Устройство контроля переходного сопротивления контактного узла электрической машины

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой устройство контроля переходного сопротивления скользящего контакта электрических машин, например вращающихся трансформаторов, и преобразователей угла. Устройство содержит электродвигатель, редуктор (19) и датчик углового положения (18), к которому присоединяется проверяемая электрическая машина. Блок управления (БУ, 21) содержит источник питания, Т-триггер, схему «И», реле (24) с обмоткой (25) и нормально замкнутым контактом (26), тумблер «СТАРТ». Измерительная схема устройства содержит регулируемый стабилизированный источник постоянного тока, ключ, регулируемый резистор, два усилителя, компаратор, инвертор, мультивибратор, две схемы «И», два счетчика, два регистра, измеритель сопротивления (16), компьютер (15). Технический результат - повышение функциональных возможностей и точности контроля электрических машин и преобразователей угла. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Устройство относится к области электрических машин и преобразователей угла.

Известны способ и устройство, его реализующее и состоящее из измерителя сопротивления, подключенного к контактному узлу электрической машины [1].

Поворачивая вал контролируемой электрической машины через установленное значение угла, измеряют в каждом угловом положении значение сопротивления, в величину которого входят величины сопротивления обмотки машины и переходного сопротивления скользящих контактов машины. Недостаток этого устройства состоит в том, что оно обладает низкой производительностью и недостаточной точностью, обусловленной тем, что из-за дискретности производимых измерений имеются пропуски мало протяженных изменений переходного сопротивления.

Наиболее близким по технической реализации к предлагаемому следует отнести устройство, содержащее согласующий блок, два пороговых элемента, триггер, генератор опорных импульсов, ключ, счетчик, регистр, дешифратор, цифровой индикатор, резистор и проверяемый контакт реле, соединенные между собой функционально (прототип) [2].

Недостатком этого устройства является то, что с его помощью не определяют значение переходного сопротивления контакта и не выявляется протяженность импульсов выходного напряжения, величина которых превосходит норму величины переходного сопротивления, что является важным при контроле переходного сопротивления скользящего контакта.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в повышении функциональных возможностей и точности контроля за счет одновременного измерения значений переходного сопротивления и времени его выхода за поле допуска.

Указанная техническая задача решается тем, что в устройство, содержащее регулируемый источник стабилизированного постоянного тока, выход которого подключен к измеряемому контактному узлу электрической машины с последовательно соединенным с ним резистором, выход контактного узла через усилитель соединен с входом компаратора, выход которого через схему И подключен к первому входу счетчика, в него введены ключ, регулируемый резистор, второй усилитель, инвертор, мультивибратор, вторая схема И, второй счетчик, два регистра, электродвигатель, редуктор, датчик углового положения, компьютер и блок управления, причем первый вход ключа подключен к источнику тока, а его выход соединен с измеряемым контактным узлом электрической машины и через первый усилитель - с первым входом компаратора, выход источника тока подключен ко входу регулируемого резистора, выход которого через второй усилитель соединен со вторым входом компаратора, выход которого подключен через инвертор к первому входу первой схемы И, выход мультивибратора соединен со вторым входом первой схемы И и с первым входом второй схемы И, выход первой схемы И подключен к первому входу первого счетчика, выход которого соединен с первым входом регистра, выход которого подключен к первому входу компьютера, выход второй схемы И подключен к первому входу второго счетчика, выход которого соединен с первым входом второго регистра, выход которого подключен ко вторым входам компьютера и блока управления, выход блока соединен со вторыми входами счетчиков, регистров, ключа и со входом электродвигателя, вал которого через редуктор и датчик углового положения кинематически соединен с валом электрической машины, выход датчика углового положения подключен к первому входу блока управления.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1 - функциональная схема предлагаемого устройства.

Фиг.2 - функциональная схема блока управления (БУ).

Предлагаемое устройство включает в себя следующие элементы (фиг.1): регулируемый стабилизированной источник постоянного тока 1, ключ 2, регулируемый резистор 3, первый усилитель 4, второй усилитель 5, компаратор 6, инвертор 7, первую схему И 8, мультивибратор 9, вторую схему И 10, первый счетчик 11, второй счетчик 12, первый регистр 13, второй регистр 14, компьютер 15, измеритель сопротивления 16, проверяемую электрическую машину 17, датчик углового положения (ДУП) 18, редуктор 19, электродвигатель 20, БУ 21.

