Устройство для контроля параметров вращения электрических машин постоянного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОС 01 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ д т К ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРФ 470742, кл. 6 01 В 3/42, 19742. Патент США Р 4138642,кл.6 01 й 31/02, 1979 (прототип) .(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПА=РАМЕТРОВ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее источник постоянного тока, коммутационный элемент, через который электродвигатель подключен к источникупостоянного тока, программный блок,первый выход которого соединен с управляющим входом коммутационного элемента, индукционный датчик, установленный над поверхностью корпуса электродвигателя, блок преобразователясигналов, вход которого соединен синдукционным датчиком, блок измерителя скорости, входы которого соединены соответственно с пером выдом блока преобразователя сигналоввторым и третьим выходами программного блока, о т л и ч а ю щ е е с я,8075 А тем, что, с целью расширения функци-" ональных воэможностей путем совмещения контроля скорости и направления вращения электродвигателя, в него введены магнитный датчик для опре- деления направления основного поля, элемент памяти, блок определения направления поля якоря, блок обработки информации, блЬк определения неисправностей, блок индикации, причем входы блока обработки информации соединены соответственно с выходами элемента памяти, блока определения направления поля якоря и с вторым выходом блока преобразователя сигналов, входы блока определения неисправнос-,тей соединены с выходами элемента ЕИ памяти .и с вторым выходом блока обработки информации, входы магнитного датчика соединены с выходом коммутационного элемента,и нулевой шиной источника постоянного тока, а выходы магнитного датчика соединены с вхо,дами элемента памяти, входы блока определения направленияполя якоря сое- фф динены соответственно с индуЯтивныматчиком с первым, вторым и (четверым выходами программного бло аю45 Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для контроля скорости и направления вращения электродвигателей постоянного тока.Известно устройство для определения скорости и направления вращения вала, содержащее частотный генераторный датчик, ротор которого закреплен на контролируемом валу, блок преобразования частоты и среднее на пряжение и два пороговых устройства, подключенные к обмоткам двух зубчатых статоров датчика, блок регистрации знака сдвига фаз выходных напряжений датчика 1.15Недостаток устройства - невозмож-, ность контроля электрических машин в закрытых электропроводах.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения скорости вращения электродвигателей постоянного тока с постоянными магнитами, содержащее индукционный датчик, установленный над поверхностью корпуса электродвигателя в зоне одного из егс полюсов, преобразователь сигналов и индикатор скорости вращения электродвигателя 2 ).Недостаток этого устройства заключается в невозможности одновремен ного контроля скорости и направления вращения электродвигателяЦель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем совмещения контроля скорости 35 и направления вращения электродвигателя.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее источник постоянного тока, коммутацион ный элемент, через который электродвигатель подключен к источнику по.стоянного тока, программный блок, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутационного элемента, индукционный датчик, установленный над поверхностью корпуса электродвигателя, блок преобразователя сигналов, вход которого соединен с индукцио:ным датчиком, блок измерителя скорости, входы которого соединены соответственно с первым выходом блока преобразователя сигналов, с вторым и третьим выходами программного блока, введены магнитный датчик для определения направления основного поля, элемент памяти, блок определения направления поля якоря, блок обработки информации, блок определения неисправностей, блок индикации, причем входы блока 60 обработки информации соединены соответственно с выходами элемента памяти, блока определения направления поля якоря и с вторым выходом блока преобразователя сигналов, входы бло ка определения неисправностей соели. иены с выходами элемента памяти и с вторым выходом блока обработки информации, входы магнитного датчика соединены с выходом коммутационного элемента и нулевой шиной источника постоянного тока, а выходы магнитного датчика соединены с входами элемента памяти, входы блока определения направления поля якоря соединены соответственно с индукционным датчиком, с первым, вторым и четвертым выходами программного блока,На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 конструкция и схема расположения датчиков относительно программного электродвигателя, на фиг. 3 и 4 осциллограммы сигналовв индукцйонном датчике при правом и левом вращениях микроэлектродвигателя.