Способ диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин



Способ диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин

 


Владельцы патента RU 2551429:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для испытаний и настройки коммутации коллекторных электрических машин (КЭМ). Технический результат - повышение точности диагностики состояния коммутации КЭМ. В способе диагностики состояния коммутации при вращении коллектора во время прохождения коллекторной пластины с заранее нанесенной меткой мимо датчика положения коллектора световой поток от неепреобразуют датчиком в синхроимпульс с длительностью, равной времени прохождения коллекторной пластины под сбегающим краем щетки, который задерживают устройством для регулируемой задержки импульса до момента подхода исследуемой, предварительно промаркированной коллекторной пластины под сбегающий край щетки. В момент подхода исследуемой коллекторной пластины под сбегающий край щетки синхроимпульс подают на фотоэлектрический преобразователь, которым при помощи ПЗС-матрицы преобразуют световое излучение от искрения в сигнал, эквивалентный изображению щеточно-коллекторного узла и процесса искрения за время прохождения исследуемой пластины под сбегающим краем щетки. Полученные сигналы суммируют, фильтруют до получения результирующего сигнала, эквивалентного изображению искрения, интегрируют и визуализируют. Получают значения интенсивности искрения и отношения длины искрящего края щетки к полной длине края щетки, по которым устанавливают в баллах степень искрения на исследуемой коллекторной пластине так, как указано в материалах заявки. 1 ил.,1 табл.

 

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано для испытаний и настройки коммутации коллекторных электрических машин.

Общеизвестно, что качество коммутации определяет работоспособность коллекторной электрической машины (КЭМ) и ее надежность в эксплуатации.

Известны способы и устройства для диагностики состояния коммутации, основанные на измерении различных физических величин, взаимосвязанных с искрением на коллекторных пластинах под сбегающим краем щетки при визуальном наблюдении за процессом искрения на коллекторных пластинах под сбегающим краем щетки.

Проблема известных способов диагностики состояния коммутации коллекторной электрической машины заключается в низкой точности диагностики степени искрения на коллекторных пластинах под сбегающим краем щетки КЭМ, что обусловлено визуальным качественным определением параметров степени искрения под сбегающим краем щетки на коллекторе КЭМ.

Известен способ диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин, основанный на визуальном наблюдении искрения под сбегающим краем щетки на коллекторе КЭМ и визуальной оценке состояния коллекторно-щеточного узла [ГОСТ 183-74 «Машины электрические вращающиеся. Общие технические условия» http://vsegost.com/Catalog/41/41213.shtml].

Способ диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин заключается в достижении рабочих режимов работы КЭМ, в визуальном определении параметров степени искрения, по значению которых делают вывод о технической исправности КЭМ.

Диагностику осуществляют следующим образом. Перед началом испытаний включают коллекторную электрическую машину на время, необходимое для достижения практически установившейся температуры КЭМ. После достижения коллекторной электрической машиной установившейся температуры визуально определяют параметры, характеризующие степень искрения под сбегающим краем щетки на коллекторе КЭМ, такие как: интенсивность искрения и отношение длины искрящего края щетки к полной длине края щетки (небольшая часть края щетки, большая часть края щетки или весь край щетки), а также наличие вылетающих искр.

При визуальном восприятии параметров искрения фиксируют только часть истинной картины искрения в силу влияния человеческого фактора, при этом часть информации о степени искрения теряется. Длина искрящего края щетки за счет субъективного его определения может не совпадать с истинным значением. Таким образом, сведения об истинном техническом состоянии КЭМ искажаются. Эти искажения приводят к увеличению погрешности при определении степени искрения.

Кроме того, при визуальном наблюдении коллектора КЭМ в силу влияния инерционности человеческого зрения определяют интегральный уровень искрения по коллектору в целом без возможности выделения искрения на какой-либо определенной коллекторной пластине.

Затем коллекторную электрическую машину останавливают, производят осмотр коллекторно-щеточного узла и визуально определяют другие параметры, характеризующие степень искрения под сбегающим краем щетки на коллекторе КЭМ, такие как: следы почернения на коллекторе и следы нагара на щетках.

