автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Совершенствование диагностирования коллекторно-щеточного узла однофазных коллекторных двигателей

АХМЕДЗЯНОВ Гаяз Гумарович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

КОЛЛЕКТОРНО-ЩЕТОЧНОГО УЗЛА ОДНОФАЗНЫХ КОЛЛЕКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

05.09.01 - Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск - 2008

Работа выполнена в Омском государственном университете путей сообщения на кафедре «Электрические машины и общая электротехника»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Харламов Виктор Васильевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Щуров Николай Иванович;

кандидат технических наук, доцент Встовский Алексей Львович.

Ведущая организация: Томский политехнический университет

(г. Томск).

Защита состоится 11 декабря 2008 года в 1400 на заседании диссертационного совета ДМ 212.099.07 при ФГУ ВПО «Сибирский федеральный университет» по адресу: г. Красноярск, ул. Киренского, 26, ауд. Д 501.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУ ВПО «Сибирский федеральный университет».

Автореферат кандидатской диссертации размещен на официальном сайте ФГУ ВПО «Сибирский федеральный университет» (http://www.sfii-kras.ru/science/dissertations).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. Киренского, 26, ПИ СФУ, Ученому секретарю диссертационного совета ДМ 212.099.07. Факс. (3912) 43-06-92 (Для кафедры ТЭС). E-mail: boiko@krgtu.ru

Автореферат разослан 10 ноября 2008 года

Учёный секретарь

диссертационного совета ,

к.т.н., доцент (Е. А. Бойко

v \

М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. 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 Шенфе-ра, 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 коммутируемом контуре трансформаторной и переменных составляющих реактивной ЭДС, а также отсутствием дополнительных полюсов и компенсационной обмотки. Повышение надежности работы КЩУ ОКД в условиях массового производства возможно путем организации диагностирования его технического состояния на этапе приемо-сдаточных испытаний Решение этой задачи невозможно без разработки новых и совершенствования существующих методов и устройств для исследования влияния различных факторов на процесс коммутации и диагностирования технического состояния КЩУ. Этот вопрос становится еще более актуальным всвязи с распространением автоматизированных систем испытания электрических машин, исключающих человека из процесса измерения

Поэтому совершенствование методов и средств диагностирования технического состояния КЩУ однофазных, коллекторных двигателей является актуальной задачей, решение которой позволит повысить коммутационную устойчивость таких электрических машин.

Целью работы является совершенствование методов и средств диагностирования технического состояния коллекгорно-щеточното узла, обеспечивающих повышение качества коммутации однофазных коллекторных двигателей.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:

- определить факторы, влияющие на работу КЩУ ОКД, на основе анализа процесса коммутации коллекторных машин переменного тока;

- создать диагностическую модель работы КЩУ ОКД и определить эффективное множество параметров диагностирования его технического состояния;

- обосновать выбор диагностического сигнала для оценки качества коммутации в однофазных коллекторных двигателях;

- разработать методику определения оптимальных параметров входного устройства преобразования диагностического сигнала оценки качества коммутации в ОКД;

- создать устройство для контроля качества коммутации универсальных электрических машин,

- разработать диагностическую систему оценки технического состояния КЩУ ОКД в процессе приемо-сдаточных испытаний, а также создать специальные методики и программное обеспечение для обработки диагностической информации

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем-

предложено в уравнении коммутации однофазного коллекторного двигателя использовать аппроксимацию вольт-амперной характеристики щеточного контакта, учитывающую особенности коммутации в коллекторных машинах переменного тока;

построена диагностическая граф-модель КЩУ ОКД на основе агрегирования множества факторов по характеру их влияния на процесс коммутации, позволившая определить эффективное множество диагностических параметров;

разработана методика формирования диагностического сигнала для оценки интенсивности искрения щеток ОКД, на основе фильтра верхних частот. Методика обеспечивает необходимый фазовый сдвиг диагностического сигнала и выделение импульсов искрения из сигнала с разнополярных щеток;

предложена методика оценки интенсивности искрения щеток ОКД, позволяющая раздельно контролировать искрение от недо- и перекоммутированных секций якорной обмотки и формировать распределение длительностей импульсов искрения по коллектору.

