Спосіб визначення установки щіток двигуна постійного струму на нейтралі
Використання: винахід відноситься до контрольно-вимірювальної техніки. Сутність винаходу: обертають двигун на холостому ходу в протилежних напрямках, вимірюють електромеханічну постійну часу двигуна в обох випадках, порівнюють результати вимірювання і різниці вимірюваних параметрів, що не перевищує 5% гранично допустимої норми, судять про правильність установки щіток на нейтралі. 2 іл.
Винахід відноситься до контрольно-вимірювальної техніки та дозволяє контролювати встановлення щіток двигуна постійного струму на нейтралі.
Найважливішим чинником, що впливає режим роботи двигуна постійного струму, є точна установка щіток на нейтралі. Щітки розміщуються у щіткотримачах, які зміцнюються на торцевих частинах складів двигунів. Наприклад, таке закріплення щіткотримачів на остові виконується у тягових двигунів електрорухомого складу, що мають невелику кількість полюсів (не більше чотирьох). При більшій кількості полюсів щіткотримачі розміщують на поворотній траверсі, виконаній у вигляді зубчастого вінця і дозволяє переміщати їх за допомогою легкодоступного вузла, що регулюється, що складається зі знімного маховичка і зубчастого колеса. До точності її встановлення висувають підвищені вимоги. Відомо, що зміщення щіток з нейтралі значно погіршує умови роботи тягових двигунів, що проявляється у порушенні нормальної комутації, розбіжності швидкісних характеристик та підвищеному зносі щіток та колектора.
Правильну установку щіток оцінюють різними способами, у яких передбачаються контроль та вимірювання таких параметрів як ЕРС, струм, частота обертання якоря двигуна.
Відомий спосіб встановлення щіток двигуна постійного струму, в якому двигун встановлюють на стенді з підключенням до нього навантаження таобертанням його в довільному напрямку [1] На двигун подають напругу та струм номінального режиму, які підтримують незмінними при різних зсувах траверси. При кожному усуненні вимірюють частоту обертання якоря. Контроль установки щіток на нейтралі визначають порівняно отриманої частоти з її номінальним значенням згідно з паспортом двигуна. Правильне встановлення щіток на нейтралі відповідає рівності частоти обертання якоря її номінальної величини. Достоїнствами даного способу є можливість правильної установки щіток на нейтралі та оцінка комутаційних властивостей двигуна. Недоліками способу є необхідність стабілізації напруги, що подається на двигун при коливаннях напруги в мережі і досить велика тривалість досвіду через необхідність вимірювання контрольованого параметра тільки в стаціонарному процесі роботи двигуна, який піде після режиму пуску. При недотриманні цих умов похибка вимірювання контрольованого параметра може становити 7 8% Крім цього, даний спосіб вимагає спеціального додаткового обладнання на стенді та значних витрат електричної енергії для здійснення режиму навантаження, які ускладнюють та здорожчають його проведення.
Найбільш близьким за технічною сутністю до винаходу є спосіб, в якому двигун встановлюють на стенді і здійснюють холостий режим роботи з обертанням його в одну та іншу сторони (реверсування) [2] На двигун подають напругу та вимірюють частоту обертання якоря в обох напрямках при різних зсувах траверси. Контроль установки щіток двигуна на нейтралі визначають порівняно частоти обертання якоря в обох напрямках при однаковій напрузі та однаковому струмі збудження двигуна. Правильне встановлення щіток нанейтралі відповідає рівності величин частоти обертання у тій чи іншій стороні. Такий спосіб не вимагає спеціального додаткового обладнання на стенді та великої витрати електричної енергії для свого здійснення, що спрощує та здешевлює його. Однак цей спосіб має суттєві недоліки. Насамперед це необхідність стабілізації напруги, що подається на двигун при коливаннях в мережі. Крім цього, вимірювання частоти обертання необхідно виконувати тільки в стаціонарному процесі роботи двигуна, тобто. тільки після завершення режиму пуску, коли струм двигуна досягне свого певного встановленого значення, а це вимагатиме витрат часу на вимірювання контрольованого параметра. Частота обертання залежить від напруги та струму двигуна, які є активними та змінними у певних випадках від зовнішніх умов параметрами ланцюга двигуна в процесі його роботи де Ug напруга живлення двигуна; Ig струм двигуна; Srд сума активних опорів обмоток двигуна; C конструктивна постійна двигуна; магнітний потік двигуна
Порушення цих умов призводить до збільшення похибки вимірювання контрольованого параметра, яка може становити 9 10%. залежить від зовнішніх умов.
Поставлене завдання вирішується тим, що в способі визначення установки щіток двигуна постійного струму на нейтралі, що полягає в обертанні двигуна на холостому ході в протилежних напрямках, вимірюванні контрольованого параметра і в судженні про точність установки щіток на нейтраліпо різниці контрольованого параметра при обертанні двигуна в протилежних напрямках, як контрольований параметр вибирають електромеханічну постійну часу двигуна, виміряну в режимі пуску. За величиною різниці виміряних параметрів судять про точність встановлення щіток на нейтралі.
