Совершенствование методов и средств диагностирования технического состояния коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей подвижного состава

• Автор: Харламов, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 376 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ НАРУШЕНИЯ КОММУТАЦИИ И ВОЗНИКНОВЕНИЯ ИСКРЕНИЯ

1.1. Процесс коммутации в машинах постоянного тока и роль щеточного контакта в нем

1.2. Влияние температуры щеточного контакта

1.3. Изменение коммутации при изменении нагрузки и частоты вращения .

1.4. Искрение щеток как случайный процесс. Неидентичность коммутационных циклов.

1.5. Коммутирующие свойства дополнительных полюсов и щеток

1.6. Оценка коммутационной напряженности вероятностными методами Г.

1.7. Выводы.

2. ПРИМЕНЕНИЕ Г РАФОАНАЛИТИЧЕСКОГО МЕТОДА ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КОЛЛЕК ТОРНОЩЕТОЧНОГО УЗЛА
2.1. Требования, предъявляемые к диагностической модели
2.2. Классификация параметров, определяющих функционирование сложного объекта.
ф 2.3. Параметры контроля работоспособности, диагностические параметры и предъявляемые к ним требования
2.4. Построение исходной графмодели коллекторнощеточного узла
2.5. Декомпозиция и уточнение графмодели
2.6. Упорядочение вершин графмодели и определение информативности и различительной способности параметров
2.7. Выявление множества диагностических параметров
2.8. Выбор параметров контроля работоспособности.
2.9. Выводы .
3. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ КОНТРОЛЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИСКРЕНИЯ ЩЕТОК И ПРОФИЛЯ КОЛЛЕКТОРА И МЕТОДОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ.
3.1. Анализ методов и устройств объективной оценки интенсивности
искрения щеток
3.2. Методы и устройства бесконтактного контроля профиля коллектора
3.3. Выбор метода диагностирования технического состояния
коллекторнощеточного узла Ю
3.3. Выводы
4. СПОСОБ ОБЪЕКТИВНОЙ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ ИСКРЕНИЯ ЩЕТОК В ПРОЦЕССЕ ПРИЕМОСДАТОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
4.1. Выбор параметров диагностического сигнала.
4.2. Способ объективной оценки интенсивности искрения при нали
чии неидентичности коммутационных циклов
4.3. Прибор контроля качества коммутации в процессе приемосдаточных испытаний однотипных электрических машин
4.4. Определение количественной связи диагностических параметров
с визуальной оценкой степени искрения по шкале ГОСТ 3
4.5. Выводы .
5. ФОРМИРОВАНИЕ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА ДЛЯ ОЦЕНКИ ИНТЕНСИВНОСТИ ИСКРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН .
5.1. Анализ сигнала с разнополярных щеток
5.2. Обоснование функциональной схемы входного устройства при
ф бора контроля коммутации.
5.3. Применение первичного преобразователя емкостного типа для контроля интенсивности искрения .
5.4. Определение погрешностей измерения диагностических параметров, вносимых разработанным входным устройством
5.5. Выделение диагностического сигнала при большой интенсивности искрения.
5.6. Выводы .
6. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА КАЧЕСТВО КОММУТАЦИИ КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
6.1. Анализ воздействия поверхности коллектора на механическую устойчивость коллекторнощеточного узла
6.2. Разработка устройств для оценки состояния поверхности коллектора и неидентичности коммутационных циклов машин постоянного тока.
6.3. Выбор диагностических параметров для оценки состояния поверхности коллектора МПТ.
6.4. Контроль профиля коллекторов тяговых двигателей ТЛ2К1 в процессе приемосдаточных испытаний с использованием бесконтактного профилометра
6.5. Выводы .
7. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ДИНАМИЧЕСКОЙ ФОРМОВКИ КОЛЛЕКТОРА ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ТЛ2К1 .
7.1. Контроль профиля коллектора в процессе динамической формовки.
7.2. Практическое исследование процесса динамической формовки коллекторов тяговых двигателей ТЛ2К1 .
7.3. Выводы .
8. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КАЧЕСТВА КОММУТАЦИИ И НАСТРОЙКА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПОЛЮСОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН С УЧЕТОМ СОСТОЯНИЯ КОЛЛЕКТОРНОЩЕТОЧНОГО УЗЛА.
8.1. Формирование математической модели качества коммутации машин постоянного тока.
8.2. Применение математической модели для оптимальной настройки дополнительных полюсов
8.3. Выводы .
9. ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КОЛЛЕКТОРНОЩЕТОЧНОГО УЗЛА ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
9.1. Функциональная схема диагностической системы
