Способ контроля электрической машины

Оп ИСАИИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 911385 Союз СоветсиикСоциалистическихРесяубпни(23)Приоритет Государстееный кемктет СССР по аслам иаебретеинй и открытийОпубликовано 07.03,82, Бкмлетень Ле 9 Дата опубликования описания 10,03.82 1В.Н, Потапов(Я) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Изобретение относится к электрическим машинам и предназначено для использования в процессе изготовления, эксплуатации и ремонта при их диагностировании,. в частности для беэразборного определения дефектов коллектора и шарикоподшипников,Известен способ контроля скользящего контакта электрической машины постоянного тока, основанный на оцен- то ке степени искрения в скользящемконтакте попараметрам коммутационных пульсаций переходного напряжения скользящего контактапутем изменения средневыпрямленного значения пульса 5 ций напряжения при фиксированной скорости вращения, формировании контрольного сигнала и оценке степени искрения по отношению к укаэанному сигналу от сигнала вставки, при этом одновременно измеряют пиковые значения пульсаций переходного напряже-ния Ц. 2Как известно амплитуды (средне- квадратические значения) некоторых составляющих спектра пульсаций (напряжения), генерируемые электрической машиной, изменяются при появлении дефектов коллектора и шарикоподшипника. Например амплитуды составляющих с частотой вращения.ротора,с двойной частотой вращения ротора и коллекторной частотой равные и, 2 п и Мп, где и - частота вращения ротора; 1 " число коллекторных пластин, характеризуют соответственно эксцентриситет, эластичность и перепады между пластинами коллектора. Аналогично амплитуда спектральной составляющей с частотой прокатывания шариков по наружному кольцу шарикоподшипника зависит от радиального зазора подшипника.Однако использование перечисленных и других информативных составляющих в качестве диагностических параметров осложняется их зависимостью от911385 3режима работы электрической машины(тока и частоты вращения), а такжеот ряда неконтролируемых факторов,приводящих к несимметрии электрических и магнитных цепей машины, например от неравномерности зазоров магнитной цепи, характера относительного размещения витков обмотки в пазах и дрПоскольку перечисленные неконтро Злируемые факторы вследствие технологических причин неизбежно имеют рассеивание, то это приводит к случайному изменению величины диагностическйх параметров, что, в свою очередь, вызовет снижение достоверностидиагноза,Кроме того, одновременно задание фиксированных (постоянных) значений тока и частоты вращения в про.цессе диагностирования (с целью ис.ключения влияния режима работы нарезультат диагноза) для многих электрических машин без демонтажа их собъекта установки на испытательныйстенд невозможно, Это ограничиваетобласть применения известного способа диагностирования, Отметим, чтозависимость амплитуд (среднеквадратических значений) спектральных составляющих пульсаций напряжения ь О;от режима работы машины может бытьпредставлена в следующем видедО = Мп дФгде и - частота вращения ротора;35- постоянный коэффициент;ЬФ- соответствующая составляющая пульсаций магнитного по-.тока в общем потоке машины.40Экспериментально установлено, чтоамплитуды пульсаций ьф (обуславливающих в спектре пульсаций напряжения соответствуоцие информативные составляющие) где и м сопзс зависят какот величины суммарного потока машины4(а следовательно, тока), так и от величины дефекта, например перепада между коллекторными пластинами, причемс увеличением частоты вращения влияние дефектов на увеличение амплитуд зф информативных спектральных составляю. щих растет. Следовательно, относительное изменение амплитуд информативных составляющих спектра (например величина их отношения) при двух фиксированных частотах вращения и измененном. токе нагрузки зависит только от величины дефекта. фИзвестен также способ контроля электрической машины постоянного то- ка, основанный на определении дефектов скользящего контакта путем измерения средневыпрямленного значения переходного напряжения в нем при двух фиксированных частотах вращения, нахождения их отношения, формирования контролируемого сигнала;,. и осуществляющийся при стабилизации тока 23.Анализируя возможности задания двух фиксированных значений частоты вращения при постоянном токе, укажем,. что подобный режим не может быть реализован (для электродвигателей) на объекте (например на борту ЛА), поскольку в этом случае возможность одновременного управления частотой вращения и моментом нагрузки отсутствует.Что же касается диагностирования электрических машин (и в первую очередь электродвигателей) непосредственно на объекте установки (без управления моментом нагрузки), то в этом случае необходимо учитывать измене- ния амплитуд (следовательно, и их отношений) информативных составляющих из-за изменения непостоянства тока при фиксированных участках вращения.Таким образом, данный способ имеет ограниченную область применения и малую точность,Цель изобретения - расширение области применения и повышения точности контроля.