Завдяки вимірюванню електромеханічного постійного двигуна досягається точність контролю установки щіток на нейтралі. Це пов'язано з тим, що електромеханічна стала часу двигуна є пасивним параметром і мало залежить від зовнішніх умов.
Електромеханічна постійна часу Тем залежить від конструктивних та пасивних параметрів ланцюга двигуна, де I момент інерції двигуна; rа активний опір якоря двигуна; C конструктивна постійна двигуна; магнітний потік збудження двигуна.
За час дії на двигуні перехідного процесу магнітний потік збудження F можна вважати постійним, так як його зміна в часі відбувається значно повільніше, ніж зміна струму та напруги двигуна, що викликало перехідний процес. Таким чином, контрольований параметр - електромеханічна постійна часу двигуна є незалежним від напруги і струму параметром, а отже, і визначення установки щіток на нейтралі є більш достовірним і точним. Похибка становить 2 - 3% На фіг. 1 показана схема пристрою для реалізації способу визначення установки щіток двигуна постійного струму на нейтралі, на фіг.2 представлені графіки роботи елементів пристрою.
Пристрій для реалізації способу містить два датчики струму 1 двигуна, кожен з яких через блок зміни 2 [3] з'єднаний з елементом порівняння 3, що має табло індикації, на якому реєструється результатпорівняння (різницю) електромеханічних постійних часу двигуна при обертанні його в протилежні сторони. У свою чергу кожен блок вимірювання містить 2 інтегруючу 4 і диференціюючу 5 ланцюга, індикатор екстремуму напруги 6, електронний ключ 7, тригер 8, генератор імпульсів 9, логічну схему І 10 і лічильну схему 11.
Спосіб здійснюється наступним чином.
На двигуні, що не обертається, встановлюють у певному положенні траверсу зі щітками. У вихідному стані при t t2). На табло індикації елемента порівняння 3 висвічується число імпульсів m, зраховане за час досягнення вихідним сигналом U4 інтегруючого ланцюга екстремального 4 значення tе t1 t2 mtu.
Далі реверсують двигун і знову запускають його на холостому ходу в момент часу t1. З другого датчика 1, також включеного в якірний ланцюг двигуна, другий блок вимірювання 2 подається вхідний сигнал . Робота елементів другого блоку вимірювання відбувається аналогічно до роботи першого, описаного вище. Якщо щітки неточно встановлені на нейтралі, то крива сигналу буде спадати інакше і екстремум напруги сигналу індикатор 6 зафіксує, наприклад, при t3&t2 (фіг.2), в результаті чого лічильна схема 11 другого блоку вимірювання буде більше працювати за часом і на табло індикації елемента порівняння 3 висвічується сигнал різниці U3 = числа імпульсів m, отриманих при обертанні в ту та іншу сторони. За величиною різниці судять про точність встановлення щіток на нейтралі.
При досить точній установці щіток не нейтрали сигнали U1 і датчиків струму двигуна при обертанні його в ту й іншу сторони досить близько збігатися, так як електромеханічна постійна часу залежить тільки від конструктивних і пасивних параметрів ланцюга двигуна і не залежить від величининапруги та струму двигуна: де I момент інерції двигуна; ra активний опір якоря двигуна; з конструктивна постійна двигуна; магнітний потік збудження двигуна.
При обертанні двигуна на холостому ходу в ту і іншу сторони параметри I, ra, С незмінні і на величину Тем може вплинути тільки величина F яка буде відрізнятися один від одного при реверсуванні, якщо щітки будуть встановлені неточно. Відмінність виходить в результаті появи поздовжньої складової сили намагнічує якоря, що виникає в результаті зміщення щітки з нейтралі, яка посилює або послаблює магнітний потік збудження в залежності від напрямку зміщення щіток щодо нейтралі. При точній установці щіток на нейтралі поздовжня складова сили якоря, що намагнічує, зникає. Отже, магнітні потоки збудження двигуна, що реверсується, будуть рівні, а електромеханічні постійні часу однакові. Похибка зміни Тем при цьому способі буде дуже невеликий і складе не більше 2 3% Для оцінки якості системи вимірювання в перехідному процесі, яким є пусковий режим двигуна, застосовується такий показник якості, як точність вимірювання, що характеризується динамічною і статичною помилками. Гранично допустимою нормою такої точності є 5%
Спосіб визначення установки щіток двигуна постійного струму на нейтралі, що полягає у обертанні двигуна на холостому ході в протилежних напрямках, у вимірі контрольованого параметра і в судженні про точність установки щіток на нейтралі по різниці контрольованого параметра при обертанні двигуна в протилежних напрямках, який відрізняється тим, що в як контрольований параметр вибирають електромеханічну постійну часу двигуна,вимірювання параметрів здійснюють в режимі пуску, а про точність установки щіток на нейтралі судять по різниці величин електромеханічних постійних часу двигуна, що реверсується, не перевищує 5% гранично допустимої норми.