БУ 21 может быть выполнен с помощью следующих элементов (фиг.2): Т-триггера 22, третьей схемы И 23, реле 24 с его обмоткой 25 и с нормально замкнутым контактом 26, второго источника питания 27, тумблера 28 СТАРТ.

Устройство работает следующим образом. Перед измерением выставляют значение сопротивления на образцовом регулируемом резисторе 3, ориентируясь при этом на величину всей цепи измерения проверяемой электрической машины. Например, у низкоомного типономинала вращающегося трансформатора (ВТ) типа ВТ-5 номинальное сопротивление выходной обмотки составляет величину 3,7 Ома с допуском ±0,6 Ома. Допуск на изменение переходного сопротивления скользящих контактов, к которым присоединены выводы этой обмотки, в нормальных условиях равен 0,1 Ома. Допуск на величину сопротивления обмотки превышает допуск на изменение переходного сопротивления, поэтому на образцовом резисторе необходимо выставлять не номинальное значение, а реальное. Для этого у проверяемого ВТ предварительно измеряют значение сопротивления измерительной цепи.

Например, при этом измерении получили 4,1 Ома, тогда на образцовом резисторе необходимо выставить величину 4,1 Ома. Эта величина остается неизменной при всех измерениях данного ВТ в нормальных условиях.

После включения питания и прогрева схемы производят обнуление необходимых электронных элементов (на чертеже не показано). Выставляют начальное (например, нулевое) положение ДУП 18, в результате чего с него поступает сигнал на первый вход БУ 21. БУ готово к срабатыванию. Включают тумблер 28 СТАРТ и на выходе БУ формируется сигнал, который поступая на вторые входы ключа 2, обоих счетчиков 11, 12 и регистров 13, 14, открывает их первые входы. Этот же сигнал поступает на вход электродвигателя 20, вал которого начинает вращаться. Начинается процесс измерения.

Напряжение с источника питания 1 поступает на вход образцового резистора 3, с выхода которого напряжение приходит на вход второго усилителя 5, с выхода которого поступает на первый вход второй схемы И 10, открывает ее и импульсы с мультивибратора 9 через эту схему И идут на второй счетчик 12. Причем импульсы с мультивибратора на счетчик поступают в течение всего цикла измерения, так как вторая схема И остается открытой в течение всего процесса измерения. То есть сумма импульсов на счетчике 12 отождествляет собой длительность процесса измерения.

Напряжение с источника питания 1 через ключ 2 приходит на выводы контактного узла с присоединенной к нему обмоткой проверяемой электрической машины 17. Падение напряжения с этой измерительной цепи поступает на вход измерителя сопротивлений 16 и на вход первого усилителя 4, напряжение с выхода которого приходит на первый вход компаратора 6. Как только напряжение на первом входе компаратора превысит значение напряжения на втором входе компаратора, он срабатывает и на его выходе появляется сигнал, который через инвертор 7 поступает на первый вход первой схемы И 8, открывает ее и импульсы с мультивибратора 9 поступают на первый вход первого счетчика 11. Импульсы на вход этого счетчика будут поступать до тех пор, пока напряжение, приходящее с контактного узла электрической машины на первый вход компаратора, не станет меньше величины на втором входе компаратора. Такая работа устройства по первой ветви схемы (первый усилитель, первая схема И, первый счетчик, первый регистр) будет происходить в течение всего оборота вала электрической машины 17, когда будут приходить с ее контактного узла значения напряжения, превышающие норму, и последующего уменьшения напряжения ниже нормы.

Окончание цикла измерения произойдет по сигналу с ДУП 18, указывающему, что полный оборот вала электрической машины 17 завершен. При этом сигнал с ДУП 18, придя на вход БУ 21, в частности на тактовый вход Т-триггера 22, а на управляющий его вход приходит сигнал с выхода второго регистра 14, триггер срабатывает и на его выходе появляется сигнал, который открывает третью схему И 23. Благодаря этому замыкается цепь обмотки 25 реле 24, оно срабатывает, размыкая контакт 27, в результате чего напряжение на выходе БУ 21 отсутствует. Электродвигатель 20 останавливается. Данные измерений с регистров 13 и 14, а также с преобразователя сопротивления 16 записываются в компьютер 15.

