Способ диагностирования электродвигателя с двумя обмотками последовательного возбуждения

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22)Заявлено 18,11,81 (2) 3356593/24-0с присоелнненнем заявки РЙ. СССР по делам изобретений и открытий. -с4 Рижский Краснознаменный институт иВженеров - гражданской авиации им. )1 енинскоТс-чсацсомбяв(54)СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДВИ АТЕЛЯ С ДВУМЯ ОБМОТКАМИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯИзобретение относится к электрическим машинам и предназначено для использования в процессе эксплуатациии ремонта при диагностировании электродвйгателей, в частности для безразборного определения механических дефектов скользящего контакта,Известны способы диагностированияэлектрических машин постоянного тока,основанные на измерении различных па о4раметров, характеризующих процесскоммутации, и требующие при своейреализации частичной разборки машиныи установки дополнительных щеток1.Наиболее близким к предлагаемому 1по технической сущности и достигаемому результату является способ, основанный на косвенной оценке переходного падения напряжения в скользящем контакте при стабилизированной 2 очастоте вращения и постоянном токе(21,К недостаткам известного способаотноситс. ограниченная область применения, обусловленная тем, что в процессе диагностирования наряду со стабилизацией частоты вращения необходимо обеспечивать постоянство тока якоря.В оборудовании различных технических обьектов, например самолетов, широкое распространение получили реверсивные электродвигатели постоянного тока последовательного возбун:- дения , имеющие на каждое направление отдельную обмотку возбуждения.Диагностирование таких электродвигателей известным способом возмонг но лишь на испытательном стенде с регулируемым нагрузочным моментом, так как необходима одновременная стабилизация частоты вращения и тока, В реальных условиях на борту самопета момент нагрузки на валу электродвигателя может случайным образом изменяться на значительную величину. Например,у электродвигаГелей авиационных механизмов привода заслонок (кранов) изменение моа100мента нагрузки (за цикл перекладкииз одного крайнего положения в дру,гое) достигает 20-30/ от среднегозначения. Это указывает на невозможность одновременной стабилизациичастоты вращения и тока в процесседиагностирования и тем самым на невозможность использования известного способа непосредственно на борту самолета, Что же касается корректировки значения эталонного сигналав зависимости от величины тока, то,поскольку магнитный поток электродвигателя при изменении момента также изменяется, величина поправкибудет нелинейно зависеть от вели.чины тока. Это указывает на сложность Формирования эталонного сиг нала (уставки) питающего напряжения и практическую нереализуемостьизвестного способа,Цель изобретения - расширениеобгасти применения.Указанная цель достигается тем,что запитывают вторую обмотку возбуждения напряжением, однополярнымс напряжением на первой обмотке,стабилизируют частоту вращенияэлектродвигателя, регулируя напряжение питания на первой обмотке возбуждения, измеряют и поддерживаютпостоянной разность токов, протекающих по обмоткам возбуждения, путем регулирования напряжения питанияна второй обмотке возбуждения, аэталонный сигнал Формируют в виде суммы падений напряжения на первойобмотке возбуждения, обмотке якоряи противо-ЭДС.Сущность предлагаемого способасостоит в том, что магнитный потокэлектродвигателя в процессе диагностирования поддерживают постоянным,тем самым обеспечивается возможностьФормирования эталонного сигнала(уставки) как линейной функции оттоков обмотки и якоря электродвигателя.На Фиг, 1 представлена схема, поясняющая сущность предлагаемого способа; на фиг. 2 - схема устройства,реализующего способ.помощью блока 1 осуществляетсястабилизация частоты вращения путем изменения напряжения питания назажимах одной обмотки 2 возбуждения(например, на левое направление вращения) и якоря 3. Стабилизация выполняется по сигналу частоты вращенияК +( + )Р + Е,25где1- токи соответствующихобмоток возбуждения;В - сопротивления обмотокЯвозбуждения и якоря;Е - противо-ЭДС,как магнитный поток эпектТак родвигателя поддерживается постоянным, а частота вращения стабилизируется на определенном уровне (например номинальном), то для задан ного типа электродвигателя значениеЕ постоянно. Для любых возможных значенийина основании выражения (1) вручную или с помощью простейшего множительно-суммирующего вычислительного устройства может быть сформировано эталонное значение напряжения питания. При появлении механическихдефектов скользящего контакта падение напряжения на нем, неявно учитываемое и в. выражении (1), существенно возрастает, что обнаружится вувеличении Фактического напряжения 5 Опитания на первой обмотке возбуждения относительно эталонного.устройство для реализации предлагаемого способа (фиг, 2) включаетсистему стабилизации частоты вращения, содержащую датчик пульсаций в 55виде трансформатора 6, фильтр , усилитель-ограничитель 8, чувствитель-.ный элемент 9, схему 10 сравненияи регулятор 11 напряжения, и систему 0 9)ви, в качестве которого можно использовать частоту пульсаций тока (например коллекторных) в цепи электродвигателя. Блок 1 также представляет регулируемый источник напряжения, причем в качестве управляющегосигнала используется величина, пропорциональная разности токов обмоток 2 и 5 возбуждения на левое 3. 10 и правое 3, направления вращения .,При изменении нагрузочного моментана валу электродвигателя и соэтветствующем изменении 1 напряжение назажимах обмотки 5 возбуждения меня ется таким образом, чтобы р-.ость- оставалась постоянной и темсамым обеспечивалась неизменностьмагнитного потока электродвигателя.Как известно из теории электрио ческих машин, при такой схеме включения напояжение питания О на обмотке 2 возбуждения0952 55 5 100 стабилизации магнитного потока электродвигателя, состоящую из магнитного усилителя 12, выпрямителя 13, схемы 14 сравнения, регулятора 15 ,напряжения и двух амперметров 16 и 1Система стабилизации частоты вращения электродвигателя работает следующим образом.