Практическая значимость работы состоит в том, что:

получены расчетные выражения для определения оптимальных параметров входных устройств, выделяющих импульсы искрения из сигнала с разнополярных щеток и реализующих необходимый фазовый сдвиг диагностиче-

ского сигнала на своем выходе. Данная методика позволяет уменьшить амплитуду импульса перенапряжения, возникающего в измерительной схеме при аварийном отключении питания испытуемого двигателя;

создано устройство контроля коммутации универсальных коллекторных машин, позволяющее определять фазу коммутации и осуществлять раздельную оценку интенсивности искрения щеток от недо- и перекоммутированных секций якорной обмотки. Схемные решения устройства защищены патентами на полезную модель;

предложен алгоритм диагностирования технического состояния КЩУ ОКД на основе контроля эффективного множества параметров диагностирования Разработаны диагностическая система и программное обеспечение, реализующие контроль диагностических параметров, диагностирование технического состояния КЩУ ОКД и формирование базы данных.

Положения, выносимые на защиту:

1. Диагностическая граф-модель КЩУ ОКД, сформированная по результатам анализа факторов, влияющих на его работу.

2. Эффективное множество диагностических параметров, удовлетворяющее требованиям доступности измерению, достоверности результатов измерения, информативности и различительной способности.

3. Методика формирования диагностического сигнала для оценки интенсивности искрения щеток ОКД, обеспечивающая необходимый фазовый сдвиг и выделение импульсов искрения.

4. Структурная схема прибора контроля коммутации универсальных машин, осуществляющего раздельную оценку интенсивности искрения щеток от пере- и недокоммутированных секций якорной обмотки.

5. Алгоритм диагностирования, диагностическая система и программное обеспечение для оценки технического состояния КЩУ ОКД в процессе приемосдаточных испытаний.

Достоверность полученных результатов обеспечивается корректным использованием основных положений теории электрических машин, обоснованным применением методов математического моделирования, экспертных оценок и статистических проверок гипотез; и подтверждается совпадением полученных результатов с результатами экспериментов и данными других авторов.

Личный вклад автора. Автор принимал участие в постановке задачи, разработке методик и проведении экспериментов, обработке и интерпретации полученных результатов, формулировании основных выводов по результатам выполненных по теме диссертации работ.

Реализация результатов работы. Разработанные методики расчета оптимальных параметров входного устройства приборов контроля коммутации, раздельной оценки интенсивности искрения ОКД и алгоритм диагностирования технического состояния КЩУ ОКД используются на кафедре электрических машин и общей электротехники ОмГУПС и на кафедре электрических машин и аппаратов ВятГУ (г. Киров) в учебном процессе и при выполнении научно-исследовательских работ по настройке коммутации ОКД.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на следующих конференциях и семинарах: 7й Всероссийской (с международным участием) научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых исследователей «Теоретические знания - в практические дела» (г. Омск, 2007); XIII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (г. Томск, 2007); Международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии» (г. Томск, 2007); Международной научно-технической конференции, посвященной 65-летию ОмГТУ «Динамика систем, механизмов и машин» (г. Омск, 2007), научно-техническом семинаре ОмГУПС «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта, объектов промышленной теплоэнергетики, телекоммуникационно-информационных систем, автоматики и телемеханики» (г. Омск, 2008).

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 11 печатных работах (из них две в изданиях из перечня, рекомендованного ВАК РФ), в том числе 3 патентах на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти основных разделов и заключения, выполнена на 145 страницах машинописного текста, содержит 43 иллюстрации, 21 таблицу, список используемой литературы из 149 наименований и приложение на 6 страницах. Общий объем диссертации составляет 164 страницы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи работы, характеризуется научная новизна и практическая ценность результатов исследований

В первом разделе исследован процесс коммутации коллекторных машин переменного тока, и определены факторы, влияющие на работу КЩУ однофазных коллекторных двигателей.

Коммутация в коллекторных машинах переменного тока осложняется рядом факторов: ток параллельной ветви обмотки якоря изменяется по синусоидальному закону, наличие в коммутируемом контуре трансформаторной и переменных составляющих реактивной ЭДС.

На процесс коммутации значительное влияние оказывает падение напряжения в щеточном контакте Анализ существующих аппроксимаций ВАХ щеточного контакта показал, что особенности коллекторных машин переменного тока учитывает характеристика.

и=АатСщ(ВЛ, (1)

где и - падение напряжения в щеточном контакте, у - плотность тока; А, В- постоянные коэффициенты

Уравнение коммутации ОКД с учетом предложенной аппроксимации:

Яг + А ■ атсГв] В ■ ~ Л ■ апм/В =

Ч 5-(г-о; ч я I ) (2)

л/2 I 2) с ¿1

где Яс и ¿с - сопротивление и индуктивность коммутируемой секции; — ток в короткозамкнутой секции; 2¡и - ток якоря, 5 - площадь контакта щетки, Т- период коммутации; число витков короткозамкнутой секции;/- частота напряжения питающей сети; Фв - магнитный поток возбуждения; а - угловая частота переменного тока, Л - фаза коммутации (интервал времени между ближайшим нулевым значением тока в якоре и началом коммутации).

