Устройство для контроля искрообразования на коллекторе электрической машины

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик.(5) М. Кл,Н 02 К 13/ 4 Государственный комитет СССР во делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения С, Г. Комаро Красноуральский медеплавильный комбинат им(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИСКРООБРАЗОВА НА КОЛЛЕКТОРЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Устройство относится к контролям исправности электрических машин и предназначено для автоматической защиты электрической машины от аварийных ситуаций, связанных с нарушением безискровой коммутации.Известны устройства для оценки степени искрения на коллекторе электрической машины, содержащие датчик интенсивности искрения, соединенный с блоком коммутации входного сигнала, связанным с блоком обработки сигнала. Работа этого устройства основана на фотоэлектрическом дей. ствии 1.Из-за низкой избирательности по частоте искрообразования устройство четко не определяет порога аварийной ситуации, что сни.- жает надежность устройства. Устройство предназначено для оценки степени искрения на коллекторе.Известно устройство контроля исправности электрической машины, например защиты от коротких замыканий синхронного генератора, содержащее управляемый и дугогасительный контакты в цепи обмотки возбуждения, взаимодействующие с реле за 2щиты. Действие устройства заключается е ограниченном. по скорости гашении магнитного потока машины 2).Недостатком устройства является то, что в нем срабатывание защиты происходит после того как возникло перекрытие коллектора электрической машины, поэтому устройство лишь уменьшает время действия тока короткого замыкания, а также трудности достижения оптимальной скорости гашения магнитного поля.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является прибор для автоматического контроля степени искрения на коллекторе электрической машины постоянного тока, содержащий задатчик интенсивности искрения, фильтр, выполненный с применением датчика частоты среза, детектор, блок измерения сигнала и аппарат защиты и сигнализацни, Принцип действия прибора основан на измерении высокочастотных составляющих напряжения на выводах якорной цепи 3.Низкая надежность такого устройства обусловлена влиянием индуктивности и емкости цепи электрической машины, наего работу а также невысоким быстродействием.Целью изобретения является повышение надежности устройства.Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем датчик интенсивности искрения, фильтр, выполненный с применением задатчика частоты среза, детек-, тор, блок измерения сигнала и аппарат защиты и сигнализации, датчик интенсивности искрения выполнен в виде антенны и рас положен между коллектором и объемлющим его экраном электромагнитного поля, фильтр снабжен усилителем высокой частоты, связанным с задатчиком частоты среза, блок измерения сигнала выполнен в виде счетчика, импульсов, аппарат защиты и сиг- . нализации выполнен в виде логического блока, блока регулируемого ограничения энерго- потребления электрической машиной, индикатора степени ограничения энергопотребления и пускорегулировочного блока, при чем блок регулируемого ограничения энергопотребления вторым входом соединен с пус, корегулировочным блоком, а также введены амплитудный дискриминатор, импульсный усилитель, формирователь дельта-импульсов, включенные между детектором и счетчиком импульсов, и формирователь установочных импульсов, связывающий выход амплитудного дискриминатора и вход установки нуля счетчика импульсов.Делают испытания, в ходе которых уста- ЗО навливают, что спектр сигнала, регистрируемый датчиком интенсивности искрения, есть функция, определяющая величину амплитуды составляющей в зависимости от ее частоты и количества выделяющейся. электромагнитной энергии. Контроль искро- З 5 образования и защита электрической машины по порогам частоты и амплитуды сигнала, по скорости счета импульсов его периодической составляющей, во взаимодействии с бесконтактным и регулируемым ограничением энергопотребления электрической машиной обеспечивает повышение быстродействия защиты и ее надежности.На чертеже представлена структурная схема (электрическая) устройства.