SU819890A1 - Method of diagnosis of sliding contact of electric motor - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к области электрических машин и предназначено дл  использовани  в процессе эксплуатации при оценке технического состо ни  скольз щего контакта, в частности при диагностировании электродвигателей авиационных электромеханизмов .The invention relates to the field of electric machines and is intended for use in the course of operation in assessing the technical condition of a sliding contact, in particular, in diagnosing electric motors of aviation electromechanisms.

Известны способы диагностировани  электрических машин посто нного тока, заключающиес  в измерении различных параметров , характеризующих процессы коммутации и токосъема в скольз щем контакте. Однако диагноз при таких способах недостаточно достоверен 1.Methods are known for diagnosing direct current electric machines, which consist in measuring various parameters characterizing the processes of switching and current collection in a sliding contact. However, the diagnosis with such methods is not sufficiently reliable 1.

Известен способ диагностировани  скольз щего контакта электродвигател , основанный на одновременном измерении пикового и средневыпр мленного значений пульсаций напр жени , формировании контролируемого сигнала, пропорционального отношению указанных значений напр жени  при монотонном изменении частоты вращени  электродвигател , определении знака производной контролируемого сигнала от параметра режима работы и сравнении его с уставкой 2.There is a known method for diagnosing a sliding contact of an electric motor based on simultaneous measurement of peak and average voltage values of voltage pulsations, generation of a controlled signal proportional to the ratio of the specified voltage values during monotonic variation of the rotation frequency of an electric motor, determination of the sign of the derivative of the monitored signal from the operating mode parameter and comparison with a setting of 2.

Недостатком известного способа  вл етс  сложность процесса диагностировани , обусловленна  необходимостью контрол  частоты вращени  и применением высокостабильных регулируемых источников напр жени .The disadvantage of this method is the complexity of the diagnostic process, due to the need to control the rotation frequency and the use of highly stable regulated voltage sources.

Цель изобретени  - упрощение процесса диагностировани .The purpose of the invention is to simplify the diagnostic process.

Дл  реализации указанной цели запитывают электродвигатель посто нным по величине напр жением, измен ют частоту вращени  путем изменени  момента нагрузки, используют потребл емый электродвигателем ток в качестве параметра режима работы , а о наличии дефектов суд т по положительному знаку производной контро , лируемого сигнала от тока.To achieve this goal, the motor is supplied with a constant voltage, the rotational speed is varied by changing the load moment, the current consumed by the motor is used as a mode parameter, and the presence of defects is judged by the positive sign of the derivative of the current signal.

Сложность любого процесса диагностировани  можно охарактеризовать сложностью реализации его отдельных операций. В частности, при осуществлении операции контрол  частоты вращени  в процессе его 0 монотонного изменени  согласно известному способу (2J отмечают, что дл  многих электродвигателей посто нного тока малой мощности (и в первую очередь последовательного и смешанного возбуждений), неThe complexity of any diagnostic process can be characterized by the complexity of the implementation of its individual operations. In particular, when performing the operation of controlling the rotational speed during its monotonous change according to a known method (2J, it is noted that for many DC motors of low power (and, first of all, sequential and mixed excitations),

имеющих встроенных таходатчиков, выполнение указанной операции с необходимой точностью возможно лишь путем измерени  частоты определенной (например коллекторной ) составл ющей пульсаций тока электродвигател .Having built-in tachometers, this operation can be performed with the required accuracy only by measuring the frequency of a certain (for example, collector) component of the electric current ripple.

Использование подобных составл ющих в качестве сигнала частоты вращени  требует применени  сравнительно сложных аморитмов обработки сигнала пульсаций. Например, в простейшем случае необходима селекци  определенной составл ющей спектра , усиление и нормализаци  по амплитуде, преобразовани  импульсного сигнала в аналоговый . Причем при по влении даже незначительных дефектов скольз щего контакта задача извлечени  стабильного сигнала о частоте вращени  из пульсаций тока осложн етс  и требует применени  в измерительном канале след щих полосовых фильтров.The use of such components as a rotational frequency signal requires the use of relatively complex pulsation signal processing rates. For example, in the simplest case, it is necessary to select a certain component of the spectrum, amplify and normalize in amplitude, and convert the pulse signal to analog. Moreover, in the event of even minor defects of the sliding contact, the task of extracting a stable signal about the frequency of rotation from the current pulsations is complicated and requires the use of the following bandpass filters in the measuring channel.

Все это указывает на сравнительную сложность реализации отдельных операций по известному способу.All this indicates the relative complexity of the implementation of individual operations by a known method.

В то же врем  из теории электрических мащин известно, что между частотой вращени  и током электродвигател  (при посто нном питающем напр жении) существует однозначна  зависимость, определ ема  скоростной характеристикой, котора  в общем случае имеет вид:At the same time, it is known from the theory of electrical masking that between the frequency of rotation and the current of an electric motor (at a constant supply voltage) there is an unambiguous relationship determined by the speed characteristic, which in general has the form:

и-УНi-un

1(ф-  1 (f-

где n,J, R,P-соответственно частота вращени , потребл емый ток, сопротивление цепи и магнитный поток электродвигател ; .и - напр жение питани  электродвигател ; К - посто нный коэффициент.where n, J, R, P -, respectively, rotational speed, current consumption, resistance of the circuit and magnetic flux of the electric motor; .i - electric motor supply voltage; K is a constant coefficient.

