Устройство для измерения мгновенных значений токов в коммутируемых секциях электрической машины

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕПЛЬСТВУ (и)782055 (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 131278 (21) 2694743/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 2311.80. Бюллетень ¹ 43

Дата опубликования описания 2 5.11.80 (51}м. к,.

H K 13/14

Н 02 К 15/00

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 313. 2 \088.8) (72) Автор изобретения

Е. И. Буханцов (7! ) Заявитель (54 ) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИИ

ТОКОВ В КОММУТИРУЕМЫХ СЕКЦИЯХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

МАШИНЫ

Изобретение относится к измерениям при испытаниях электрических машин, в частности к устройствам для измерения мгновенных значений токов в их коммутируемых секциях. 5

Известен способ измерения мгновенных значений токов секций или петушков якоря осциллографированием 1 .

В указанном способе измеряют магнитное поле тока с помощью, например 10 воздушного трансформатора, либо датчиков Холла. Этот способ позволяет получить только осциллограммы мгновенных значений тока коммутации паза, а не отдельных секций, лежащих в. этих т5 пазах. При использовании этого способа часто возникают недопустимые погрешности из-за индуктированных наводок в измерительной цепи.

Наиболее близким по технической 2О сущности к предлагаемому является устройство для измерения мгновенных значений токов в коммутируемой секции коллекторной электрической машины путем измерения падения напряжения на 25 резисторах, в т. ч. когда между пластинами испытуемой машины и резисторами включают разрезную щетку, а полученные на резисторах падения напряжения подают на сумматор, причем, раэ- 3О

2 резная щетка выполнена в виде пакета механически связанных, но электрически изолированных между собой пластин, ширина которых выбрана меньше межламельного промежутка коллектора (2 .

К недостаткам устройства можно отнести трудность изготовления разрезной щетки в виде пакета пластин, ширина которых меньше межламельного промежутка коллектора, а также затруднения, возникающие при осуществлении электрического контакта между пакетом достаточно тонких пластин и резисторами.

Цель изобретения — упрощение конструкции путем упразднения операций изготовления разрезной щетки в виде пакета пластин, ширина которых меньше межламельного промежутка коллектора, а также возможность получения осциллограмм коммутации на любой действующей машине.

Поставленная цель достигается тем, что щетку делят на части по ее длине, число частей выбирают больше величины щеточного перекрытия, а поверхность пластин коллектора частично изолирована в шахматном порядке по щеточным следам каждой из частей щетки с периодичностью: неизолированная пласти782055 на — группа изолированных пластин, число которых выбрано не меньше величины щеточного перекрытия.

На фиг. 1 изображено устройство для измерения мгновенных значений токов коммутируемых секций коллекторной электрической машины с петлевой обмоткой якоря; на фиг..2 — графики падения напряжения на каждом из резисторов и попарные разности этих падений напряжений во времени.

Устройство для замера мгновенных значений токов в коммутируемых секциях включает ряд электрически изолированных частей 1, 2 и 3 по длине щетки, контуры которых изображены прямоугольниками. указанные части 1, 2 и 3 щетки механически связаны (непосредственно или с помощью щеткодержателей) с условно не показанным пальцем щеткодержателя, и установлены до соприкосновения с коллектором, ламели

4-10 которого соединены .с секциями

11-16 обмотки якоря. Для упрощения щеточное перекрытие в рассматриваемом примере принято равным 2. Исходя из этого, число частей 1,2 и 3 щетки выбрано на единицу больше, т. е. равно 3.

Части 1, 2 и 3 щетки электрически соединены с зажимом 17 внешней цепи через индивидуальные безынерционные измерительные резисторы 18, 19, 20, измерительные выводы 21, 22, ?3 которых попарно подключены ко входам вычитающих устройств 24, 25, 26, выходы которых связаны со входными клеммами 27 многоканального измерителя тока 28 (многолуевого осциллографа). Рабочая поверхность коллектора частично изолирована по щеточным следам в шахматном поряцке с периодичностью: неизолированный участок плас- 40 тин — группа изолированных участков пластин, число которых не меньше щеточного перекрытия. Изолированные участки пластин образованы, например электроизоляционным перекрытием (эма- 45 ли, лаки, пленки), толщина которого и коэффициент трения щеток по которому практически не изменяет поведение (механику) скользящего контакта при реализации предлагаемого способа. На фиг. 1 изолированные участки пластин заштрихованы. Они могут быть образованы путем углубления соответствующих участков пластины и наклейки на эти места изолированных от коллектора пластин, в т. ч. и из одинакового

" с пластйнайи материала, например из коллекторной меди. После завершенйя переделки рабочую поверхность коллектора шлиФуют для придания ей строго цилиндрической формы. B этом случае 60 поверхность изолированных и неизоли ровайных участков пластин по щетачным

- "" следам состоит Hз одного материала, - что улучшает динамику скользящего контакта. 65

У

Если пренебречь толциной межламельных промежутков 29 и ItpHHHTI при равномерном вращении якоря испытуемой машины в направлении стрелки 30, что плотность тока в пластины 4-10 на их иеиэолированных участках пропорциональна площади их контактирования со щетками 1, 2 и З,а также что контактирование неизолированного участка пластин б со щеткой 1 начинается в момент времени t<, когда набегающая кромка щетки 1 совпадает с набегающей кромкой пластины б, то, по мере увеличения площади контакта, падение напря>кения на резисторе 18 (пропорциональное току через резистор 18), будет линейно нарастать, как это пока— зано на фиг. 2 графиком 31 до момента времени t, когда с набегающей кромкой щетки 1 совпадает сбегающая кромка пластины б. С момент а времени

t ток щетки 1 и падение напряжения на. резисторе 18 остаются постоянными, так как несмотря на перемещение пластины б под щеткой 1, площадь контакта между ними остается постоянной до момента времени t, когда сбегающая кромка щетки 1 совпадает с набегаюкцей кромкой пластины б. С момента времени

t 5 падение напряжения на резисторе 18 линейно уменьшается и становится равным нулю в момент времени t4, так как щетка 1 в этот момент оказывается расположенной на изолированных участках пластины 7 и 8, и ток в резисторе 18, как и в момент времени t<, равен нулю.

