Устройство для анализа коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока

 

... т,. °

° " ..сс" " .. ..с с.

ОП ИСАЙ и

ИЗОЫЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„„воин

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.05.73 (21) 1911756/24-7 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.01,76. Бюллетень ¹ 4

Дата опубликования описания 16.04.76 (51) Ы Кл Н 02К 15/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.313.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. Ф. Карасев, В. И. Тимошина, В. H. Козлов, И. В. Сенкевич и В. П. Парамзин

Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА КОММУТАЦИИ

КОЛЛ Е КТО Р Н Ь1Х ЭЛ ЕКТР И Ч ЕСК ИХ МАШИН

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано преимущественно при коммутационных испытаниях коллекторных электрических машин постоянного то ка.

Известное устройство для анализа коммутации коллекторных электрических машин содержит дополнительно шетку и индикатор искрения. Дополнительная щетка устанавливается на коллекторе испытуемой машины вблизи сбегающего края одной из рабочих щеток.

Индикатор искрения подключается к дополнительной и упомянутой рабочей щеткам.

Известное устройство не позволяет определить характер и интенсивность искрения IBbIборочно по группам коллекторных пластин или одной коллекторной пластине.

Целью изобретения является достижение возможности определения характера и интенсивности искрения раздельно на каждой группе пластин и повышение тем самым эффективности анализа процесса коммутации и выяснения при чин повышенного искрения.

Поставленная цель достигается путем выключения между дополнительной щеткой и индикатором искрения специальной схемы, с помощью которой происходит выбор для последующего анализа групп коллектор ных пластин, например группы коллекто рных пластин, соединенных с секциями, первыми во всех пазах заканчивающих коммутацию, группы коллекторных пластин, соединенных с секциями, вторыми во всех пазах заканчивающих коммутацию и так далее, илн одной коллекто рной

5 пластины.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — часть обмотки якоря электрической машины; на фнг. 3— о"циллограмма серии импульсов, снимаемых

10 с коллектора.

Измерительный канал устройства состоит из дополнительной щетки 1, устанавливаемой на коллекторе испытуемой машины 2 вблизи сбегающего края рабочей щетки 3, электронно15 го ключа 4, индикатора искрения 5 и электронного осциллографа 6.

Управляющий канал состоит из отражающих еветовой поток меток 7, установленных на вращающейся части 8 фотодатчика, непод20 вижная часть которого содержит фотоэлемент

9 и осветитель 10, и формирователя 11.

В качестве вращающейся части 8 фотодатчика используется диск, закрепленный на валу испытуемой машины 2, Однако в некоторых

25 случаях, например, с целью уменьшения количества узлов устройства в качестве вращающейся части 8 фотодатчи ка используется корпус муфты, соединяющей валы испытуемой нагрузочной машин. С целью исключения

30 ошибок, связанных с неодинаковым коллек501449

65 торным делением, что имеет место .в крупных машинах с большим числом коллекторных пластин, в качестве враша|сщейся части 8 фотодатчнка может быть использован коллектор испытуемой машины, на поверхности которого устанавливают отражающи= световой поток метки 7.

Число меток 7 принимают равным числу коллокторных пластин в группе, подлежащей исс.педовани10, МинимальпОе числО коллекторных пластин в группе может оыть равно единице и, следовательно, минимальное число отражающих световой поток меток равно единицее.

Угловое расстоянис между метками 7 при имается равным угловому расстояншо между исследуемыми коллекторными пластинами. .1ервая метка устанавливается в любое место на поверхности вращающейся части фотодатчика 8. Любой из выбранных для исследования коллекторных пластин группы уo,7onío присваивается первый номер. При одном и том же направлении обхода по поверхности вращающейся части 8 фотодатчика испытуемой машины угловое расстояние между каждой последующей меткой должно быть равно угловому расстоянию между каждой последующей коллектор ной пластиной группы, подлежащей исследованию.

Перед испытаниями производят в зависимости от целей исследования, услов.Ioo разделение коллекторных пластин на ряд групп. Каждой группе коллектор пых пластин присваивается условный порядковый номер.

Например, необходимо провести анализ коммутации в машине постоянного тока, име«ощей двухходовую обмотку яко|ря. Обмотка якоря имеет следующие парам тры: чн".70 пазов z=80; число секций в пазу U„„=Ç, число коллекторных пластин /г =240.

Обозначим римскими цифрами I, II, I II, IV, V, VI kIoMepa пазов. Араоскими цифрами

12 — 29 показана сквозная нумерация секций и соответственно коллекторных пластин, соединенных с этими секциями (секция 12 подсоединена к коллекторной пластине 12, секция

13 подсоединена к коллекторной пла=THHe 13 и т. д.). Сплошными линиями показаны секции первого хода обмотки якоря, а штриховыми линиями показаны секции второго хода обмотки якоря. Стрелкой показано направление вр а щения я кор я.

Коллекторные пластины данной обмотки якоря можно разбить, например, на 11 групп.

Группа А — коллекторные пластины, соединенные с секциями первого хода обмопки якоря.