Устройство содержит источник 1 постоянного тока, коммутационный элемент 2, проверяемый микроэлектродвигатель 3 с нагрузкой 4, программный блок 5, магнитный датчик б для определения направления основного поля элемента памяти его сигналов, выполненного на триггере 7, индукционный датчик 8, блок 9 определения направления поля якоря, включающий селекторы 10 и 11 положительного и отрицательного импульсов и элементы памяти на триггерах 12 и 13, блок 14 обработки информации на элементах 2 И-ИЛИ 15 и 16, блок 17 определения неисправностей наэлементах И 18 и 19,блок 20 индикации на выходных усилителях 21-24, нагруженных лампами сигнализации 25 (" Правое вращение"), 26 (" Левое вращение"), 27 (" Неправильное намагничивание" ) и 28 (" Неправильная маркировка выводов"), блок 29 преобразователя сигналов и блок измерителя скорости.В качестве магнитного датчика б применено герконовое реле с обмоткой 31 и переключающимся контактом геркона 32, расположенное вблизи от корпуса микроэлектродвигателя 3. Индукционный датчик 8 выполнен в виде прямоугольной многовитковой рамки и установлен вплотную к корпусу микроэлектродвигателя 3. Продольная ось А-А геркона в датчике б и плоскость Б-Б расположениядатчика 8 перпендикулярны осевой плоскости В-В, которая проходит через геометрическую нейтраль микроэлектродвигателя 3 и является одновременно плоскостью симмет рии датчиков 6 и 8.Средний вывод переключающегося контакта геркона 32 подсоединен к нулевой шине источника тока, его нормально закрытый и нормально открытый контакты - соответственно к первому и второму входам триггера 7, а обмотка 31 - к выходу коммутационного элемента 2 и нулевой шине источника 1 тока.Устройство работает следующим образом.Перед контролем проверяемый микро"электродвигатель 3 устанавливают нарабочую позицию (не показана ), фиксируют .его положение по выводной втулке 33, позволяющей ориентировать Й -5полюса кольцевого магнита 34 по вертикали, и подключают его выводныеконцы согласно маркировке в схему управления. Коммутацию цепей управления осуществляют согласно заданнойпрограмме при помощи блока 5.В устройстве сочетаются индуктивные способы косвенного контроля направления и скорости вращения микроэлектродвигателя, которые позволяютвыделить необходимую информацию изсигналов, характеризующих параметры 2 Оего внешнего электромагнитного полярассеяния. Косвенный контроль направления вращения осуществляют во времяпуска микроэлектродвигателя путем определения направлений его основногополя и поля якоря и последующей логической обработки полученных данных,а косвенный контроль скорости - вустановившемся режиме работы микроэлектродвигателя путем выделения из сложного сигнала, характеризующего переменную составляющую его поля рассея 2 пния зубцовой гармоники2 60и измерения ее частоты, пропорциональной действительной скоростивращения микроэлектродвигателя, где2 - число зубцов якоря; и - частотавращения микроэлектродвигателя(об/мин),40Устройство включают в работу путем запуска программного блока 5. При этом на его втором выходе появляется кратковременный сигнал, который срабатывает информацию в бло ках 9 и 30 и устанавливает их в исходное положение. После этого на первом выходе блока 5 возникает действующий до конца программы управляющий сигнал, включающий коммутационный элемент 2, через который обмотка якоря 35 микроэлектродвигателя 3 и обмотка 31 датчика б запитываются постоянным напряжением определенной полярности от источника 1 тока. Одновременно на его четвертом выходе появляется управляющий сигнал длительностью 50-100 мс, разрешающий запись информации в триггеры 12 и 13 блока 9.