство состоит из фильтрующего элемента 1, подключенного к разнополярным щеткам 2 испытуемой машины, вентилей 3, подключенных разнополярно к входам двухканального блока 4 управления, схем 5 и 6 выделения величины амплитудной коррекции, сумматоров 7 и 8„дешифратора, состоящего из двух каналов 9 и 10, двухканальных преобразователя 1 1 и блока

12 индикации. Каждый канал 9 и 10 дешифратора выполнен в виде трех компараторов 13-15,двухвходовой 16 и трехвходовой 17 схем И и трехвходовой схемы ИЛИ 18. Прямые входы сумматоров 7 и 8 объединены с входами схем 5 и 6 выделения амплитудной коррекции и вентилями 3 и присоединены к выходу фильтрующего элемента 1.

Инверсные входы сумматоров 7 и 8 подключены соответственно к выходам схем 5 и 6 выделения величины амплитудной коррекции ° Выходы трехвходовых схем ИЛИ 18 каналов 9 и 10 дешифратора подключены к соответствующим входам преобразователя 11,а входы каждой из них — соответственно к

3 145 выходам двухвходовой 16 и трехвходовой 17 схем И и первого компаратора

13. Два прямых входа трехвходовой схемы И 17 соединены с выходами второго 14 и третьего 15 компараторов данного канала, а инверсный — с выходом второго компаратора 14 и один из прямых входов трехвходовой схемы И 17 противоположного канала.

Прямой вход двухвходовой схемы И 16 подключен к выходу блока 4 управления данного канала, а инверсный— к выходу компаратора 15 и вторым прямым входам трехвходовой схемы И 17 противоположного канала, Входы первого 13 и второго 14 компараторов каждого канала 9 и 10 дешифратора объединены и подключены соответственно к выходам сумматоров 7 и 8, Вход третьего компаратора 15 соединен с выходом преобразователя 11 и входом блока 12 индикации данного канала.

Сигнал (фиг,2, кривые 19-22), снимаемый с разнополярных щеток 2 испытуемой машины (фиг.1, точка А), имеет постоянную составляющую, низкочастотные пульсации и высокочас» тотные импульсы, связанные с процессом коммутации. Фильтрующий элемент

1, например фильтр верхних частот, срезает постоянную составляющую и низкочастотные пульсации, дифференцирует высокочастотные импульсы и емещает их относительно нулевого уровня, что видно из кривых 23-26 (фиг.3),иллюстрирующих сигнал на выходе фильтрующего элемента (фиг.1 точка Б). Сигнал с выхода фильтрующего элемента 1 подается на прямые входы сумматоров 7 и 8, на входы схем 5 и 6 выделения величины амплитудной коррекции и через разнополярно включенные вентили 3 на входы двухканального блока 4 управления. Выбросы напряжения за счет дифференцирования импульсов искрения имеют противоположную полярность и представляют собой помеху, которую устраняет блок 4 управления. На выходах блока 4 управления (фиг. 1, точки В и Г) формируются прямоугольные импульсы (фиг.4 и 5, кри- вые 27-29), длительность которых равна времени превышения входным сигналом опорных напряжений (фиг.3, кривые 23-26) +U,„„. На выходах схем

5 и 6 величины амплитудной коррекции

7034

35 большой потенциал. На прямые входы трехвходовой схемы И 17 каждого из каналов 9 и 10 дешифратора поступают импульсы (результаты сравнения) с

40 выходов вторых компараторов 14 и 15 данного канала, а на инверсный — с выхода второго компаратора 14 противоположного канала дешифратора.

На прямой вход двухвходовой схемы

45 И 16 поступают импульсы с выхода блока 4 управления данного канала, и на инверсный — с выхода третьего компаратора 15 противоположного канала дешифратора. На выходах каждой

50 иэ схем И 16 и 17 будет сигнал, если одновременно на их прямых входах будет высокий потенциал, а на инверсных — низкий потенциал. На входы трехвходовой схемы ИЛИ 18 посту55 пают импульсы с выхода первого компаратора 13 и результаты совпадений с выходов двухвходовой 16 и трехвходовой 17 схем И. Если хотя бы на

25 формируются сигналы, равные соответственно амплитудам отрицательной и положительной части входных импульсов (фиг.3, кривые 23-26) . Данные сигналы поступают на инверсные входы сумматоров 7 и 8. В результате суммирования этих сигналов и сигнала с выхода фильтрующего элемент<а на выходах сумматоров 7 и 8 (фиг. 1, точки Д и Е), появляются восстановленные по амплитуде импульсы (фиг.6, кривые 30-33 и фиг.7, кривые 34-37), которые поступают на входы первого

13 и второго 14 компараторов обоих каналов 9 и 10 дешифратора (фиг.1).