Выбор мультивибратора обусловлен тем, что с его помощью можно получить требуемую частоту следования импульсов. Информационные электрические машины (вращающиеся трансформаторы (ВТ), фазовращатели, сельсины, датчики угла и др.) находят очень широкое применение в преобразователях угол-параметр-код, Реализуемое при этом число двоичных разрядов преобразователя определяется точностью выбранной информационной электрической машины. Например, на двухполюсных ВТ, самых точных из них, получают 16 двоичных разрядов или 2¹⁶=65536 квантов. Следовательно, при контроле переходного сопротивления скользящего контакта такого ВТ должна быть измерена протяженность углового сектора в 1/65536 часть оборота, то есть сектор в 20 угловых секунд. Чтобы не пропустить такое малое по протяженности ухудшение контактирования необходимо проводить контроль на достаточно низкой скорости, не превышающей нескольких оборотов в минуту, например 6 об/мин. Тогда за время в одну секунду пройдет 0,1×65536=6554 кванта. Частоту следования импульсов мультивибратора при этом следует выбрать около 14000 Гц. Попутно получено требование и к частоте вращения вала проверяемой электрической машины.

Обработка результатов измерений. Значение переходного сопротивления (R_пер) контактного узла электрической машины определяют путем вычитания из каждого измеренного значения сопротивления (R_изм) сопротивление обмотки постоянному току (R_обм), то есть R_пер=R_изм-R_обм.

Таким образом получают массив значений переходного сопротивления. Производят статистическую обработку, вычисляя при этом среднее арифметическое, среднее квадратическое отклонение, определяют диапазон значений переходного сопротивления, строят гистограмму статистического распределения переходного сопротивления. Определяют относительную величину превышения переходным сопротивлением нормы в этом процессе измерения. Для этого сумму импульсов, пришедших с первого регистра, N₁ делят на суммарное число импульсов, зафиксированных за полный оборот вала проверяемой электрической машины N₂, пришедших со второго регистра, то есть А=N₁/N₂.

Литература

1. ГОСТ РВ 51816.10-2001, c.11.

2. SU 798686, 25.01.1981.

1. Устройство контроля переходного сопротивления контактного узла электрической машины, содержащее источник постоянного тока, выход которого подключен к измеряемому контактному узлу электрической машины через последовательно соединенный регулируемый резистор, выход контактного узла через первый усилитель соединен с первым входом компаратора, выход которого подключен к первому входу первой схемы И, выход которой соединен с первым входом первого счетчика, выход которого подключен к первому входу первого регистра, отличающееся тем, что с целью повышения функциональных возможностей и точности контроля в него введены измеритель сопротивления, ключ, образцовый регулируемый резистор, второй усилитель, инвертор, мультивибратор, вторая схема И, второй счетчик, второй регистр, электродвигатель, редуктор, датчик углового положения, компьютер и блок управления, причем источник питания является стабилизированным и регулируемым источником тока, выход которого подключен к первому входу ключа и к образцовому регулируемому резистору, выход ключа соединен с измеряемым контактным узлом электрической машины, а контактный узел - со входом измерителя сопротивления, выход образцового регулируемого резистора через второй усилитель подключен ко второму входу компаратора, выход которого через инвертор соединен с первым входом первой схемы И, выход мультивибратора подключен ко второму входу первой схемы И и к первому входу второй схемы И, выход второй схемы И соединен с первым входом второго счетчика, выход которого подключен к первому входу второго регистра, выход которого соединен со вторым входом блока управления, выход блока управления подключен ко вторым входам ключа, обоих счетчиков и регистров и ко входу электродвигателя, вал которого через редуктор и датчик углового положения кинематически соединен с валом электрической машины, выход датчика углового положения подключен к первому входу блока управления, выходы измерителя сопротивления, первого и второго регистров подключены к компьютеру.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления содержит Т-триггер, первый вход которого подключен к выходу второго регистра, второй вход триггера подключен к выходу датчика углового положения, выход триггера соединен с первым входом третьей схемы И, второй вход которой подключен ко второй клемме второго источника питания, первая клемма которого соединена со входом обмотки реле, выход которой подключен к выходу третьей схемы И, вторая клемма второго источника питания через нормально замкнутый контакт реле соединена со входом тумблера СТАРТ, выход которого является выходом блока управления.