Для достижения поставленной цели создают в цепи машины эталонные пульсации тока с постоянной частотой, измеряют пульсации напряжения с частотой эталонных пульсаций тока при указанных двух частотах вращения, находят их отношение, а контролируемый сигнал Формируют делением отношения измеренных составляющих переходного напряжения на величину отношения эталонных составляющих напряженияНа чертеже показана схема для реализации предлагаемого способа.Способ осуществляется следующим образом.С помощью электронного ключа на транзисторе 1, управляемого от гене" ратора 2 импульсов, производится периодическое шунтирование резистора 3 резистором 4, которые образуют добавочное сопротивление в цепи обмотки возбуждения электродвигателя1385способа, поскольку обеспечивает возможность диагностирования различныхэлектрических машин непосредственнона объекте установки,Повышение достоверности диагнозапри.использовании предлагаемого способа обусловлено также уменьшениемвлияния систематической погрешностиизмерения амплитуд информативных составляющих спектра на результат диаг"ноза. Кроме того, достоинством предлагаемого.способа является возможностьБ универсальной нормировки допустимыхизменений контролируемого параметра,ибо в качестве последнего используется относительная величина.Повышение достоверности диагноза20 дает возможность повысить надежностьфункционирования оборудования, имеющего электрические машины; за счетпредупрежденйя их возможных отказов.,Это особенно важно применительно к2 изделиям авиационной техники, отказь 1которых влияют на безопасность и регулярность йолетов.Предлагаемый способ позволяет также уменьшить затраты на техническое30 обслуживание и, кроме того; .болееполно использовать индивидуальные ресурсы электрическик машин е процессеэксплуагации,Формула изобретения 4 вПрименительно к авиационным элект-.родеигателям постоянного тока (которые явились объектом .исследований)в качестве эталонных пульсаций токаможно использовать пульсации, виплитуда которых составляет 3-й.от моии-.4нального,значвния тока, а частотв .- 1-5 кГц, Конкретные значения частотыи амплитуды для каждого типа машинвыбираются из условия надежного выделения эталонной составляющей из спектра .пульсаций тока (напряжения) машины,Таким образом, предлагаемая сово"купнасть новых признаков позволяетповысить достоверность диагноза засчет исключения влияния некоторыхнеконтролируемых факторов и тока,а также расширить область применения 591 последовательного возбуждения, Съем, и измерение эталонной и информативных составляющих осуществляется с другой обмотки 6 возбуждения на другое.направление вращения путем использованйя анализатора 7 спектра.. Создают в цепи электрической,. машины эталонные пульсации. тока стабильной частоты и амплитуды, При двух Фиксированных значениях скорости врай щения двигателя измеряют значения пульсаций напряжения с эталонной час-. тотой и находят их отношение. Указан.ное отношение зависит только от из" менения тома двигателя в промежутке между заданием двух фиксированных частот вращения. При указанных частотах вращения измеряют также средневыпрямленное значение пульсаций напряжений и находят их значения,. Укаэанное отношение зависит как от наличия дефектов, так и от примене- ния тока двигателя, Контролируемый сигнал формируют делением двух ука" заиных отношений, он не зависит от изменения тока двигателя и его отличие от сигнала уставки связано только с наличием дефектов скользящего контакта Как показали результаты экспериментальных исследований в качестве фиксировввнных частот вращения целесофраэно использовать соответственно, максимально возможную по техническим условиям частоту вращения в диапазоне 5-30 от максимально возможной. Способ;контроля электрической машины постоянного тока, основанный на определении дефектов скользящего контакта путем изменения срйдневыпрямленного. значения переходного падениянапряжения в,нем при двух фиксированных частотах вращения; нахождении их отношения, .Формировании контролируемого .сигнала оценки дефектов по отклонению коытролируемого сигнала от сигнала уставки, о т л и ч а ющ и й с .я тем, что, с целью расши. рения области прймененИя и повышения точности контроля, вцепи маши-ны создаетэталонные пульсации тока с постоянной частотой, измеряют пульсации напряжения с частотой эталонных пульсаций тока при указанных двух частотах вращения, находят их отношение, а контролируемый сигнал формируют делением отношения изме7 911385 8ренных составляющих, переходного на 1. Авторское свидетельство СССРпряжения на величину отношения эта- по заявке 1 г 2487736/21-07,лонных составляющих напряжения. . кл. Н 02 К. 15/00, 1977.2. Авторское свидетельство поИсточники информации, 3 заявке У 2526831/21-07,принятые во внимание при экспертизе кл. Н 02 К 15/00, 1977. Составитель Р. Никаноровнко Техред Ж,Кастелевич Корректор мчи Редактор Заказ 11 5 П "Патент", г. Уж Фили Тираж 719ВНИИПИ Государпо делам изо13035, Москва, Ж Додписновенного комитета СССРетений и открытий5, Рауаская наб., д.юеевеэаааавюеород, уп. Проектная,