9.2. Устройства выделения диагностических сигналов и их обработки .
9.3. Программное обеспечение диагностической системы.
9.4. Практические результаты работы диагностической системы
9.5. Определение точностных показателей диагностирования.
9.6. Оценка экономической эффективности использования результатов диссертационной работы.
9.7. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Таким образом, дополнительные полюсы воздействуют на коммутацию по машине в целом, а щеточный контакт оказывает влияние на каждую секцию в отдельности на завершающем этапе коммутации данной секции. Неидентичность коммутационных циклов значительно усложняет настройку коммутации электрических машин, работающих в нестационарных режимах с частыми изменениями частоты вращения. К таким машинам можно отнести и тяговые двигатели подвижного состава. Значительное внимание этим вопросам уделено в монографии профессора В. Д. Авилова . В книге рассмотрены практические аспекты теории оптимальной коммутации, влияние неидентичности коммутационных циклов на условия токосъема, разработан обобщенный критерий оптимальных условий настройки коммутации, приведены методы настройки коммутации в реальных условиях эксплуатации электрических машин. В. Д. Авиловым объединены в определенные группы по физике их воздействия, т. Например, сокращение периода коммутации может быть вызвано как технологическими отклонениями при изготовлении коллекторнощеточного узла, так и вибрацией машины, воздействием профиля коллектора на щетку и т. Результат воздействия на условия коммутации остается одинаковым, поэтому такие факторы могут быть объединены в один обобщенный параметр, диапазон изменения которого определяется как условиями коммутации, так и производственными допусками. В общем случае обобщенный параметр а, является случайной величиной, так как условия коммутации каждой отдельной секции в машине зависят от сочетания множества воздействующих факторов. Следовательно, процесс коммутации носит вероятностный характер, а обобщенные параметры а, характеризуются математическим ожиданием Ма, и дисперсией сСа,. Профессор В. ДП, конструкции секции подразделение и способ укладки проводников, величины воздушного зазора у якоря под ДП и др. ДП, асимметрии расстановки щеток или сердечников ДГ1 по окружности, насыщения магнитной цепи ДП и др. А у изменение периода коммутации за счет вибрации контакта, неравномерности распределения коллекторных пластин по окружности коллектора, ширины щеток и их раздвижки, качества притирки щеток по ее ширине и др. ЭДС вращения коммутируемой секции в
машине ее оптимальному значению. В приведенных соотношениях приняты обозначения р, и ЕК1 значение реактивной ЭДС и ЭДС вращения рассматриваемой 1и секции обмотки якоря Ер и Ек средние значения этих величин по машине в целом действительный период коммутации й секции Т теоретический период КОпт коммутирующая ЭДС секции, обеспечивающая оптимальные условия коммутации. Параметры а3 и а5 связаны с аппроксимацией вольтамперной характеристики щеточного контакта в виде АЬтш Лш, где А и В коэффициенты аппроксимации при нормальных условиях рабочие температура коллектора и давление нажатия, марка щетки. Тогда А1 и В1 значения коэффициентов, соответствующие условиям рассматриваемой й секции. Уравнение коммутации 1. Использование тех или иных упрощений, которые касаются элементов правой части уравнения 1. А. Арнольда 6, О. Г. Вегнера , М. Ф. Карасева 5 и др. При исследованиях влияния различных факторов на процесс коммутации по существу производится перебор параметров, входящих в уравнение 1. Применение ЭВМ позволило усовершенствовать математическую модель путем введения сложных аппроксимаций нелинейных параметров, учета новых факторов и применения численных методов решения дифференциальных уравнений. Профессор В. Д. Авилов предложил новую математическую модель, позволяющую решать задачи, связанные с оценкой коммутационной напряженности МПТ с использованием вероятностных методов . Математическая модель включает в себя обобщенные параметры, характеризующие влияние основных факторов на условия коммутации. В качестве аппарата исследования использована теория чувствительности и допусков. В общем случае при щеточном перекрытии 1 система уравнений в матричной форме имеет вид
М1РДх,,а,т ,. Мух матрица коэффициентов взаимных индуктивностей на интервалах интегрирования дгу, Ху Г,, вектор нелинейных функций, соответствующий интервалу ху1, хч, х координата времени в относительных единицах а вектор обобщенных параметров неидентичности коммутации т соотношение коммутирующей и реактивной ЭДС секции. Система уравнений 1.