По результатам визуального наблюдения определяют степень искрения под сбегающим краем щетки на коллекторе КЭМ, которая выражается в баллах по следующей шкале:

- отсутствие искрения, отсутствие почернения на коллекторе и следов нагара на щетках оценивают как 1 балл;

- слабое искрение под небольшой частью края щетки - как 1ј балла;

- слабое искрение под большей частью края щетки, появление следов почернения на коллекторе и следов нагара на щетках, легко устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином, - как 1Ѕ балла;

- умеренное искрение под всем краем щетки, появление следов почернения на коллекторе и следов нагара на щетках, не устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином - как 2 балла;

- значительное искрение под всем краем щетки с появлением крупных и вылетающих искр, значительное почернение на коллекторе, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также подгар и частичное разрушение щеток - как 3 балла.

По степени искрения под сбегающим краем щетки на коллекторе КЭМ делают вывод о технической исправности КЭМ. При степени искрения не более 1Ѕ балла делают вывод о технической исправности КЭМ, при степени искрения 2 балла и выше - о технической неисправности КЭМ.

Достоинством известного способа диагностики состояния коммутации КЭМ является простота реализации метода, а также возможность диагностики степени искрения без применения специального оборудования.

Однако точность диагностики состояния коммутации коллекторной электрической машины при реализации известного способа является недостаточной вследствие низкой достоверности определения степени искрения на коллекторных пластинах. Это обусловлено, во-первых, только качественной оценкой степени искрения на коллекторных пластинах под сбегающим краем щетки КЭМ за счет визуального восприятия картины искрения человеком и, во-вторых, определением интегральной величины степени искрения на всех коллекторных пластинах.

Наиболее близким к заявляемому решению по совокупности существенных признаков является способ диагностики состояния коммутации коллекторной электрической машины, основанный на визуальном наблюдении световых импульсов искрения на каждой коллекторной пластине [Патент РФ на изобретение №2383030, МПК G01R 31/34 (2006.01), Н02К 13/14 (2006.01), H01R 39/58 (2006.01). Устройство для диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин. / P.X. Сайфутдинов (RU); ДВГУПС (RU). - №2008119263/09; заявлено 15.05.2008; опубл. 27.02.2010, Бюл. №6].

Диагностику состояния коммутации коллекторной электрической машины осуществляют с помощью устройства для диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин, которое содержит оптический синхронизатор, систему синхронизации, фотоэлектрический преобразователь, усилитель и устройство для визуализации изображения.

Выход синхронизатора связан с оптическим входом фотоэлектрического преобразователя, выход фотоэлектрического преобразователя подключен к входу усилителя. Выход усилителя подключен к входу устройства для визуализации изображения.

Система синхронизации включает последовательно соединенные датчик положения коллектора КЭМ, устройство для регулируемой задержки импульсов и импульсный усилитель. Импульсный усилитель соединен с оптическим синхронизатором.

Фотоэлектрический преобразователь выполнен на основе фотодиода.

Способ диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин осуществляют следующим образом.

Перед началом диагностики на петушковую часть одной из коллекторных пластин КЭМ наносят светоотражающую метку и выбирают исследуемую коллекторную пластину, которую маркируют.

Оптический синхронизатор располагают перед коллекторной пластиной КЭМ под сбегающим краем щетки. При этом оптический вход фотоэлектрического преобразователя оказывается направленным на участок коллектора КЭМ под сбегающим краем щетки, датчик положения коллектора КЭМ системы синхронизации располагают вблизи петушковой части коллекторных пластин, после чего коллекторную электрическую машину включают в работу.

При вращении коллектора во время прохождения коллекторной пластины со светоотражающей меткой мимо системы синхронизации световой поток от светоотражающей метки направляют на датчик положения коллектора, в котором световой поток преобразуется в электрический синхроимпульс. При этом длительность электрического синхроимпульса равна времени прохождения коллекторной пластины под сбегающим краем щетки.

Сформированный электрический синхроимпульс подают на устройство для регулируемой задержки импульса системы синхронизации, в котором он задерживается на время подхода исследуемой пластины под сбегающий край щетки.

