Способ диагностирования скользящего контакта электродвигателя

СОЮЗ СОВЕТСНИХсааммйВчеаижРЕСПУБЛИН ПЮ а 1 Р 31/34 НОМИТЕТ СССРНИЙ И ОТНРЬПИЙ УДАРСТВЕННЫ ДЕЛАМ ИЗОБРЕ тут Ю00 100 М 0 160 ГАЛОФиг 1 ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Рижский Краснознаменный инстиинженеров гражданской авиацииим. Ленинского комсомола(56) 1, Авторское свидетельство СССР9 522535, кл . Н 02 К 15/00, 1974.2. Плющ Б,И. и др. Об измеренииинтенсивности искрения в машинахпостоянного тока. "Известия вузов.Электромеханикафф, 1964, Р 4,с . 387-390.(54 ) (57) СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СКОЛЬЗЯЩЕГО КОНТАКТА ЭЛЕКТРОДВИГ ЛЯ, основанный на измерении средне= няпрямпенного значения коммутационных пульсаций напряжения при постоянном значении тока и сравнения его с эталонным, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышенИя достоверности диагноза, лине.но изменяют частоту вращения электродвигателя по треугольному закону относительно номинального значения путем одновремен. ного изменения питающего напряжения и нагрузочного момента, непрерывно ,цифференцируют значение измеряемого параметра коммутационных пульсаций напряжения, Фиксируют максимальное и минимальное значения производной, а по их относительной разности судят э о наличии дефектов.Изобретение относится к электрическим машинам и предназначено дляопределения их технического состояния в процессеизготовления эксплуатации и ремонта, в частности длядиагностирования скользящего контахта электродвигателей постоянного тока, преимущественно малой мощности.Известен способ диагностированияскользящего контакта электрическихмашин, основанный на измерении раэличных параметров коммутационныхпульсаций напряжения и имеющих ограниченную область применения 13.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является 15способ, использующий в качестведиагностического сигнала средневыпрямленное значение пульсаций напряжения, которое измеряется припостоянных значениях тока и частотывращения машины ( 23.Величина указанного диагностического параметра зависит не толькоот технического состояния скользящего контакта, но и от большего количества неконтролируемых Факторов,например, неидентичности параметровмагнитной и электрической цепей машин, обу словленной т ехнологическимипричинами, температуры контакта,влажности окружающей среды, а такжевнешних пульсаций напряжения. По-.:скольку указанные факторы имеют значительное рассеивание, то достоверность диагноза, достигаемая прииспользовании известного способа,для решения многих практических задач недостаточна,Цель изобретения - повышениедостоверности диагнозаПоставленная цель достигаетсятем, что согласно способу диагностирования, основанному на имзерениисредневыпрямленного значения коммутационных пульсаций напряжения и срав-снении его с эталонным, линейно изменяют частоту вращения электродвигател я по треугольному э акону от носительно номинального значения путем одновременного изменения питающего напряжения и нагрузочного момента, непрерывно дифференцируют значение измеряемого параметра коммутационныхпульсаций напряжения, фиксируют максимальное и минимальное значения производной, а по их относительной разности судят о наличии дефектов. Как известно величина пульсаций напряжения электрической машины при отсутствии механических дефектов 60 скользящего контакта и постоянных токах якоря и возбуждения линейно зависит от частоты гармоник спектра, а следовательно, и от частоты вращенияя.65 В то же время при возникновении механических дефектов (биение, износ и подгар коллектора) нарушающих устойчивость контактирования и обусловливающих искрение, характер зависимости средневыпрямленного эначе" ния пульсаций напряжения от частоты вращения, существенно, изменяется, что объясняет динамикой взаимодействия элементов скользящего контакта.На фиг, 1 представлена зависимость пульсаций напряжения от частоты вращения для исправных А и неисправных В электродвигателей; на Фиг. 2 - график изменения частоты вращения; на Фиг3 - вариант структурной схемы устройства реализую-. щего способ; на Фиг. 4 - структурная схема измерительного канала.Если линейно изменять частоту вра - щения контролируемого электродвигателя 11(относительно номинального значения и) в соответствии с графиком представленным на фиг. 2, поддерживая при этом постоянным значение тока, то диагностический параметр - средневыпрямленное значение пульсаций напряжения О изменяется во времени также по линейному закону при исправном состоянии электродвигателя А и по нелинейному - при неисправном состоянии В.