Группа Б — коллекторные пла стинь1, сс диненные с секциями второго хода обмотки якоря (так как обмотка двухходовая, то при Й=

=240 в каждой группе находится по 120 коллекторных пластин и, следовательно, должно быть нанесено на поверхность вращающейся части 8 фотодатчика всего 120 меток).

Группа  — коллекторные пластины, соединенные с секциями, последними во всех пазах заканчивающими коммутацию.

Группа à — коллекторные пластины, соединенные с секциями, вторыми во всех пазах заканчивающими коммутацию.

Группа Д вЂ” коллекторные пластины, соедипенные с секциями, первыми во всех пазах заканчивающими коммутацию. (Для данной обмотки якоря число коллскторных пластин в каждой из групп А — Д равно 80, и, следовательно, при разделении коллекторных пластин на эти группы должно быть нанесено всего 80 отражающих световой поток меток на поверхность вращающейся части 8 фотодатчика).

Группа Š— коллекторные пластины, соединенные с секциями первого хода обмотки якоря, последними в пазах заканчивающими коммутацию.

Группа 5К вЂ” коллекторные пластины, соединенные с секциями первого хода обмотки якоря, вторыми в пазах заканчивающими коммутацию.

Группа 3 — коллекторные пластины, соединенные с секциями первого хода обмотки якоря, первыми в пазах заканчивающими коммутацию.

Группа И вЂ” коллекторные пластины, соединенные с секциями второго хода обмотки якоря, последними в пазах заканчивающими коммутацию.

Группа Л вЂ” коллекторные пластины, соединенные с секциями второго хода обмопки якоря, вторыми в пазах заканчивающими коммутацию.

Группа М вЂ” коллекторные пластины, соединенные с секциями .второго хода обмотки якоря, но первыми в пазах заканчивающими коммутацию. (Для данной обмотки якоря число коллекторных пластин в каждой из групп E — М равно 40 и, следовательно, при разделении |коллекторных пластин на эти группы должно быть нанесено на вращающуюся часть 8 фотодатчика всего 40 отражающих световой поток меток).

При использовании коллекто|ра испытуемой машины в качестве, вращающейся части 8 фотодатчика, отражающие световой поток метки наносят на незанятые щетками по длине участки коллекторных пластин. Причем при разделении коллокторных пластин на группы A u

Б наносят метки через одну коллекторную пластину. При разделении коллекторных пластин на группы В, Г, Д метки наносят через две коллекторные пластины. При разделении коллекторных пластин на группы Š— M метки наносят через каждые пять коллекторных пластин.

При использовании в качестве вращающейся части фотодатчика диска илп корпуса муфты угловое расстояние между отражающими световой поток метками равно соответствен501449 по для групп Л вЂ” Б 3, для групп  — Д вЂ” 4,5 и для групп l> — М 9 .

При paoore испытуемой машины импульсы падения на((ря>кения, образующиеся в щеточном ко>(тактз па завершающих этапах коммутаци i между щеткой 3 и каждой коллекторной пластиной, выходящей из-под щетки 3, подаются с помощью дополнительной щетки 1 на электронный ключ 4, который в нормальном состоянии закрыт. Световой поток, излучаемый осветителем 10, попадает на метки 7 и далее, отражаясь от них, попадает на фотоэлемент 9 и вызывает в его цепи импульсы фототока. В формирователе 11 происходит преобразование импульсов фототока в прямоугольные импучьсы с регулируемой шириной и задержкой.

Каждым поступающим с формирователя 11 прямоугольным импульсом на вре((я его действия открывается электронный клю:I 4. Таким образом на индикатор искрения 5 и осциллограф б проходят со щетки 1 через ключ 4 лишь те импуль ы падения напряжения в щеточном контакте, которые совпадают по времени с прямоугольными импульсами формирователя 11. Длительноcòü прямоугольных импульсов Ila формирователе 11 устанавливается равной длительности импульсов, поступающих со щетки 1.

С помощью электронного осциллографа б визуально по амплитуде и форме импульсов падения напряжения в щеточном контакте, прошедших через электронный ключ 4, можно определить номер группы коллекторпых пластин, па которой производится исследование.

Закономерность изменения амплитуд и формы импульсоВ падения IIaltp5(?Kcitl(51 В IlIBTG÷пом контакте от t p) ltlll I к группе коллекторных и;1ястин д„(51 каждого типа Оо мотки якОря мо>кст быть различной и должна быть определена заранее.

В качестве примера определения группы колле кторпых пластин на фиг. 3 приведена осциллограмма части импульсоВ падения напряжения в щеточном контакте на завершающих этапах коммутации (щ 2, полученнъ(х Ha коллекторе машины типа П22. Машина имеет одHoxojo2óþ обмотку якоря и четыре -екции в каждом пазу. Всего пазов z 18.

Как видно из осциллограммы, импульсы

U», отличаются по форме и амплитуде. Закономерным для приведенной осциллограммы является последовательное возрастание амплитуды и изменение формы импульсов через каждые четыре импульса.