В момент подхода исследуемой коллекторной пластины под сбегающий край щетки ранее задержанный электрический синхроимпульс подают на импульсный усилитель системы синхронизации. Далее усиленный синхроимпульс подают на синхронизатор, который практически мгновенно открывает оптический канал.

В течение времени прохождения исследуемой коллекторной пластины под сбегающим краем щетки синхронизатор поддерживает оптический канал открытым. Через открытый оптический канал световое излучение от искрения исследуемой коллекторной пластины подают на фотоэлектрический преобразователь, где он фотодиодом преобразуется в электрический сигнал, эквивалентный интенсивности светового потока от искрения на коллекторной пластине под сбегающим краем щетки. Далее полученный электрический сигнал преобразуют путем усиления в сигнал для определения интенсивности искрения.

Усиленный сигнал подают на вход устройства для визуализации изображения, например осциллограф, на экране которого получают качественную информацию о степени искрения в виде импульса с длительностью, пропорциональной времени прохождения исследуемой коллекторной пластины под сбегающим краем щетки, и с амплитудой, пропорциональной интенсивности искрения под сбегающим краем щетки.

После прохождения исследуемой коллекторной пластины под сбегающим краем щетки воздействие синхроимпульса заканчивается, синхронизатор мгновенно закрывает оптический канал. При закрытом оптическом канале световое излучение от искрения на остальных коллекторных пластинах задерживается синхронизатором, и сигнал на выходе фотоэлектрического преобразователя отсутствует.

Описанный процесс повторяется при каждом обороте коллектора КЭМ. Это приводит к тому, что процесс искрения наблюдают только на исследуемой коллекторной пластине.

Изображение импульса наблюдают на экране осциллографа и по величинам его длительности и амплитуды определяют интенсивность искрения под сбегающим краем щетки КЭМ для исследуемой коллекторной пластины, которая качественно характеризует степень искрения.

Для получения более достоверной информации о степени искрения КЭМ одновременно осуществляют визуальное наблюдение за коллектором КЭМ через синхронизатор. При визуальном наблюдении определяют дополнительные параметры искрения на коллекторе под сбегающим краем щетки: длину искрящего края щетки, наличие вылетающих искр и наличие следов почернения и нагара на исследуемой коллекторной пластине, которые вместе с интенсивностью искрения качественно характеризуют степень искрения.

При визуальном наблюдении из-за особенностей человеческого зрения человек видит картину искрения за несколько оборотов коллектора КЭМ, которая отличается от истинной картины искрения. Это приводит к возникновению погрешности в оценке длины искрящего края щетки и интенсивности искрения.

По результатам наблюдения импульсов на экране осциллографа и коллектора через синхронизатор определяют степень искрения под сбегающим краем щетки на коллекторе КЭМ, которая выражается в баллах в соответствии с ГОСТ 183-74 «Машины электрические вращающиеся. Общие технические условия» по следующей шкале:

- отсутствие искрения, отсутствие почернения на коллекторе и следов нагара на щетках оценивают как 1 балл;

- слабое искрение под небольшой частью края щетки - как 1ј балла;

- слабое искрение под большей частью края щетки, появление следов почернения на коллекторе и следов нагара на щетках, легко устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином, - как 1Ѕ балла;

- умеренное искрение под всем краем щетки, появление следов почернения на коллекторе и следов нагара на щетках, не устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином - как 2 балла;

- значительное искрение под всем краем щетки с появлением крупных и вылетающих искр, значительное почернение на коллекторе, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также подгар и частичное разрушение щеток - как 3 балла.

Такое определение степени искрения под сбегающим краем щетки на коллекторе КЭМ является субъективным. Субъективная оценка степени искрения на исследуемой коллекторной пластине осуществляется с погрешностью за счет возникновения ошибки в оценке длины искрящего края щетки и интенсивности искрения.

Для полного исследования КЭМ аналогичным образом проверяют поочередно все остальные коллекторные пластины.