В результате решения уравнения коммутации получены графики изменения тока в короткозамкнутой секции якорной обмотки двигателя АВП-600 для различных фаз коммутации (рис.1)

+/„ о

+/„ о -1«

о -/„

о 7 0 то т

а б в

Рис. 1. Кривые тока в короткозамкнутой секции для фаз коммутации ¿а = 0 (а), Лг = тг/2 (б) и Лг = л (в) Анализ полученных результатов показал, что существенное влияние на процесс коммутации ОКД оказывает фаза коммутации Л, и поэтому в отдельных секциях якорной обмотки коммутация может быть как замедленной, так и ускоренной Аналогичные данные получены Ю Е. Неболюбовым и Д. Ройе.

Для создания диагностической модели работы КЩУ ОКД проведен анализ факторов, влияющих на работу КЩУ, которые не рассматривались при выводе уравнения коммутации. Факторы разделены на пять групп (рис 2).

Факторы, влияющие на работу КЩУ ОКД

^ -и

и. Х-

"Электрические и магнитные

„и

Конструктивные

Свойства щеточного контакта

Индуктивность секции якорной обмотки (¿.с), Взаимная индуктивность секций якорной обмотки (М„)

Установка нейтрали (У„), Зазор под главными полюсами (&,), Несимметрия расположения щеток (Нщ), Несимметрия расположения гпав-

НЫХ ПОЛЮСОВ (Ягп)

Механические

Марка щеток (Мц), Марка меди коллектора (Л/,), Нажатие на щетки (Л,), Ширина щеток (Ь щ)

-и Л-

Окружающие условия

Профиль коллектора (??), Вибрация испытуемой машины (о), Биение сердечника якоря (ДА)

Атмосферное давление (С,лг), Влажность (С,), Температура окружающей среды (г01ф}

Рис 2. Факторы, влияющие на работу КЩУ ОКД

Кроме того, все факторы, влияющие на работу КЩУ ОКД можно разделить на две группы определяющие средний уровень искрения по всей электрической машине и определяющие неидентичность коммутационных циклов секций якорной обмотки.

Во втором разделе разработана диагностическая граф-модель работы КЩУ ОКД, произведена ее декомпозиция на основе агрегирования структурных параметров по характеру их воздействия на процесс коммутации, а также выявлены эффективное множество параметров диагностирования технического состояния и параметры контроля работоспособности КЩУ ОКД.

Диагностическая граф-модель работы коллекторно-щеточного узла однофазного коллекторного двигателя построена на основании уравнения коммутации (2) и результатов анализа факторов, влияющих на работу КЩУ Граф-модель дополнена множествами дефектов В и сопутствующих параметров V (круговой огонь КО, электроэрозионный и механический износы щеток и коллектора Лт щ, Аим Анз к, 4,„ к).

Для исходной граф-модели методом экспертных оценок определены веса ребер, показывающие тгсноту связи между параметрами (см. рис 2). Степень согласия экспертов при ранжировке определялась вычислением коэффициента конкордации IV, представляющего собой общий коэффициент ранговой корреляции для группы, состоящей из т экспертов, оценивающих п объектов и рангов:

г- -.2

п " Г 1 г

Е-4* Е <=1 ; = ]!-

W'-

2

max^zl/2-£ -т2(п3-п)-т^Г i=l 12 j=1 J

(3)

Здесь rie='Y_iri] - суммарный ранг i-го объекта по данным всех экспер-1=1

тов (сумма мест;; г,}- ранг /'-го объекта по мнению у-го эксперта;

j п т j

2 ^,rij=r,£—m(n + l) - разность /-го сум-

п,=1 7=1 * марного ранга и среднего значения суммарных рангов в данной задаче,

сов-

т m 1 " / я \

—-f,j-поправка, учитывающая наличие i

j= 1 ;-l12/=i

падающих рангов; число повторений /-го ранга в ранжировке7-го эксперта.

После исключения из исходной граф-модели параметров, не обладающих достаточной информативностью относительно дефектов, сформирована рабочая граф-модель. Для ускорения процесса диагностирования произведена декомпозиция рабочей граф-модели на основе агрегирования структурных параметров по характеру их воздействия на процесс коммутации. При декомпозиции выделялись характерные симптомы искрения щеток #щ: средний уровень

искрения //ср и максимальное значение искрения отдельных секций обмотки якоря Итса

Во множество ^ объединены структурные параметры (см рис. 2), определяющие средний уровень искрения щеток (состояние коммутации в целом по машине)-

= {У№ Згп, Мш, Мк, Р„, Ью Нш Ягп}. (4)

Во множество сгруппированы параметры (см. рис. 2), определяющие неидентичность коммутационных циклов у различных секций обмотки якоря и вызывающие отклонения параметра искрения щеток от среднего значения'

Иг= {¿о Л4 Л, а, Т]}. (5)

После декомпозиции сформированы два подграфа и СЛъ (рис. 3 и 4).