Следовательно, н епрерывно дифференцируя диагностический сигнал электродвигателя (работающего в укаэанном режиме), можно достоверно различить его техническое состояние так как для исправного состояния значение произвоцной практически неизменное, а при появлении деоектов - начинает изменяться, причем с увеличением дефектов увеличивается и разность между максимальным и минимальным значениями производной,Отметим, что значение предлагаемого контролируемого параметром (относительная разность максимального и минимального значений производной) чувствительно лишь к появлению нелинейности в рассматриваемой зависимости, которая при постоянном значении тока в процессе плавного изменения частоты вращения по линейному закону может возникнуть только из-эа механических дефектов скользящего контакта. Следовательно, любое изменение величины пульсаций (например, изменение постоянной составляющей), не вносящее нелинейности в характер ее зависимости от частоты вращения и обусловленное изменением неконтро-, лируемых Факторов не скажется на величине контролируемого параметра. Тем самым влияние указанных факторов на предлагаемый параметр исключает -Пооперационное выполнение способа,Линейно изменяют частоту вращения контролируемого электродвигател я по треу гольному з а кону отн осительно номинального значения (поддерживая постоянным значение тока)путем одновременного изменения питающего напряжения и нагрузочногомомента; измеряют средневыпрямленное значение коммутационных пульсаций напряжения; непрерывно дифференцируют значение сигнала, пропорционального средневыпрямленноьу значению пульсаций напряжения; фиксируютмаксимальное и минимальное (за период изменения частоты вращения) значения полученной производной; формируют относительную разность зафиксированных значений и осредняют ееза несколько периодов изменениячастоты вращения, и по ее величинесудят о техническом состоянииэлектродвигателя,Предлагаемый способ может бытьиспользован при диагностированииразличных электродвигателей постоянного тока и в первую очередь авиаци.онных, получивших широкое распространение в оборудовании летательных аппаратов и от надежного функционирования которых существенно зависитбезопасность полетов. ся, что и обеспечивает повышениедостоверности диагноза.В то же время предлагаеьий параметр однозначно связан с величиноймеханических дефектов, ибо их увеличение приводит к более интенсивномуросту средневыпрямленного значенияпульсаций в процессе увеличения частоты, а следовательно, и к увеличению относительного приращения производной на оценке которой и основан 10предлагаежюй способ,Ыа фиг. 3 представлена структурная схема установки, иллюстрирующаяодин из возможных вариантов реализации необходимого в процессе диагностирования режима работы электродвигателя.Контролируемый электродвигатель 1механически связан с нагрузочнымустройством 2 (на ример, электромагнитным тормозом), и таходатчиком 3.Питающее напряжение на электродвигатель поступает с блока 4 через регулятор напряжения 5, например электронный. Управляющий сигнал на регу" 25лятор напряжения 5 поступает со схеьи сравнения б, которая осуществляет формирование сигнала, пропорционального разности текущего значениячастоты вращения и заданного. Последнее вырабатывается генераторомлинейно изменяющегося напряжения 7.Блок 8, используя поступающий сэлектродвигателя сигнал текущегозначения потребляемого им тока, атакже сигнал заданного значениятока с опорного элемента.9, осуществляет стабилизацию потребляемогоэлектродвигателем тока, путем управления тормозным моментом нагрузоч ного устройства 2. 40На фиг. 4 представлена структурная схема измерительного канала,реализующая соответствующие операции предлагаемого способа. Пульсация напряжения (тока) электродвигателя 1 с датчика 10, например шунтав цепи электродвигателя через разделительный конденсатор 11, поступают на измерительный преобразователь 12, например, диодный мост. 50С выхода преобразователя 12 постоянное напряжение, пропорциональноесредневыпрямленному значению пульсаций напряжения, поступает на дифференцирующий блок 13, например, дифференцирующую цепочку. Далее сигналпоступает в блок 14, например. самописец, где регистрируются значенияпроизводной, в том числе максимальное и минимальное. Операцию определения их относительной разности можно осуществлять как автоматически,так и вручную-. Таким образом, рассмотренные уст- ройства позволяют реализовать все операции предлагаемого способа.Как показали результаты экспериментальных исследований диапазон изменения частоты вращения в процессе диагностирования целесообразно выбирать равным 40 - 50 от номинального значения, а период изменения частоты вращения Т не менее чем в 10-15 раз больше постоянной времени контролируемого электродвигателя.Для получения статистически устойчивого результата в определении контролируемого параметра выборка максимальных и минимальных значений производной должна содержать не менее 20-30 значений, т.едиагностирование целесообразно выполнять а интервале времени, составляющем не менее 20-30 периодов изменения частоты вращения. Относительную разность производной контролируемого параметра можно формировать путем деления абсолютной разности между максимальным и минимальным значениями на максимальное или среднее значение этого параметра,Составитель С.ШутоваРедактор й.Шандор Техред Ж.Кастелевич Корреорректор Г.РешетникЗаказ 118/38 Тираж 711 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП Патент ф; г.ужгород, ул,Проектная, 4