Оценку технической исправности КЭМ осуществляют в соответствии с ГОСТ 183-74 «Машины электрические вращающиеся. Общие технические условия» по степени искрения. При степени искрения не выше 1Ѕ балла делают вывод об исправности КЭМ, при степени искрения 2 балла и выше - о технической неисправности КЭМ.

Достоинство известного способа диагностики состояния коммутации коллекторной электрической машины заключается в возможности диагностики искрения под сбегающим краем щетки на отдельных коллекторных пластинах, что обусловлено наличием избирательности в пропуске светового излучения от коллекторных пластин через синхронизатор.

Однако точность диагностики состояния коммутации КЭМ, обеспечиваемая известным способом диагностики состояния коммутации коллекторной электрической машины, остается недостаточной. Это обусловлено искажением информации о степени искрения за счет субъективного человеческого фактора, позволяющего визуально фиксировать только дискретные картины искрения на исследуемой пластине, которые являются частью истинной картины искрения за цикл испытаний.

Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке способа диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин, позволяющего повысить точность диагностики состояния коммутации КЭМ за счет фиксации достоверно полной картины искрения за цикл испытаний.

Для решения поставленной задачи в способе диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин, заключающемся в предварительной маркировке исследуемой коллекторной пластины, в получении электрического синхроимпульса длительностью, равной времени прохождения коллекторной пластины коллектора под сбегающим краем щетки, с последующей его задержкой на время подхода исследуемой коллекторной пластины под сбегающий край щетки, в преобразовании светового излучения от искрения исследуемой коллекторной пластины под сбегающим краем щетки в электрический сигнал в течение длительности синхроимпульса под воздействием задержанного синхроимпульса, в преобразовании электрического сигнала для определения интенсивности искрения и отношения длины искрящего края щетки к полной длине края щетки с последующей его визуализацией, в определении интенсивности искрения и отношения длины искрящего края щетки к полной длине щетки, по информации о которых устанавливают в баллах степень искрения на исследуемой коллекторной пластине под сбегающим краем щетки с последующей оценкой технической исправности исследуемой коллекторной пластины КЭМ, при этом как 1 балл определяют степень искрения при отсутствии искрения и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки, равном 0, как 1ј балла - при слабом искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0-0,25, как 1Ѕ балла - при слабом искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,5-0,75, как 2 балла - при умеренном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки, равном 1, и как 3 балла при значительном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки, равном 1, при преобразовании светового излучения от искрения исследуемой коллекторной пластины под сбегающим краем щетки получают электрический сигнал, эквивалентный изображениям щеточно-коллекторного узла и процесса искрения за время прохождения исследуемой пластины под сбегающим краем щетки, преобразование электрического сигнала для определения интенсивности искрения и отношения длины искрящего края щетки к полной длине края щетки осуществляют путем суммирования электрических сигналов, эквивалентных изображений щеточно-коллекторного узла и процесса искрения за время прохождения исследуемой пластины под сбегающим краем щетки, за серию оборотов коллектора КЭМ с последующей фильтрацией суммарного электрического сигнала до получения результирующего сигнала эквивалентного только изображению искрения, интегрированием результирующего электрического сигнала и получением количественной информации об интенсивности искрения и отношения длины искрящего края щетки к полной длине края щетки, а степень искрения на исследуемой коллекторной пластине под сбегающим краем щетки определяют при следующих их дополнительных значениях, как 1⅜ балла определяют степень искрения при слабом искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,25-0,5 или при умеренном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0-0,25, как 1Ѕ балла при умеренном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,25-0,5 или при значительном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0-0,25, как 1ѕ балла при слабом искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,75-0,9, или при умеренном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,5-0,75, или при значительном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,25-0,5, как 1⅞ балла при слабом искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,9-1 или при умеренном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,75-0,9, или при значительном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,5-0,75, как 2 балла при умеренном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале от 0,9 или при значительном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,75-0,9 и как 3 балла при значительном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале от 0,9, и при степени искрения 1ѕ балла и выше делают вывод о технической неисправности КЭМ, при этом в качестве фотоэлектрического преобразователя выбирают фотоэлектрический преобразователь на основе ПЗС-матрицы с буферизацией столбцов.

