Совершенствование методов оценки технического состояния коллектора электрических машин постоянного тока

• Автор: Ахунов, Данил Асгатович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ ПРОФИЛЯ КОЛЛЕКТОРА МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОК А

1.1 Анализ существующих методов контроля профиля поверхностей

1.2 Анализ способов контроля профиля коллектора в динамике

1.3 Выводы

1.4 Постановка задач исследования

2 ВЫБОР ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ПРОФИЛЯ КОЛЛЕКТОРА НА КОММУТАЦИЮ В МАШИНАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА

2.1 Статистический анализ технического состояния коллектора машин постоянного тока

2.2 Анализ влияния профиля коллектора на стабильность механического контакта в коллекторно-щеточном узле машин постоянного тока
2.3 Определение диагностических параметров, характеризующих влияние профиля коллектора на процесс коммутации
2.4 Определение диагностической ценности параметров при обследовании коллекторных электрических машин серии 2П
2.5 Определение диагностической ценности параметров при обследовании тяговых электродвигателей ТЛ-2К
2.6 Выводы
3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ КОЛЛЕКТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН.
3.1 Анализ факторов, влияющих на результат измерения диагностических параметров профиля коллектора
3.2 Экспериментальная установка для проведения исследований
3.3 Оценка адекватности уравнения регрессии
3.4 Выводы
4 РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ КОЛЛЕКТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
4.1 Способ определения максимальных значений сигнала от коллекторных
пластин при помощи формирователя импульсов считывания
4.2 Анализ возможности использования непрерывного аналого-цифрового
преобразования при выделении профиля из измерительного сигнала от коллекторных пластин
4.3 Повышение помехоустойчивости вихретокового метода контроля профиля коллектора
4.3.1 Природа возникновения импульсных помех в измерительном сигнале вихретокового профилометра
4.3.2 Применение медианного фильтра для уменьшения амплитуды импульсных помех
4.4 Выводы
5 РАЗРАБОТКА АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОФИЛЯ КОЛЛЕКТОРА МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА
5.1 Разработка структурной схемы цифрового регистратора прибора ПКП-4М.
5.2 Разработка алгоритма программной обработки экспериментальных данных, полученных от ПКП-4М
5.3 Оценка технико-экономической эффективности использования предложенного аппаратно-программного комплекса
5.3.1 Методика оценки экономической эффективности
5.3.2 Определение экономического эффекта от улучшения коммутации
5.3.3 Расчет дополнительных эксплуатационных затрат на диагностирование
5.3.4 Определение показателей экономической эффективности
5.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение 1. Документы, подтверждающие внедрение диссертационной работы

ВВЕДЕНИЕ
Во многих областях народного хозяйства, где наряду с необходимостью плавного регулирования скорости требуются хорошие пусковые свойства и большая перегрузочная способность, на сегодняшний день незаменимыми остаются электроприводы на основе коллекторных электрических машин постоянного тока (МПТ). МПТ большой и средней мощности применяются в железнодорожном и городском электротранспорте, металлургической и бумажной промышленности, в подъемно-крановых установках различных производств и др. отраслях [77]. Универсальные коллекторные электрические машины малой мощности нашли применение в медицине, бытовых электроприборах, ручном электроинструменте [79] и т. д.
Основным интегральным показателем, характеризующим работу любого электромеханического преобразователя, является надежность [21-23, 26, 32]. Надежность коллекторной электрической машины в целом зависит от технического состояния отельных наиболее ответственных элементов, входящих в её состав. Одним из таких элементов МПТ является коллекторно-щеточный узел (КЩУ). Многочисленные исследования показали, что более 30 % отказов в условиях эксплуатации МПТ общепромышленного применения происходят из-за неисправностей КЩУ.
Процесс коммутации в машинах постоянного тока является сложным процессом, оказывающим существенное влияние на техническое состояние КЩУ, и, следовательно, на надежность электрической машины в целом. Вопросами повышения коммутационной устойчивости занимались различные научные коллективы под руководством М. Ф. Карасева, О. Г. Вегнера, Р. Ф. Бекишева, В. Д. Авилова, А. А. Козлова, А. С. Курбасова, А. И. Скороспешкина, Г. А. Сипайлова,
Э. К. Стрельбицкого, В. В. Харламова, Ш. К. Исмаилова, С. И. Качина и многих других.
Устойчивость взаимодействия щетки с коллектором является одним из важнейших факторов, влияющих на процесс коммутации в МПТ. Потеря стабильно-

где Т = время одного оборота якоря ТЭД;

N - число коллекторных пластин;
V - порядок гармоники восстановленного сигнала.
2 ы~! У 77, С05 N 2 М'1 У Г) : йІП , N) (2.6) 9 ; (2.7)
? N-1 ]с°5 я у=о І2лЩ 1 N1 (2.8)
Представление профиля в виде полигармонического многочлена позволяет исследовать влияние отдельных гармонических составляющих на характер взаимодействия щетки и коллектора. Результат гармонического анализа функции профиля коллектора рассматриваемого электродвигателя представлен на рисунке
2.7. Амплитуда у-той гармонической составляющей определяется по выражению:
Ау = ^а1 +Ъ1. (2.9)
Рисунок 2.7 — Амплитудная спектральная диаграмма функции профиля коллектора ТЭД №