Способ измерения мгновенных значений токов в коммутируемой секции коллекторной электрической машины и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сотоз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 070176 (21) 2313462/07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (Ы) М. Кл.

Н 02 К 15/00

Гее1йеретеенный кекетет

Совете Мнннетрае ССОР ее денев неейретеннй е еткрытнй (43) Опубликовано 0502785толлетень № 5 (бЗ) УДК., 621 . 313. 2 (088.8) {45) .Дата опубликования описания 2601„78

P2) Автор изобретения

Е.И. Буханцев

Pl) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ ТОКОВ

В кОммутиРуемОЙ секции кОллектОРнОЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ(1!ЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно касается измерения при испытаниях коллекторных электрических машин, в частности к способам измерения мгновенных б значений токов в их коммутируемой секции.

Известен способ измерения мгновенных значений токов секций или петушков якоря осциллографированием 1 1 j; 10

В указанном способе измеряют магнитное поле тока с помощью, например, воздушного трансформатора, либо датчиков Холла. Этот способ позволяет получать только осцйллограммы мгно- IS венных значений тока коммутации паза, а не отдельных секций, лежащих в этих пазах. При использовании этого способа часто возникают недопустимые погрешности измерений иэ-за индуктивных наводок в измерительной цепи.

Известен также способ измерения мгновенных значений токов в коммутируемой секции коллекторной электрической машины путем измерения падения напряжения на резисторах, включенных в цепь измеряемого тока (2 j, Данный способ является наиболее близким по технической сущности к изобретению.

Этот способ основан на непосредственном осциллографировании падения напряжения на безынерционном измерительном резисторе, включенном в цепь секции якоря, которое, как известно, пропорционально протекающему через резистор току. Для осуществления способа секцию разрезают, в разрез встраивают резисторы, измерительные провода от которых выводят через выполненные для этого в валу машины отверстия, кольца и щетки на измерительные клеммы измерителя тока (осциллографа) для осциллографирования.

Недостатки известного способа заключаются в необходимости препаривания обмотки якоря, т.е. проведении ряда работ, связанных с вводом в цепь секции резисторов и подключением к ним> измерительных проводников для осуществления электрической связи с осциллографическим устройством, в необходимости прокладки укаэанных измерительных проводников через вал машины и их экранировки, в необходимости изолировки резисторов и измерительных проводов, особенно затрудненной для высоковольтных машин, в необходимости установки на валу машины устройства токосъема. Кроме того, препари591987 рование может быть осуществлено лишь на машине, специально предназначенной для испытаний, Как правило, такая машина не может быть передана в эксплуатацию без восстановительного ремонта.

Целью изобретения является упрощение способа, заключающееся в упразднении препарирования якоря и, как следствие, уменьшении затрат труда и материалЬно-технических средств при испытаниях, а также возможность получения осциллограмм коммутации в эксплуатации на любой действующей машине.

Поставленная цель достигается тем, что между коллекторными пластинами испытуемой электрической машины и резисторами включают разрезную щетку, а полученные на резисторах падения напряжения подают на сумматор.

Устройство для осуществления этого способа для реализации той же цели снабжено разрезной щеткой, предназначенной для установки в щеткодержатель испытуемой электрической машины, сумматором и зажимом для соединения с сетью, причем разрезная щетка выполнена в виде пакета механически связанных, но электрически изолированных между собой пластин, ширина которых выбрана меньше межламельного промежутка коллектора, каждая из этих пластин соединена с за-жимом сети через резисторы, а сумматор включен между резисторами и измерителем тока.

Hp фиг. 1 изображено устройство для измерения мгновенных значений токов коммутируемой секции; .на фиг.2 график падения напряжений на шунтах и их сумма во времени.

Устройство для замера мгновенных значений токов в коммутируемой секции включает разрезную щетку, содержащую пакет механически связанных, но электрически изолированных пластин 1-4, установленных в условно не показанный на фиг. 1 щеткодержатель испытуемой коллекторной машины до соприкосновения с коллектором, пластины 5-7 которого ссединены с секциями 8 и 9 обмотки якоря. Ширина а каждой пластины меньше ширины б любого межламельного промежутка 10 коллектора. Пластины 1-4 пакета электрически соединены с зажимом 11 внешней цепи через индивидуальные резисторы 12-15, измерительные выводы 16.которых подключены ко входам 17 сумматора 18, а выход 19 сумматора 18 связан со входными клеммами 20 измерителя тока 21 (осциллографом) .