Наличие новых операций в способе диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин, таких как суммирование сигналов, эквивалентных изображениям деталей щеточно-коллекторного узла и изображению процесса искрения за время прохождения исследуемой пластины под сбегающим краем щетки, за серию оборотов коллектора КЭМ, фильтрация суммарного сигнала до получения результирующего сигнала эквивалентного только изображению искрения, интегрирование результирующего электрического сигнала, выбор новых дополнительных интервалов диагностики, а также выбор в качестве фотоэлектрического преобразователя ПЗС-матрицы с буферизацией столбцов отличают заявляемый способ от прототипа. Наличие существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого способа критерию патентоспособности изобретения «новизна».

Выполнение новых операций в совокупности с известными операциями в способе диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин и выбор новых интервалов диагностики состояния коммутации КЭМ приводит к повышению точности диагностики состояния коммутации КЭМ за счет фиксации достоверной картины искрения за цикл испытаний.

Это обусловлено тем, что изменяющиеся случайным образом при каждом обороте коллектора КЭМ интенсивность искрения и распределение искрения под сбегающим краем щетки после обработки преобразуются в интенсивность искрения и распределение искрения под сбегающим краем щетки со средними значениями с получением фиксированной полной картины искрения за цикл испытаний.

Автоматический анализ зафиксированной полной картины искрения за цикл испытаний позволят использовать более узкие интервалов диагностики состояния коммутации КЭМ, что приводит к повышению точности диагностики состояния коммутации КЭМ.

Причинно-следственная связь «Введение в способ диагностики операций суммирования сигналов, эквивалентных изображениям деталей щеточно-коллекторного узла и изображению процесса искрения за время прохождения исследуемой пластины под сбегающим краем щетки, полученных за каждый из оборотов цикла испытаний КЭМ, фильтрации суммарного сигнала до получения результирующего сигнала эквивалентного только изображению искрения, интегрирования результирующего электрического сигнала, выбора новых дополнительных интервалов диагностики, а также выбора в качестве фотоэлектрического преобразователя ПЗС-матрицы с буферизацией столбцов повышает точность диагностики состояния коммутации КЭМ за счет фиксации полной картины искрения за цикл испытаний, позволяющей детально оценить состояние коммутации КЭМ» не обнаружена в уровне техники и является новой и явным образом не следует из него. Наличие новой причинно-следственной связи свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».

На фигуре представлено устройство для диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин, которое позволяет осуществить заявляемый способ диагностики.

Диагностику состояния коммутации коллекторной электрической машины осуществляют с помощью устройства для диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин, которое содержит систему синхронизации 1, фотоэлектрический преобразователь 2, сумматор-накопитель 3, фильтр 4, интегратор 5 и устройство для визуализации изображения 6.

Система синхронизации 1 содержит датчик положения коллектора 7 и устройство для регулируемой задержки импульса 8. Входом системы синхронизации 1 является оптический вход датчика положения коллектора 7, а ее выходом - электрический выход устройства для регулируемой задержки импульса 8. Выход датчика положения коллектора 7 подключен к входу устройства для регулируемой задержки импульса 8. Выход системы синхронизации 1 соединен с электрическим входом фотоэлектрического преобразователя 2. Фотоэлектрический преобразователь 2 и устройство для визуализации изображения 6 соединены через последовательно соединенные сумматор-накопитель 3, фильтр 4 и интегратор 5. Фотоэлектрический преобразователь 2 выполнен на основе интегральной микросхемы - ПЗС-матрицы с буферизацией столбцов.

Способ диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин осуществляют следующим образом.

Перед началом испытаний фотоэлектрический преобразователь 2 устанавливают, направляя его оптическая ось на коллекторную пластину коллектора 9 под сбегающим краем щетки 10 перпендикулярно ее задней лицевой грани. Датчик положения коллектора 7 системы синхронизации 1 устанавливают около петушковой части коллекторных пластин коллектора 9. Исследуемую коллекторную пластину 11 маркируют, кроме этого, на петушковую часть одной из коллекторных пластин 12 наносят светоотражающую метку 13 и запускают КЭМ.