После выдачи питания вокруг мик роэлектродвигателя 3 формируется внешнее электромагнитное поле, образованное продольными Фм и поперечными ф магнитными потоками рассеяния кольцевого магнита 34 и якоря 65Я 35. Направления потоков Ф и Ф,измеряемых датчиками б и 8, совпадают соответственно с направлениямиосновного пспя и поля якоря внутримикроэлектродвигателя 3В датчикеб заданный по направлению магнитныйпоток Фобмотки 31 суммируется иливычитается с магнитным потоком Ф.При суммировании этих потоков замйкается нормально открытый контакт геркона 32, а при их вычитании его нормально замкнутый контакт остается висходном положении. В соответствиис этим к нулевой шине подключаетсяпервый или второй вход триггера 7 ина его выходах возникает комбинациясигналбв "10" или "01", свидетельствующая об отрицательном или положительном направлении основного поляпо оси У-У.В датчике 8 в начальный интервалвремени (О-) индуцируется положительный а илй отрицательный б импульс (фиг. 3 и 4) указывающий напоявление в зоне геометрической нейтрали микроэлектродвигателя 3 магнитных потоков рассеяния от поля якоря 35 положительного или отрицательного направления по оси Х-,Х,При этом характер начального импульса, снимаемого с датчика 8, анализируют в блоке 9, где его селектируют по амплитуде и полярности в,селекторе 10 или 11 и запоминают втриггере 12 или 13, на выходе которого устанавливается единичный сигнал. Появление на выходах блока 9комбинации сигналов п 10" или "01"свидетельствует о положитеЛьном илиотрицательном направлении поля якоря 35 по оси Х-Х.В течение интервала времени 11-1 дскорость микроэлектродвигателя 3 нарастает до номинального значения, ион начинает работать в установившемся режиме. В датчйке 8 устанавливаются периодические сигналы 6, несущие информацию о .скорости врпцениямикроэлектродвигателя 3 (фиг. 3 и 4),В блоке 29 их селектируют и преоб"разовывают в сигналы, удобные длядальнейшей обработки.Через 1-1,5 с после включения блока 5 на его.третьем выходе появляется .Управляющый .сигнал определеннойдлительности, по которому в блоке 30производится подсчет поступающих спервого выхода блока 29 импульсов,частота которых определяет скоростьвращения микроэлектродвигателя 3.Одновременно для определения направления его вращения в блоке 14анализируют данные сигналов, поступающих с выходов триггера 7, блока 9и с второго выхода блока 29,На основании закона взаимодействиятока в проводнике и магнитного поляизвестно, что при неодинаковых познаку направлениях полей магнита 34" и якоря 35 по осям У-У и Х-Х микро- электродвигатель имеет правое вращение, при одинаковых направлениях (положительных или отрицательных этих полей - левое вращение., При наличии на входах блока 14 комбинации сигналов "10101" или "01011", соответствующей доброкачественному микроэлектродвигателю, на его первом выходе возникает единичный сигнал, , который включает в блоке 20 усилитель 21 с лампой 25, сигнализирующей о правом вращении микроэлектродвнгателя 3.15Если на входах блока :4 появляется комбинация сигналов "10011" или "01101", соответствующая дефектному микроэлектродвигателю, то единичный сигнал возникает на его втором выходе. Этот сигнал в блоке 20 включает усилитель 22 с лампой 26, сигнализирующей о неправильном левом вращении микроэлектродвигателя 3, а в блоке 17 разрешает произвести дополнительный анализ данных для выяснения характера неисправностей в дефектноммикроэлектродвигателе.При формировании на входах блока 17 комбинации сигналов "110" или"101" на его первом или втором выходе возникает единичный сигнал, который в блоке 20 включает усилитель23 или 24 с лампой 27 или 28, сигнализирующей о неправильной противоположной намагниченности магнита 34 илинеправильной маркировке выводов вдефектном микроэлектродвигателе.После получения полной информациио параметрах вращения микроэлектродвигателя 3 контроль прекращают путем остановки работы блока 5,Предлагаемое устройство позволяетсовместно контролировать индукционным способом скорость и направлениевращения электродвигателей, а такжеопределять характер неисправностей вдефектных электродвигателях о неправильном направлении вращения для ускорения их восстановления, что расширяет функциональные возможности, повышает эффективность контроля и. уско-,ряет восстановление бракааз 2331/56 илиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 708 ВНИИПИ Государств по делам изобре 035, Москва, Ж, Подписнонного комитета СССРений и открытийРаушская наб д. 4/5