Устройство состоит из датчика 1 интен сивности искрения, выполненного в виде антенны и расположенного между коллектором 2 электрической машины и объемлющим его экраном 3 электромагнитного поля; фильтра 4, выполненного с применением задатчика частоты среза 5 и связан- о ного с ним усилителя высокой частоты б, детектора 7, амплитудного дискриминатора 8, импульсного усилителя 9, формирователя дельта-импульсов 10, блока измерения сигнала 11, выполненного в виде счетчика импульсов, аппарата защиты и сигнализации (на черт. не обозначено), выполненного с применением логического блока 12, блока регулируемого ограничения энергопотребления3 электрической машиной, индикатора степени ограничения энергопотребления 14, из формирователя установочных импульсов 5, связывающего выход амплитудного дискриминатора 8 и вход установки нуля блока 11 измерения сигнала - счетчика импульсов, который, кроме того, соединен с блоком ручной установки исходного состояния 1 б, а аппарат защиты и сигнализации включает, кроме того, пускорегулировочный блок 17, соединенный со вторым входом блока регулируемого ограничения энергопотребления 13, логический блок 12 связан с индикатором степени ограничения энергопотребления 4, содержащего исполнительные элементы включения предупредительного и аварийного сигналов (на черт. не обозначено).Устройство работает следующим образом.1 Фри пуске электрической машины в работу управляющий импульс подают на вход пускорегулировочного блока 17, С выхода пускорегулировочного блока 17 сигнал управления поступает на второй вход блока регулируемого ограничения энергопотребления 13, обеспечивающего в свою очередь регулирование энергопотребления электрической машиной и автоматический выход ее на естественную характеристику.При безискровой коммутации электрической машины сигнал от датчика интенсивности искрения 1 (антенны) не поступает, Поэтому все узлы устройства находят ся в исходном состоянии, на выходе блока измерения сигнала 11 (счетчика импульсов) присутствует сигнал 0, согласно которому логический блок 12 выдает запрет на аварийное срабатывание блока регулируемого ограничения энергопотребления 13, на работу индикатора степени ограничения энергопотребления 4 и его исполнительных элементов включения предупредительного и аварийного сигналов, указывающего на отсутствие ограничения энергопотребления по аварийному режиму.При появлении искрения на коллекторе 2 электрической машины, что обусловлено возникшей аварийной ситуацией, например по причине механической неисправности, между коллектором 2 и экраном 3 возникает электромагнитное поле, которое наводит в датчике интенсивности искрения 1 (антенне) токи высокой частоты, которые проходят через фильтр 4, разделяясь с помощью задатчика частоты среза 5 на составляющие низкие и высокие частоты. Высшие частоты усиливаются усилителем высокой частоты,6. Для придания сигналу формы импульсов, последний пропускается через детектор 7, который превращает переменный ток в постоянный. Сигнал на выходе детектора 7 повторяет форму огибакщей высокочастотных колебаний, уровень которой зависит от изменяющихся по времени частотыФормула изобретения искрообразования и количества выделяющейся электрома гнитной энергии. Оценка амплитуды импульсов детектора 7 определяется с помощью амплитудного дискриминатора 8. Импульсы проходят на выход амплитудного дискриминатора 8 лишь тогда, когда их амплитуда превышает некоторый установленный порог. Порог амплитудного дискриминатора 8 установлен на величину амплитуды импульса, который соответствует началу защитного регулируемого ограничения энергопотребления и перехода электрической машины из класса исправных в неисправные. При возникновении сигнала на выходе амплитудного дискриминатора 8 формирователь установочных импульсов 15 формирует импульс для установки блока измерения сигнала 11 (счетчика импульсов) в исходное состояние. Выходной сигнал амплитудного дискриминатора 8 также усиливается по периодической составляющей импульсным усилителем 9 без искажений повторящим передний фронт импульсов, которые затем укорачиваются формирователем дельта-импульсов 10. Дельта-импульсы поступают на счетный вход блока измерения сигнала 11 (счетчика импульсов). В зависимости