Поэтому аналогично известному способу знак производной контролируемого параметра пульсаций напр жени  по току позвол ет однозначно судить о наличии дефектов в скольз щем контакте с той лищь разницей , что поскольку зависимость между током и частотой вращени  электродвигател  обратна  (в том смысле, что увеличению частоты вращени  соответствует уменьшение тока и наоборот), то наличию дефектов скольз щего контакта будет соответствовать положительный знак производной.Therefore, similarly to the known method, the sign of the derivative of the monitored parameter of the ripple voltage versus current makes it possible to unambiguously judge the presence of defects in the sliding contact with the difference that since the relationship between the current and rotational frequency of the electric motor is inverse (in the sense that an increase in the rotation frequency corresponds to current and vice versa), the defects of the sliding contact will correspond to the positive sign of the derivative.

При этом очевиден факт существенного упрощени  процесса диагностировани , ибо реализаци  операции измерени  потребл емого электродвигателем тока значительно проще, операции измерени  частоты вращени .At the same time, the fact of a significant simplification of the diagnostic process is obvious, since the implementation of the measurement operation of the current consumed by the electric motor is much simpler, the operation of measuring the rotation frequency.

Поскольку однозначна зависимость между частотой вращени  электродвигател  и током сохран етс  при посто нном напр жении , то изменение частоты вращени  (следовательно , и тока) можно осуществл ть лищь изменением момента нагрузки.Since the unambiguous relationship between the frequency of rotation of the motor and the current is maintained at a constant voltage, the change in the frequency of rotation (and hence the current) can be accomplished by changing the moment of load.

Однако необходимость использовани  подобного способа изменени  частоты вращени  не вызывает затруднений ни при диагностировании электродвигател  на стенде (где всегда имеетс  возможность регулировани  нагрузочного момента),, ни при диагностировании на объекте (например на борту летательного аппарата), так как дл  многих электродвигателей (например электродвигателей механизмов) в реальных услови х эксплуатации происход т изменени  момента нагрузки на валу электродвигател  (в пределах цикла перекладки механизма ) в диапазоне не менее ±10% от среднего и до 50% при вступлении в работу муфты ограничени  момента.However, the need to use such a method of changing the rotational speed is not difficult either when diagnosing an electric motor on a stand (where there is always the possibility of controlling the load torque), or when diagnosing on an object (for example, on board an aircraft), as ) in real conditions of operation, the moment of load on the motor shaft changes (within the mechanism transfer cycle) in the range of not m It ± 10% from the average and up to 50% when joining the coupling operation restricting torque.

Это позвол ет без дополнительных операций реализовать предлагаемый способ диагностировани  на борту ЛА. При этомThis allows, without additional operations, to implement the proposed method of diagnosis on board the aircraft. Wherein

существенным моментом  вл етс  то, что в данном случае отпадает необходимость в регулировании напр жени  питани  дл  изменени  частоты вращени , а это дает возможность использовать в качестве блока питани  нерегулируемый источник (например аккумул торную батарею) и тем самым исключает необходимость применени  регулируемых источников напр жени , которые (учитыва  необходимость малого уровн  пульсаций в выходном напр жении)The essential point is that in this case there is no need to regulate the supply voltage to change the rotational speed, and this makes it possible to use an unregulated source (for example, a battery) as a power supply unit and thus eliminates the need to use adjustable voltage sources, which (taking into account the need for a small ripple level in the output voltage)

представл ют собой сравнительно сложные устройства, особенно на значительные мощности (100 Вт и более). Более того, использование аккумул торных батарей в качестве источника посто нного напр жени  фиксированной величины позвол ет исключитьthey are relatively complex devices, especially at high power (100 watts or more). Moreover, the use of batteries as a constant voltage source of a fixed value makes it possible to eliminate

необходимость подключени  к щтепсель ,ному разъему электромеханизма, что с учетом затруднительного доступа на борту ЛА к некоторым из них дает возможность сократить трудоемкость работ при выполнении диагностировани .the need to connect to the plug, but the connector of the electromechanism, which, given the difficult access on board the aircraft to some of them, makes it possible to reduce the laboriousness of work when performing diagnostics.

Таким образом, нова  совокупность признаков предлагаемого способа позвол ет существенно упростить процесс диагностировани , что обуславливает снижение затрат на проведение диагностировани  как заThus, a new set of features of the proposed method allows to significantly simplify the diagnostic process, which leads to a reduction in the cost of diagnostics

счет возможности использовани  более простых средств диагностировани , так и за счет сокращени  трудоемкости диагностировани . Последнее позвол ет сократить простои на техническое обслуживание и повышает эффективность использовани  контролируемых объектов, например авиационных , имеющих в своем составе больщое количество электродвигателей посто нного тока (60-80 единиц и более).an account of the possibility of using simpler diagnostic tools, as well as reducing the complexity of diagnostics. The latter allows to reduce downtime for maintenance and increases the efficiency of use of controlled objects, for example, aviation, which contain a large number of DC motors (60-80 units or more).

Ориентировочный экономический эффектEstimated economic effect

от внедрени  предлагаемого способа (применительно к электродвигател м механизмов самолета Як-40) дл  ус овного йарка 100 мащин составл ет 96100 руб/г.from the implementation of the proposed method (as applied to the electric motors of the mechanisms of the Yak-40) for the cruise control 100 masin is 96100 RUR / g.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 60950, кл. Н 02 К 15/00, 1940.1. USSR author's certificate No. 60950, cl. H 02 K 15/00, 1940. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2632542/24-07, кл. Н 02 К 15/00, 1978 (прототип).2. USSR author's certificate for application No. 2632542 / 24-07, cl. H 02 K 15/00, 1978 (prototype).