На выходах первого 13 и второго 14 компараторов каждого из каналов 9 и

10 дешифратора (фиг.1, точки Ж и 3) формируются прямоугольные импульсы (фиг.8- 11, соответственно кривые

38-47), длительность которых равна времени превышения сигнала (фиг.6 и

7, кривые 30-37) соответственно величин опорных напряжений + U« и

В компараторах 15 каждого из каналов 9 и 10 дешифратора происходит сравнение сигналов с выхода каналов преобразователя 1 1 с величиной напряжения селекции, значение которого определяется скважностью импульсов искрения и величиной .опорного напряжения U» < Если напряжение на входе преобразователя t1 превысит напряжение селекции третьих компараторов 15, на его выходе появится канал которого состоит, например, из интегратора, поступает соответственно на входы блока 12 индикации, например стрелочного индикатора, и третьих компараторов 15 обоих каналов 9 и 10 дешифратора.

При слабой интенсивности искре- . ния, например от перекоммутации (фиг.2, кривая 19) напряжение на выходе каналов 9 и 10 равно нулю. Напряжение на выходах преобразователя

11 меньше напряжения селекций третьих компараторов 15 каналов 9 и 10 дешифратора и на их выходах напря- 2р жение равно нулю. Тогда сигналы на выходах трехвходовых схем И 17 равны нулю, а на выходах двухвходовых схем И 16 определяется напряжение (фиг.4, кривые 23) на выходах бло- 2Б ка 4 управления. При воздействии полученной комбинации сигналов на входы схем ИЛИ 17 обоих каналов на выходе схемы ИЛИ 17 канала 9 появятся импульсы (фиг. 12, кривые 48),равные длительности импульсов искрения. С увеличением интенсивности искрения снижается скважность им- пульсов (фиг ° 2, кривые 20 и 21).При скважностях П (U«, (Q < U„) /

/ (U — U „„ ), где U — амплитуда импульсов искрения, сигнал с выхода фильтрующего элемента меньше опорного напряжения +U „„ (фиг.3, кривые

24) и на выходе блока 4 управления сигнал равен нулю (фиг.4 и 5). Сигнал на выходах компараторов 13 также равен нулю.. Напряжение селекции компараторов 15 выбирается таKHH o6pG30M что IlpH скважностях импульсов искрения Q = U„ /(U — П„„„ ) оно меньше сигналов на выходах преобразователя 11. В этом случае на выходах компараторов 15 каналов 9 и 10 появляются соответственно высокий и низкий потенциалы. При этом на выходе двухвходовой схемы И 16 канала 10 потенциал равен нулю, а на выходе двухвходовой схемы И 16 канала 9 сигнал повторяет сигнал на ее прямом входе, который равен нулю. Сигнал на выходе трехвходовой схемы И 17 канала 9 определится как совпаде:ние сигналов на его пряБО

5 14570 одном из входов будет высокий потенциал, то на вьходе появится импульс, который поступает на соответствующий вход преобразователя 11. Сигнал

5 с выходов преобразователя 11, каждый

34 6 мых входах, а на выходе схемы И 17 канала 10 равен нулю. При таком сочетании сигналов на входах схем

ИЛИ 18 на выходе схемы ИЛИ 18 канала 9 появляются импульсы (фиг,12, кривые 49), равные длительности импульсов искрения, а на выходе схемы

ИЛИ 18 канала 10 напряжение равно нулю (фиг.13).

При скважностях импульсов

Q с. U /Uo„; (фиг.2, кривые 21) на выходе (фиг ° 1, точка Г) блока 4 управления появятся импульсы (фиг.5, кривые 28), представляющие помеху.

Сигналы на выходах компараторов 13-15 обоих каналов 9 и 10 дешифратора аналогичны предыдущему случаю, когда

Ц„/П>п Q с. П,„/Й, — U<,>,, ) и на выходе схемы ИЛИ 18 канала будут импульсы (фиг.12, кривые 50), равные . длительности импульсов искрения, а на выходе схемы ИЛИ 18 канала 10 напряжение равно нулю (фиг. 13) .

