Совершенствование диагностирования коллекторно-щеточного узла однофазных коллекторных двигателей

• Автор: Ахмедзянов, Гаяз Гумарович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 164 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Исследование коммутации в однофазных коллекторных двигателях

1.1 Схема замещения коммутируемого контура

1.2 Аппроксимация вольтамперной характеристики щеточного контакта

1.3 Уравнение коммутации однофазного коллекторного двигателя

1.4 Анализ кривых изменения тока короткозамкнутой секции

1.5 Анализ факторов, влияющих на работу коллекторно-щеточного узла однофазного коллекторного двигателя
1.6 Выводы
2 Формирование диагностической граф-модели технического состояния коллекторно-щеточного узла однофазных коллекторных двигателей

2.1 Основные требования к диагностической модели

2.2 Параметры, определяющие функционирование коллекторно-щеточного узла
2.3 Составление граф-модели работы коллекторно-щеточного узла однофазных коллекторных двигателей
2.4 Уточнение и декомпозиция граф-модели
2.5 Упорядочение вершин граф-модели
2.6 Выявление эффективного множества диагностических параметров
2.7 Выводы
3 Выбор диагностического сигнала и разработка входного устройства для оценки интенсивности искрения щеток в однофазных коллекторных двигателях
3.1. Выбор диагностического сигнала для оценки интенсивности искрения щеток в однофазных коллекторных двигателях
3.2. Требования, предъявляемые к входному устройству диагностического оборудования
3.3. Обоснование схемы входного устройства диагностического оборудования
3.4. Исследование переходных процессов, возникающих во входном устройстве
3.5. Определение параметров входного устройства и разработка схемы его защиты от перенапряжений
3.6. Выводы
4 Разработка устройства контроля интенсивности искрения однофазных коллекторных двигателей
4.1 Функциональная схема и временные диаграммы работы прибора ПКК-УМ
4.2 Блок изменения полярности импульсов и определения фазы коммутации
4.3 Блок определения длительности импульсов
4.4 Прибор контроля коммутации ПКК-УМ
4.5 Определение количественной связи показаний прибора ПКК-УМ с визуальной оценкой по шкале ГОСТ
4.6 Практические результаты использования прибора ПКК-УМ для настройки коммутации
4.7 Выводы
5 Диагностическая система контроля технического состояния коллекторнощеточного узла однофазных коллекторных двигателей
5.1 Выбор параметров диагностического сигнала для оценки интенсивности искрения щеток
5.2 Анализ существующих методов и устройств контроля профиля коллектора
5.3 Контроль вибрации испытуемой машины
5.4 Выбор метода диагностирования технического состояния коллекторнощеточного узла
5.5 Структурная схема, алгоритм работы и программное обеспечение диагностической системы
5.6 Практические результаты работы диагностической системы
5.7 Выводы
Заключение
Список использованных источников
Приложение А
Приложение Б
Введение

Широкое распространение в последнее время бесконтактных электроприводов с полупроводниковыми преобразователями, не препятствует выпуску, совершенствованию и использованию коллекторных машин переменного тока.
Положительными качествами коллекторных двигателей переменного тока являются: возможность получения частоты вращения выше 3000 об/мин; сравнительно большой пусковой момент и высокий КПД; способность работы от однофазной сети переменного тока без дополнительных преобразователей. Благодаря этому, а также своей низкой стоимости и высоким массогабаритным показателям эти двигатели получили широкое распространение в качестве привода различных бытовых приборов, электрифицированного ручного инструмента, производственных электромеханизмов и автоматических устройств.
Анализ отказов однофазных коллекторных двигателей (ОКД) в условиях эксплуатации показывает, что в среднем около 40% от их общего числа составляют неисправности коллекторно-щеточного узла (КЩУ). Основной причиной этих отказов является повышенный износ элементов скользящего контакта - коллектора и щеток, обусловленный высокой интенсивностью искрения таких машин. Растущие требования по увеличению удельных нагрузок и частот вращения, предъявляемые к ОКД, усугубляют проблему повышения их коммутационной устойчивости.
Значительный вклад в изучение вопросов коммутации коллекторных машин внесли такие ученые как В. Д. Авилов, В.Н. Антипов, Р. Ф. Бекишев,
О. Г. Вегнер, Р. Г. Идиятуллин, В. Т. Касьянов, М. Ф. Карасев, А. С. Курбасов, Г. А. Сипайлов, А. И. Скороспешкин, Б. В. Токарев, В. В. Толкунов,
В. В. Фетисов, В. В. Харламов, В. С. Хвостов и многие другие. Из работ по коммутации коллекторных машин переменного тока следует отметить труды К. И. Шенфера, Р. Рихтера, Л. М. Шильдинера, Ю. Е. Неболюбова, Т. Фуджи, Е. Паулинга, Д. Ройе, Д. Тинты, А. И. Изотова, И. Б. Битюцкого, К. А. Алымкулова, Ю. У. Мавлянбекова. Тем не менее, проблема повышения коммутационной устойчивости ОКД все еще не решена вследствие сложности процессов, происходящих в скользящем электрическом контакте.
Высокая интенсивность искрения коллекторных машин переменного тока по сравнению с машинами постоянного тока обусловлена наличием в

2. Множество вспомогательных параметров V. В это множество входят остальные величины подпроцессов или характеристик вспомогательных процессов, не реализующих главный процесс, и описывающие побочные явления - шумы и вибрации, нагревы, биения и другие сопутствующие факторы.
Множество V также является подмножеством множества М:
УМ. (2.4)
7пУ*0иКпУ=0. (2.5)
3. Структурные параметры объекта Е. К этой группе параметров относятся физические, химические, электрические, геометрические свойства элементов, характеристики динамических звеньев и другие сведения.
Для этого множества справедливо:
Е п Ми У гл Е Ф 0 Я гл Е = 0. (2.6)
Множества Т7, УиЕ между собой не пересекаются:
Е’п Е=0;77п£ = 0; Еп£ = 0. (2.7)
4. Множество дефектов .О являющееся истинным подмножеством множества Е структурных параметров, т. е.
£>с:Е. (2.8)
Дефектом является несоответствие значений структурных параметров объекта наперед заданным значениям. Если система работает исправно, то Э = 0.
Задача диагностирования заключается в выявлении и оценке элементов множества О. Основная часть дефектов определяется по их косвенным проявлениям в значениях элементов множеств: К, Е, V и Е. Поэтому целесообразно ввести еще одну категорию параметров, которая объединяется в диагностическое множество параметров В.