При вращении коллектора 9 КЭМ на коллекторных пластинах коллектора 9 под сбегающим краем щетки 10 возникает процесс искрения, световое излучение от которого подают на фотоэлектрический преобразователь 2.

Во время прохождения коллекторной пластины 12 мимо системы синхронизации 1 световой поток от светоотражающей метки 13 направляют на датчик положения коллектора 7, в котором световой поток преобразуется в электрический синхроимпульс. Длительность полученного электрического синхроимпульса равна времени прохождения коллекторной пластины коллектора 9 под сбегающим краем щетки 10.

Сформированный электрический синхроимпульс задерживают устройством для регулируемой задержки импульса 8 системы синхронизации 1 на время подхода исследуемой коллекторной пластины 11 под сбегающий край щетки 10.

В момент подхода исследуемой коллекторной пластины 11 под сбегающий край щетки 10 на электрический вход фотоэлектрического преобразователя 2 подают задержанный электрический синхроимпульс, который запускает процесс преобразования светового излучение от искрения исследуемой коллекторной пластины 11. Поступающее на оптический вход фотоэлектрического преобразователя 2 световое излучение от искрения исследуемой коллекторной пластины 11 преобразуют ПЗС-матрицей фотоэлектрического преобразователя 2 в электрический сигнал в течение времени прохождения исследуемой коллекторной пластины 11 под сбегающим краем щетки 10.

При этом после преобразования светового излучения получают электрический сигнал, эквивалентный изображениям щетки 10, исследуемой коллекторной пластины 11 и других деталей щеточно-коллекторного узла и изображению процесса искрения за время прохождения исследуемой пластины 11 под сбегающим краем щетки 10.

Далее полученный электрический сигнал преобразуют в сигнал для определения интенсивности искрения и отношения длины искрящего края щетки к полной длине края щетки. Для этого вначале каждый полученный в течение серии оборотов коллектора 9 КЭМ электрический сигнал, эквивалентный изображениям щетки 10, исследуемой коллекторной пластины 11 и других деталей щеточно-коллекторного узла и изображению процесса искрения, за время прохождения исследуемой пластины 11 под сбегающим краем щетки 10, накапливают с последующим суммированием их в сумматоре-накопителе 3, получая полную информацию о процессе искрения с учетом изменений изображения процесса искрения от воздействия случайных факторов при каждом обороте коллектора 9 КЭМ.

Затем фильтром 4 суммарный электрический сигнал, эквивалентный изображениям щетки 10, исследуемой коллекторной пластины 11 и других деталей щеточно-коллекторного узла и изображению процесса искрения, фильтруют до получения результирующего электрического сигнала, эквивалентного только изображению искрения. Далее полученный результирующий электрический сигнал интегратором 5 интегрируют с получением на выходе сигнала эквивалентного отношению длины искрящего края щетки к полной длине края щетки и интенсивности искрения.

Интегрированный сигнал подают на устройство визуализации изображения 6, на экране которого получают количественную информацию о степени искрения в виде значений отношения длины искрящего края щетки к полной длине края щетки и интенсивности искрения. По значениям отношения длины искрящего края щетки к полной длине края щетки и интенсивности искрения определяют в баллах степень искрения на исследуемой коллекторной пластине 11 под сбегающим краем щетки 10.

- При отсутствии искрения и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки, равном 0, степень искрения определяют как 1 балл.

- При слабом искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине фая щетки в интервале 0-0,25 степень искрения определяют как 1ј балла, в интервале 0,25-0,5 - как 1⅜ балла, в интервале 0,5-0,75 - как 1Ѕ балла, в интервале 0,75-0,9 - как 1ѕ балла, в интервале 0,9-1 - как 1⅞ балла.

- При умеренном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0-0,25 степень искрения определяют как 1⅜ балла, в интервале 0,25-0,5 - как 1Ѕ балла, в интервале 0,5-0,75 - как 1ѕ балла, в интервале 0,75-0,9 - как 1⅞ балла, в интервале 0,9-1 - как 2 балла.