При появлении отрицательных импульсов от недокоммутации (фиг.2, кривые 22) на выходах компараторов

13 и 14 обоих каналов 9 и 10 дешифратора появятся сигналы (фиг.8-14, кривые 38, 39, 43, 47), а на выходах компараторов 15 — соответственно высокий и низкий потенциалы. При таком сочетании сигналов на выходах схем ИЛИ 18 каналов 9 и 10 дешифратора появятся импульсы (фиг.12, кривые

51 и фиг.13, кривые 52), равные длительности импульсов искрения. При отрицательной полярности импульсов (искрение вызвано недокоммутацией) работа дешифратора происходит аналогично, однако при этом функции каналов 9 и 10 меняются на противоположные.

Таким образом, на входы преобразователя 11 поступают разделенные по полярности импульсы, длительность которых равна длительности высокочастотных импульсов искрения. Сигналы с выходов преобразователя 11, разделенные по признаку полярности и пропорциональные длительности импульсов искрения, индицируются блоком 12 индикации.

Построение схем компараторов И и

ИЛИ обеспечивается известными в электронной технике приемами. Конструктивно данные элементы можно выполнить на различных сериях интегральных микросхем.

7 14570

Использование предлагаемого устройства позволит повысить достоверность оценки искрения большой интенсивности при различных режимах рабо5 ты испытуемых машин и дает возможность повысить точность настройки коммутации, что сказывается на увеличении срока службы щеточно-коллекторного узла и увеличении межремонт-.. ного периода.

По сравнению с применяемым в про-. изводстве прибором контроля коммутации ПКК-2У4, использующим в качестве первичного преобразователя вспомогательную щетку, предлагаемое устройство, работающее по сигналу с разнополярных щеток, обеспечивает повышение достоверности определения уровня искрения электрической машины, так как этот сигнал несет в себе ин-, формацию об искрении всех бракетов, а сигнал.со вспомогательной щетки характеризует процесс коммутации только одного бракета испытуемой ма- 25 шины.

При этом необходимо также учитывать снижение продолжительности оценки уровня искрения электрических машин за счет сокращения времени на подготовку их к испытаниям. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет проводить диагностику и определение уровня искрения щеток электрических машин постоянного тока с вращающейся магнитной системой. а входы — соответственно к выходам двухвходовой и трехвходовой схем И и первого компаратора, два прямых входа трехвходовой схемы И соеДинены соответственно с выходами второго и третьего компараторов данного канала, а инверсный — c выходом второго компаратора противоположного канала дешифратора, прямой вход двухвходовой схемы И соединен с вы. ходом блока управления данногО канала, а инверсный — с выходом третьего компаратора противоположного канала дешифратора, входы первого и второго компараторов каждого канала объединены и подключены к выходу сумматора данного канала, а вход третьего компарртора каждого канала соеди" нен с выходом преобразователя и входом блока индикации данного канала.

Формула изобретения

Устройство для диагностики и on40 ределения уровня искрения щеток электрических машин постоянного тока, содержащее двухканальный блок индикации с преобразователем, фильтрующий элемент, вход которого предназначен для соединения с разнополяр45

34 8 ными щетками испытуемой машины, а выход подключен к прямому входу сумматора и к входам схем выделения величины амплитудной коррекции, выход одной из которых соединен с инверсным входом сумматора, и двухканальный блок управления, к входам которого подключены разнополярно два вентиля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности диагностики и определения уровня искрения большой интенсивности при различных режимах работы испытуемых машин, оно снабжено вторым сумматором, прямой вход которого подключен к выходу фильтрующего элемента и вентилям, а инверсный — к выходу второй схемы выделения величины амплитудной коррекции, и двухканальным дешифратором, каждый канал которого выполнен в виде трех компараторов, двухвходовой и трехвходовой схем И и трехвходовой схемы ИЛИ, выход которой подключен к входу преобразователя одного из каналов, 1457034

° 1

"Д

7Я Г

Фиг. 5

Фиг.

Щя. Ю

ЧЧ Ю 6 7

Фиг. 11

Ж 51

Фиг. Я

Фиг. 13

Составитель В.Чернова

Редактор А.Шандор Техред М.Дидык Корректор Г.Решетник

Заказ 7557/51 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4