Импульсы 7, имеющие наименьшую амплитуду, возникают по окончании коммутации секций, первыми в каждом пазу заканчивающих коммутацию. Окончание коммутаций последующих секций каждого паза всегда сопровождается последовательным увеличение.» амплитуды и изменением формы импульсов вследствие последовательного накопления нескоммутированной остаточной энергии за счет взаимоиндивидуальной связи секций паза.

П(15

2 )

4О

50 дд

Tat как машина имеет четыре секции в кя>(до((пазу, то коллекторш(е пластины можiIo условно разделить на четыре группы. Первая группа, например, — это коллекторные пластины, соединенные с секциями, первыми во всех пазах заканчивающими коммутацшо; вторая группа — это коллекторные пластины, со;:д не с секциями, вторыми во всех па3;1 Х 3 2 К Я П Ч; 1 В 3(О 1Ц П М П КО Ъ (М 1. Т 3 Ц П Ю И Т. Д.

Цифрами на рисунке помечены импульсы

Uiö, соотВетстВенпо, псрВОЙ zi, .BTopoH z, третьей zg и четвертой z, группы коллекторных пластин.

Таким образом, в данной машине, наблюдая 23 экраном электронного осциллографа, визуально можно определить принадлежность импульсов к соответствующим группам коллсктсрн(.(х пластин по их форме ii ах(плитуде.

Перед измерениями, регулируя задержку прямо, голыlых tt>(II> льсОВ па фор (прОВятеле

11, наблюдают поочсредно на экране электронного осциллографа 6 импульсы U,„. каж.;;>й группы, прошедшие через электронныи ключ. Далее у:T3:(авливают такую задержку прямоуголы(ых пмпуль "ов на формирователе

11, прп которой на экране электронного осцпллогРафа Располага(отсЯ импУльсы с(щ 2, имею(цие максимальную амплитуду, т. е. Импульсы (группы пластин, соединенных с секциями, последними в каждом пазу заканчивающими коммутацшо, и зятем производится измерение параметров импульсов индикатором искрения 5. Уменьшая задержку прямоугольIlbIx импульсов на фо,(5(ирователе 11, наблюдают па экране электронного осциллографа 32 пмпульсамп U„i r предыдущей е3 г() уппь! и проводят измерения. Лна Io -ично производятся измерения па каждой группе коллекто(>ных пл аст((н.

Прп апа titae искрен на любой от;1:лы ой

l(O l 1CкТОрпОй п.la TIIHC 113 Bpa(II,B(OIII,> IOC51 часть 8 фотодатчика наносят всего одну, отражающую световой поток метку. Регулируя задержку прямоугольных импульсов пя формирователе 11, можно выбрать для и:c5tc:toвания любую коллекторную пластину.

Предлагаемое устройство по сравпеншо с известным позволяет более глуооко, эф(рсктпвпо и достаточно просто провести анализ коммутации и оценить степень элсктромагпптпой и ((еханпческой пеидентпчпостп, я .ледовательно обоснованно, а 1(с инту:(тивно (гаметить мероприятия по изменен;1(о геометрии магнитной системы, схемы и параметров обмотки якоря с целью уменьшения общего уровня искрен(и и более равномерному распределению его по коллскторпым плaстннам, и в конечном итоге, уменьшению пзно а коллекторов.

Формула изобретения

1. Устройство для анализа коммутации коллекторпых электрических м",øèí постоянного тока, содержащее индикатор искрения, под501449

1 E 2П Ю Х X

12 15 14 1Е1Б 17 18 19 202122272Ф2 2Б27_#_29

Рыг. 2

Составитель Е. Князев

Техред М. Семенов Корректоры: Н. Аук и 3. Тарасова

Редактор В. Левятов

Заказ 567/12 Изд. ¹ 1042 Тираж 882 Подписное

ЦПИ11ПИ Государственного комитета Совета Минпсгров ССС" по делам изооретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская нао., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ключенный к одной из рабочих щеток испытуемой машины и вспомогательной щетке, установленной на коллекторе машины вблизи сбегающего края указанной рабочей щетки, отл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения выборочного определения характера и интенсивности искрения на группах коллекторных пластин, параллельно измерительному входу индикатора искрения включен электронный осциллограф, а в цепи между вспомогательной щеткой и индикатором искрения включен электронный ключ, к управляющему входу,которого подключены последовательно формирователь прямоугольных импульсов с регулируемой длительностью и задержкой последних и фотодатчик с неподвижной частью, содержащей осветитель и фотоэлемент, и вращающейся частью с установленными на ней отражающими световой поток метками, число которых равно числу коллекторных пластин в группе, подлежащей исследованию.

2. Устройство по п. 1, отлич ающееся тем, что в качестве вращающейся части фо5 тодагчика использован д иск, закрепленный на валу машины.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем; что, с целью уменьшения количества узлов устройства, в качестве диска, являющегося

10 подвижной частью фотодатчика, использован корпус муфты, соединяющей валы испытуемой и нагрузочной машин.

4. Устройство по п. 1, отл и ч а ющеес я тем, что, с целью устранения ошибок, связан15 ных с различиями коллекторных делений, в качестве вращающейся части фотодатчика использован коллектор испытуемой машины, на поверхности которого нанесены отражающие мет,ки.