Пульсации тока, содержащие коллекторную составляющую, с вторичной обмотки трансформатора 6 . поступают на вход фильтра 7, где указанная составляющая выделяется. В усилителе-ограничителе производится нормализация коллекторнмх пульсаций (частота которых пропорциональна частоте вращения, электродвигателя) по амплитуде, С выхода чувствительного элемента 9, в качестве которого используется Ю- контур, соединенный с преобразователем переменного напряжения в постоянное, величина которого зависи от частоты вращения, подается на схе му 10 сравнения, где формируется разностный сигнал, воздействующий на исполнительный регулирующий элемент регулятора 11 напряжения. При этом внутреннее сопротивление регулирующего элемента (например транзистора) меняется, вследст.вие чего возникает изменение выходного напряжения, компенсирующее колебания частоты вращенияВ системе стабилизации магнитного потока управляющий сигнал формируется с помощью магнитного усилителя 12 встречно включенные обмотки управления которого соединены с зажимами шунтов амперметров 16 и 17, Выходной сигнал магнитного усилителя, пропорциональный разности токов, протекающих по обмоткам возбуждения 2 и 5, выпрямляется в блоке 13 и сравнивается с опорным в схеме 14 сравнения, При отклонении разности токов от заданного значения выходной сигнал схемы сравнения аналогично воздействует на регулятор 15, который изменяет напряжение на зажимах обмотки 5 и тем самым компенсирует возникшее отклонение. Регуляторы 11 и 15 и магнитный усилитель 12 запитываются соответствующими постоянными и переменным напряжениями.учитывая, что магнитные потоки, создаваемые обмотками рассматриваемых электродвигателей, направлены встречно, то при равенстве на них 7.50 15 20 25 30 35 40 45 50 напряжений одной полярности магнитный поток будет равен 0. Однако такая ситуация невозможна при исправной работе стабилизаторов частоты вра - щения и тока, что можно пояснить следующим образом, При включении стабилизатора частоты вращения последний эа счет регулирования напряжения на первой обмотке возбуждения обеспечивает постоянную частоту вращения электродвигателя, например номинальное значение, при изменениях момента нагрузки на его валу. Включение стабилизатора магнитного потока происходит при превышении тока первой обмотки минимально возможного для заданной (номинапьной ) частоты вращения значения путем подачи на вторую обмотку однополярного с первой обмоткой напряжения, величина которого достаточна для поддержания разности токов первой и второй обмоток на выбранном минимальном уровне ( не равном О) , чем и обеспечивается постоянство потока, Стабилизатор магнитного потока поддерживает лишь постоянство разности токов, а не равенство токов, причем ток первой обмотки для заданного направления вращения всегда больше тока второй обмотки.Изменение частоты вращения при изменении напряжения на второйобмотке может произойти только при отказе стабилизатора частоты враще- .ния, а при исправной его работе любые возмущения, в том числе и увеличение суммарного якорного тока ( вызванные изменением напряжения на второй обмотке , будут скомпенсированы соответствующим изменением ( увеличением) напряжения на первой оЬмотке. Поскольку быстродействие электронных стабилизаторов частоты вращения и магнитного потока велико, .то при совместной работе стабилизаторов колебаний частоты врацения и разности потоков не произойдет.Способ осуществляют в следуюцей последовательности.Запитывают обе обмотки воэбуждения однополярными напряжениями,Регулируя напряжение питания первой обмотки возбуждения, стаЬилизируют частоту вращения электродвигателя для заданного направления вращения.Измеряют токи, протекающие по обмоткам, находят их разность и7 0 поддерживают ее постоянной путем регулирования напряжения питания второй обмотки возбуждения.Измсряют ток якоря и формиру ют эталонный сигнал в виде суммы падений напряжения на первой обмотке возбуждения, обмотке якоря и противо-ЭДС.Сравнивают напряжение питания на сбмотке возбуждения для заданного направления вращения с эталонным значением и по величине его превышения судят о наличии дефектов.аким образом, используемая совокупность новых признаков позволяет выполнять диагностирование электродвигателей непосредственно на объекте 1 например на борту самолета) и тем самым обеспечивает расширение области применения.Это дает возможно ть значительно сократить затраты на проведение диагностированияя, ибо необходимость демонтажа контролируемого оборудования отпадает.формула изобретенияСпособ диагностирования электродвигателя с. двумя обмотками последовательного возбуждения, состоящий в 00952ополучении и стабилизации сигнала,пропорционального частоте вращения,измерении тока якорной цепи, формировании эталонного сигнала и сравнении его со вначением напряжения питания источника, подключенного кякорю электродвигателя через первую обмотку возбуждения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения области применения,запитывают вторую обмотку возбуждения напряжением, однополярным с напряжением на первой обмотке, стабилизируют частоту вращения электродвигателя, регулируя напряжениепитания на первой обмотке возбуждения, измеряют и поддерживают постоянной разность токов, протекающихпо обмоткам возбуждения, путем20 регулирования напряжения питания навторой обмотке возбуждения, а эталонный сигнал Формируют в виде суммы падений напряжения на первой обмоткевозбуждения, обмотке якоря и протиИ во-ЭДС,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР1 Г 501449, кл. Н 02 К 15/00, 1968,ЗО 2. Авторское свидетельство СССРй 646407, кл. Н 02 К 15/00, 1973,.с Редактор А. Лежнина Под пи сное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Заказ 1380/49 Тираж 708ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.,д, 4/5