- При значительном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0-0,25 степень искрения определяют как 1Ѕ балла, в интервале 0,25-0,5 - как 1ѕ балла, в интервале 0,5-0,75 - как 1⅞ балла, в интервале 0,75-0,9 - как 2 балла, в интервале 0,9-1 - как 3 балла.

Вывод о технической неисправности КЭМ делают при степени искрения 1ѕ балла и выше.

Для полного исследования КЭМ аналогичным образом проверяют поочередно все остальные коллекторные пластины.

Диагностика состояния коммутации КЭМ проведена в лаборатории «Электрические машины» ДВГУПС. Опытные испытания проводились на пятидесяти двух коллекторных пластинах машины ПО-550.

Диагностика состояния коллекторных пластин КЭМ проводилась заявляемым способом и способом-прототипом. Было проведено 5 серий испытаний, в ходе которых диагностика искрения последовательно проводилась на всех пластинах КЭМ. Для проведения испытаний по заявляемому способу использовано устройство, описанное в описании в разделе «Осуществление изобретения». В нем в качестве фотоэлектрического преобразователя 2 выбрана интегральная микросхема ICX404AL. Сумматор-накопитель 3, фильтр 4 и интегратор 5 объединены в микросхеме ВСМ2835. В качестве устройства для визуализации изображения 6 выбран монитор SAMSUNG S20B300N. В качестве датчика положения коллектора 7 выбраны светодиод АЛ307, фотодиод ФД-5 и операционный усилитель К157УД2. Устройство для регулируемой задержки импульса 8 выполнено на микросхемах серии 564.

Для проведения испытаний по способу-прототипу использовано устройство, описанное в описании в разделе «Уровень техники. Описание прототипа». В нем в качестве фотоэлектрического преобразователя использован фотодиод ФД-3, усилитель выполнен на микросхеме К140УД8, в качестве устройства для визуализации изображения использован электронный осциллограф марки С1-93. В качестве датчика положения коллектора КЭМ системы синхронизации использована лампа накаливания МН 6,3-0,3 с фокусирующей линзой и фотодиод ФД-3. Устройство регулируемой задержки импульсов системы синхронизации выполнено на микросхемах серии К155. Импульсный усилитель системы синхронизации выполнен на транзисторах типа КТ704. Оптический синхронизатор выполнен в виде ячейки Поккельса.

После проведения испытаний их результаты для каждого способа были усреднены.

Таблица
Результаты диагностики приведены в таблице
Количество пластин с допустимой степенью искрения Количество пластин с недопустимой степенью искрения
По заявляемому способу 35±1 17±1
По способу-прототипу 40±2 12±2

Испытания показали, что точность диагностики степени искрения на каждой коллекторной пластине повышается на 9-12% по сравнению с диагностикой степени искрения на каждой коллекторной пластине известным способом-прототипом.