Нетрудно убедиться, что с момента времени й4 до t падение напряжения на резисторе 18, изображенное на фиг. 2 графиком 32, пропорциональное току в контакте щетка 1 — неизолированный участок пластины 9. Аналогичным образом мбжно показать, что графиками 33, 34, 35 на фиг. 2б и 36, 37 на фиг. 2в изображены соответственно падения напряжения на резисторах 19 и 20, пропорциональные току в контакте щетка

2 — неизолированные участки пластин

4, 7, 10, а также щетка 3 — неизолированные участки пластин 5, 8. IIoскольку ток в контакте щетка — пластина является током петушка этой пластины, графики 31-37 пропорциональные мгновенным значениям токов петушков пластин б, 9, 4, 7, 10, 5 8.

Общеизвестно, что мгновенное значение тока коммутируемой секции коллекторной электрической машины в любой момент периода коммутации равен разности токов петушков коллектора, к которым подсоединена рассматриваемая секция. Коммутация секции 13 начинается в момент времени t< когда набегающая кромка щетки 2 совпадает с набегающей кромкой пластины 7 (в это время щетка 1 уже контактирует с пластиной б) и заканчивается в момент времени t4, когда сбегающая кромка щетки 1 совпадает со сбега»782055 щей кромкой пластины 6 (в это время щетка 2 еще контактирует с пластиной 7). Таким образом, период коммутации секции 13 равен t<-t<, а коммутируемый контур за периодом комму- тации этой секции составляет последовательная цепь из резистора 18; скользящего контакта щетка 1 — пластина б, петушка пластины б, секции

13, петушка пластины 7, контакта пластина 7 — щетка 2, и резистора 19, Поскольку падение напряжения (относительно "земли" или корпуса) на .резисторе 18 с помощью измерительного вывода 21 подано на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 24, а с резистора 19 с помощью измеритель-l5 ного вывода 22 — на его инвертируюший вход, на выходе усилителя 24, а,значит, и на соответствуюц|ем входе осциллографа 28 появляется разность этих падений напряжений, пропорцио- 2О нальная в течение времени t4 -t мгновенным значениям тока коммутируемой секции 13,в течение времени

7 мгновенным значением тока секции 16 и т. д., что фиксируется одним из лучей осциллографа 28. Другой луч осциллографа ?8 фиксирует разность падений напряжений на резисторах 19 и

20, поданных на входы усилителя 25, которая пропорциональна в течеиие времени с--t> мгновенным значениям тока

30 коммутйруемой секции 14 и т. д., а третий — разность падений напряжений на резисторах 20 и 18, которая пропорциональна в течение времени с -с мгновенным значениям тока в секции

12, в течение времени t6-t4 — мгновенным зHà÷åниям тока в коммутируемой секции 15 и т. д.

Таким образом, осциллографируя попарные разности падения напряжения на ф) измерительных резисторах, можно измерять мгновенные значения токов во всех секциях якоря испытуемой машины за один или несколько оборотов коллектора, что позволяет оценивать влияние отклонений при иэготонлении коллекторов электрических машин, а также выяснить влияние на коммутацию динамики скользящего контакта.

При необходимости, изолированными щетками и измерительными резисторами могут быть оборудованы остальные.пальцы щеткодержателей испытуемой машины.

Для коллекторных машин с волновыми обмотками якоря и числом пар полюсов более двух, у которых коммутация секций осуществляется цетками одной полярности, расположенными на разных пальцах щеткодержателей, на инвертирующий и неинвортирующий вх 1ль; феРенциальных Усилителей 24, .", и 26 подают падения напряжения с пар резисторов, включенных в цепь однос:оляр- ных щеток, установленных по одно - и тому же щеточному следу.

Использование предлагаемого устройства измерения мгновенных значений токов коммутируемых секций коллекторной электрической машины обеспечивает, по сравнению с существующими, следующие преимущества: упразднение препарирования якоря и отказ от связанных с ним затрат времени материально-технических средств; возможность замеров мгновенных значений токов коммутируемых секций в эксплуатации практически любой из коллекторных электрических машин; воэможность возврата испытуемой коллекторной машины в исходное состояФ ние, для чего с изолированных участ— ков рабочей поверхности коллектора достаточно удалить слой электроизоляционного покрытия, а из схемы питанияиэмерительные безынерционные резисторы; возможность замеров мгновенных значений токов всех секций якоря при оценке допустимых отклонений при изготовлении коллекторов, а также для определения влияния на коммутацию динамики скользящего контакта.

Формула изобретения

Устройство для измерения мгновенных значений токов в коммутируемых секциях электрической машины, содержащее измеритель тока, соединенный с резисторами, включенными в цепь разделенных на части щеток, установленных на коллекторе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции, щетка разделена по длине коллектора на части, число которых больше величины щеточного перекрытия, а пластины коллектора, на которых установлены щетки, частично изолированы по щеточным следам каждой из частей щетки с периодичностью: неизолированная пластина — группа изолированных пластин, число которых выбрано не меньше щеточного перекрытия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 63869, кл. Н 02 К 15/00, 1941.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 591987, кл. Н 02 K 15/00, 1976.

Arc1

4Я <а ЕК t> Ер ф

BHHHffH Заказ 8160/б7

Тираж 783 Подписное

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