Предложенный способ осуществляется в следующем порядке. Если .при равномерном вращении якоря испытуемой машины в направлении стрелки 22 принять, что плотность тока в пластинах щетки пропорциональна площади их контактирования с коллектЬрными пластинами 5-7, а также что коммутация секции 9 начнется в момент времени1

fl когда набегающая кромка пластины 1 щетки совпадет с набегающей кромкой коллекторной пластины 5, то по мере увеличения площади контакта между пластиной 1 и коллекторной пластиной

5, падение напряжения на резисторе 12 (пропорциональное току через резистор 12) будет линейно нарастать, как

l5 это показано на фиг. 2 кривой:23 до момента времени 1., когда с набегаю2 щей кромкой коллекторной пластины 5 совпадет сбегающая кромка пластины 1 щетки. С момента времени t ток плас2 тины 1 и падение напряжения на реэис20 торе 12 остаются постоянными, так как несмотря на перемещение пластины 5, площадь контакта между ней и пластиной 1 остается постоянной до момента времени 4, когда набегающая кромка

Я5 пластины 1 совпадет со сбегающей кромкой коллекторной пластины 5. С момента времени t< падение напряжения на резисторе 12 линейно уменьшается и становится равным нулю в момент вре30 мени t,, так как пластина в этот момент перекрывает межламельный промежуток, следующий эа коллекторной пластиной 5, и ток в резисторе 12, как и в момент времени, равен нулю.

Р

Падения напряжения на резисторах

13 и 14 с моментов времени, соответствующих началу контак тиров ания пластин 2 и 3 щетки с коллекторной пластиной 5, представлены кривыми 24 и 25, . сдвинутыми от кривой 23, соответственно на время t - t,t. -t . Кривые 24-26

° можно рассматрив ать также как к ривые токов в резисторах 12-14 или пластинах 1-3 ..

45 .

К моменту времени пакет пластин

1-4 контактирует только с коллектор1 ной пластиной 6, в связи с чем токи секций 8 и 9 равны току параллельной ветви (, но имеют разное направление (секции 8 и 9 принадлежат раэньм па80 раллельным ветвям машины) . С момента времени 1 пакет пластин 1-4 контактирует только с коллекторной пластиной

5, в связи с чем токи секций 8 и 9 также равны току параллельной ветви

55 4, но имеют одинаковое направление (секции 8 и 9 принадлежат одной параллельной ветви машины) . Таким образом, эа время t4 t.i ток секции 9 изменился на величину 2 ia . С другой стороны, 60 в любой момент времени от t до

i мгновенное значение тока секции 9 . равно разности между током параллельной ветви, к которой принадлежала секция 9 до момента времени t и током ю

65 коллекторной пластины 5, равным в мо591987

Менты времени от t . .go t мгновенно-! му значению тока в пластине 1, в моменты времени от t - до t — сумме

Ъ мгновенных значений токов в пластинах 1 и 2, в моменты времени от t до,t< — сумме мгновенных значений токов в пластинах 1,2 и 3, т.е. сумме мгновенных значений токов тех пластин щетки, которые в рассматриваемый момент времени контактируют с коллек-, 1() торной пластиной.

Таким образом, суммируя мгновен.ные значения токов (см. кривые 23, 24, 25) с помощью сумматора 18 типа интегратора или цифровой вычислительной машины и осциллографируя сумму, можно измерять мгновенные значения токов в коммутируемой секции 9, что и показано кривой 26 (фиг. 2).

Как видно из данного конкретного примера, при ширине пакета щетки,равной коллекторному делению, для получения осциллограммы тока коммутируемой секции 9 достаточно просуммировать эа время t.4. токи только (25 пластины 1-3, так как еще до начала контактирования пластины 4 с коллекторной пластиной 5 к моменту времени

t4 ток в секции 9 реверсировался полностью. Нетрудно показать, что при

30 других, больших .значениях щеточного перекрытия для .получения осциллограм-. мы тока в секции может. потребоваться суммирование токов всех пластин щетки.

36

При необходимости пакетами щеток могут быть оборудованы щеткодержатели другой полярности испытуемой машины.

Использование предлагаемого способа измерения мгновенных значений то40 ков коммутируемой секции коллекторных злек т рич ес к их машин и ус т ройс тв а для его осуществления обеспечивает по сравнению с существующими следующие преимущества: .упразднение Препарирования якоря и отказ от связанных с ним затрат времени и материально-технических средств; возможность эам«р< н мгновенных значений токов коммутиру»мой секции в эксплуатации практически любой иэ коллекторных электрических машин; воэможность замеров мгновенных значений токов любой иэ коммутируемых секций, а при необходимости — последовательно всех секций якоря.

Формула изобретения

1. Способ измерения мгновенных значений токов в коммутируемой секции коллекторной электрической машины путем измерения падения напряжения на резисторах, включенных в цепь измеряемого тока, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью упрощения способа, между коллекторными пластинами испытуемой электрической машины и резисторами включают разрезную щетку, а полученные на резисторах падения напряжения подают на сумматор.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее резисторы и измеритель тока, соединенный с резисторами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено разрезной щеткой, предназначенной .для установки в щеткодержатель испытуемой электрической машины, сумматором и зажимом для соединения с сетью, причем разрезная щетка выполнена в виде пакета механически связанных, но электрически изолированных между собой пластин, ширина которых выбрана меньше межламельного промежутка коллектора, каждая из этих пластин соединена с зажимом сети через резисторы, а сумматор включен между резисторами и измерителем тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1..Авторское свидетельство СССР

М 63869, кл. 21 d3- 32, 1941.

2. Книга Шенфера К.И. Динамома-шины и двигатели постоянного тока, ОНТИ, 1937, с. 145-146.