Способ диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин, заключающийся в предварительной маркировке исследуемой коллекторной пластины, в получении электрического синхроимпульса длительностью, равной времени прохождения коллекторной пластины коллектора под сбегающим краем щетки, с последующей его задержкой на время подхода исследуемой коллекторной пластины под сбегающий край щетки, в преобразовании светового излучения от искрения исследуемой коллекторной пластины под сбегающим краем щетки в электрический сигнал в течение длительности синхроимпульса под воздействием задержанного синхроимпульса, в преобразовании электрического сигнала для определения интенсивности искрения и отношения длины искрящего края щетки к полной длине края щетки с последующей его визуализацией, в определении интенсивности искрения и отношения длины искрящего края щетки к полной длине щетки, по информации о которых устанавливают в баллах степень искрения на исследуемой коллекторной пластине под сбегающим краем щетки с последующей оценкой технической исправности исследуемой коллекторной пластины КЭМ, при этом как 1 балл определяют степень искрения при отсутствии искрения и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки, равном 0, как 1ј балла - при слабом искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0-0,25, как 1Ѕ балла - при слабом искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,5-0,75, как 2 балла - при умеренном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки, равном 1, и как 3 балла при значительном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки, равном 1, отличающийся тем, что при преобразовании светового излучения от искрения исследуемой коллекторной пластины под сбегающим краем щетки получают электрический сигнал, эквивалентный изображению щеточно-коллекторного узла и процесса искрения за время прохождения исследуемой пластины под сбегающим краем щетки, преобразование электрического сигнала для определения интенсивности искрения и отношения длины искрящего края щетки к полной длине края щетки осуществляют путем суммирования электрических сигналов, эквивалентных изображению щеточно-коллекторного узла и процесса искрения за время прохождения исследуемой пластины под сбегающим краем щетки, за серию оборотов коллектора КЭМ с последующей фильтрацией суммарного электрического сигнала до получения результирующего электрического сигнала, эквивалентного только изображению искрения, интегрированием результирующего электрического сигнала и получением количественной информации о интенсивности искрения и отношения длины искрящего края щетки к полной длине края щетки, а степень искрения на исследуемой коллекторной пластине под сбегающим краем щетки определяют при следующих их дополнительных значениях, как 1⅜ балла определяют степень искрения при слабом искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,25-0,5 или при умеренном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0-0,25, как 1Ѕ балла при умеренном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,25-0,5 или при значительном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0-0,25, как 1ѕ балла при слабом искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,75-0,9, или при умеренном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,5-0,75, или при значительном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,25-0,5, как 1⅞ балла при слабом искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,9-1, или при умеренном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,75-0,9, или при значительном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,5-0,75, как 2 балла при умеренном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале от 0,9 или при значительном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале 0,75-0,9 и как 3 балла при значительном искрении и отношении длины искрящего края щетки к полной длине края щетки в интервале от 0,9, и при степени искрения 1ѕ балла и выше делают вывод о технической неисправности КЭМ, при этом в качестве фотоэлектрического преобразователя выбирают фотоэлектрический преобразователь на основе ПЗС-матрицы с буферизацией столбцов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к коллектору для электрической машины. .

Изобретение относится к барабанному коллектору для электрической машины. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в коллекторном электрическом двигателе постоянного тока с дополнительным устройством для улучшения коммутации.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при производстве коллекторных электрических машин, обладающих повышенными требованиями к уровню радиопомех при эксплуатации.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при производстве коллекторных машин, к которым предъявляются повышенные требования к электромагнитной совместимости при эксплуатации.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при производстве коллекторных электрических машин, обладающих повышенными требованиями к уровню радиопомех при эксплуатации.

Изобретение относится к коллекторным электрическим машинам постоянного тока и универсального питания, имеющим дополнительные устройства для улучшения коммутации.

Изобретение относится к электрическим машинам, преимущественно к низковольтным микромашинам постоянного тока с длительным ресурсом и повышенными трубованиями к стабильности электромеханических параметров.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к коллекторным электрическим машинам (КЭМ), когда определяющим фактором является искровой износ их скользящего контакта.

Изобретение относится к области вращающихся электрических машин. Блок (30) контактных колец для вращающейся электрической машины, включает в себя несколько контактных колец (18), расположенных концентрично оси машины и в осевом направлении друг за другом.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к погружным электродвигателям постоянного тока, и касается особенностей конструктивного выполнения коммутационной системы системы для электродвигателя постоянного тока, работающего в окружающей среде в забое скважины.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к механическим коммутаторам в электрической цепи. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в коллекторных электрических машинах с многоходовыми обмотками якоря, когда определяющими факторами являются простота конструкции и надежная работа их токосъемного устройства.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в коллекторных электрических машинах (двигателях и генераторах большой мощности). .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к коллекторно-щеточному узлу машин постоянного тока (МПТ). .

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к комбинированным электрическим генераторам. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для улучшения коммутации коллекторных машин постоянного тока, питаемых от статических преобразователей.

Изобретение относится к приводным механизмам и может быть использовано в электромеханических игрушках. .

Изобретение относится к автоматизированному контролю и диагностике коллекторных электрических машин и обеспечивает расширение функциональных возможностей путем организации непрерывного контроля остаточного ресурса и определения качества работы щеточно-коллекторного узла и повышение надежности контроля.
Наверх