от скорости счета импульсов, зависящей в свою очередь от частоты искрообразования и мощности электромагнитного поля, логический блок 12 вырабатывает сигнал управления блоком регулируемого ограничения энергопотребления 13, который вводит ограничение энергопотребления электрической машиной. Из-за возрастающего во времени ограничения энергопотребления явление кругового огни на коллекторе протекает сравнительно безвредно. Индикатор степени ограничения энергопотребления 4 указывает величину вводимого ограничения и обеспечивает включение предупредительного сигнала. В том случае, если причина, вызвавшая появление кругового огня на коллекторе, носит случайный характер, например из-за замыкания смежных пластин осколком щет-, ки, и сама по себе исчезает, искрообразование также прекращается. Счетчик импульсов 11 за короткое время не успевает заполниться до определенного заданного числа импульсов, сигнал на выходе амплитудного дискриминатора 8 исчезает. При этом формирователь установочных импульсов 15 формирует импульс для установки счетчика импульсов 11 в исходное (нулевое) состояние. Логический блок 12 изменяет свой сигнал управления, а блок 3 регулируемого ограничения энергопотребления ликвидирует ограничение энергопотребления электрической машиной. После чего машина автоматически возвращается к основному режиму работы.Если же причина, вызывающая интенсивное искрообразование на коллекторе,остается, например в результате смещениящеток с нейтральной линия, на счетчик импульсов 11,продолжают поступать дельтаимпульсы. Счетчик импульсов заполняетсяимпульсами выше заданного числа, чтотакже вызывает все возрастающее ограничение энергопотребления электрической машиной, вплоть до полного, индикацию степени ограничения энергопотребления и включение аварийного сигнала. Электрическаямашина аварийно выводится в режим свободного хода,15Пуск электрической машины в работу станет возможным лишь после устранения причины, вызвавшей нарушение безискровойкоммутации, и установки счетчика импульсов 11 в нулевое состояние с помощью блокаиручнои установки исходного состояния 16. Предлагаемое устройство позволяет осу. ществить автоматическую защиту электрической машины от короткого замыкания сети, а также индуктированной в обмотке, возбуждения ЭДС самоиндукции через вольтовую дугу на коллекторе и предотвратить разрушение машины, что повышает надежность ее эксплуатации. Устройство для контроля искрообразования на коллекторе электрической машины, содержащее датчик интенсивности искрения, фильтр, выполненный с применением задатчика частоты среза, детектор, блок измерения сигнала и аппарат защиты и сигнализации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, датчик интенсивности 4 о искрения выполнен в виде антенны и расположен между коллектором и объемлющим его экраном электромагнитного поля, фильтр снабжен усилителем высокой частоты, связанным с задатчиком частоты среза, блок измерения сигнала выполнен в виде 45 счетчика импульсов, аппарат защиты исигнализации выполнен в виде логического блока, блока регулируемого ограничения энергопотребления, индикатора степени ограничения энергопотребления и пускорегулировочного блока, причем блок регулируемого ограничения энергопотребления вторым входом соединен с пускорегулировочным блоком, а также введены амплитудный дискриминатор, импульсный усилитель, формирователь дельта-импуль сов, включенные между детектором и счет.чиком импульсов, и формирователь установочных импульсов, связывающий выход ам884044 тель С ШутоваБойкас Корректор Л. Бок ша3 Подписноеого комитета СССРий и. открытийРауаркая иаб д. 4/бжгород ул Проектная 4 Состави Техред А. Тираж 73 ИИИПИ Государственн по дела м иэобретен Эб, Москва, Ж - 39,ППП Патент, г. УРедактор Н. Гун Заказ 10250/8 1130Филиал плитудного дискриминатора и вход установки нуля счетчика импульсов.Источники информации,принятые во внимание нри экспертизе1. Толкунов В. П. Теория н практика коммутации машин постоянного тока. М.,Энергия, 199, с. 80 - 84. 2. Брускин Д. Э. и др. Электрические машины. М., Высшая школа, 1979, ч. 2, с, 119 - 121.3. Зубков Г. А. Автоматизация и диспетчеризация на подземных рудниках цветной металлургии. М Недра, 966, с 326 в 3. (прототип).