Рис. 3. Граф-модель параметров работы КЩУ ОКД, определяющих

средний уровень искрения Оценка параметров граф-модели по эффективности их применения в задаче диагностирования осуществлялась с использованием метода аддитивных критериев, учитывающего требования доступности измерению, достоверности результатов измерения, информативности и различительной способности:

в = а Л* + /ЗО,* + у у/,*, (6)

где Л,* = Л,!Лтах - нормированное значение оценки параметра по сводному фактору условий измерения, вес вершины; 12,* = ОЩпт - нормированное значение оценки параметра по фактору чувствительности к появлению дефектов и информативности; у/ *= Ц/ ¿Ч'тш - нормированное значение оценки параметра по фактору разделительной способности дефектов при измерении этого параметра, а, Р и у— коэффициенты значимости указанных факторов

Рис 4. Граф-модель параметров работы КЩУ ОКД, определяющих неидентичность коммутационных циклов Оценка Q вершины х, по информативности

i=1

где t - количество дефектов d, от изображения которых достижима вершина х, по графу с расстоянием маршрута р <ркр; p[dJtx,) = рщ + рм„ -p\drx) - близость элементов dj и х,.

Оценка параметра у/ по фактору разделительной способности'

(8)

^ max ^

где tmax - максимальное число дефектов, от изображения которых достижима какая-либо вершина графа

Методом покрытия таблицы расстояний, позволяющим учесть требования охвата всех дефектов и минимальности состава множества, определены эффективные множества диагностических параметров для оценки работы КЩУ ОКД в целом по машине В\ и степени неидентичности коммутационных циклов у различных секций обмотки якоря В2

5, = {Яср, п, КО) и В2= {И„ш, At, а, //}, (9)

где Иср - средний уровень искрения, Итах - максимальное значение искрения отдельных секций обмотки якоря, и - частота вращения, Л/ - фаза коммутации, а - уровень вибрации испытуемой машины, г} - состояние профиля коллектора, КО - наличие кругового огня.

Определены параметры контроля работоспособности КЩУ ОКД, обеспечивающие различение состояний объекта по принципу «годен», «не годен»:

Н={Иср,Итм,КО). (10)

Рис. 5. Двудольный граф соответствия дефектов и диагностических параметров

Выбранные диагностические параметры учитывают все основные требования, предъявляемые к эффективному множеству диагностических параметров. Полученный результат, представленный в виде двудольного графа на рис. 5, может использоваться для последующего распознавания дефектов и организации соответствующих процедур диагностирования технического состояния КЩУ ОКД.

Для реализации процесса диагностирования необходима измерительная аппаратура, позволяющая контролировать выбранные диагностические параметры.

В третьем разделе на основании анализа существующих методов оценки интенсивности искрения щеток осуществлен выбор диагностического сигнала для контроля качества коммутации ОКД в условиях массового производства и разработано входное устройство для формирования информационного сигнала.

Анализ известных методов и устройств контроля качества коммутации показал, что для опенки интенсивности искрения щеток ОКД в условиях массового производства целесообразно в качестве диагностического сигнала использовать напряжение с раз но полярных щеток. Данный сигнал не требует установки каких-либо первичных преобразователей н содержит информацию об искрении всех щеток испытуемой машины.

Исследования, проведенные с использованием экспериментальной установки (на основе двигателя АВП-600), показали, что сигнал с разнополярных щеток ОКД (рис. 6) содержит в своем составе помимо импульсов искрения, несущую гармонику питающего напряжения и переменные составляющие напряжения, связанные с работой электрической машины. Следует отметить, что напряжение на разнополярных щетках опережает по фазе ток. протекаю- Рис. 6. Сигнал с разнополяр-щий в якорной обмотке дзигателя. Так как ха- пых щеток ОКД

рактер коммутации зависит от тока, протекающего в коммутируемых секциях якорной обмотки, фаза диагностического сигнала для оценки уровня искрения должна соответствовать фазе этого тока, а не фазе напряжения на разнополярных щетках. Поэтому при использовании сигнала с разнополярных щеток необходимо специальное входное устройство, корректирующее фазу диагностического сигнала и выделяющее из него импульсы искрения.

(ид)

я с

В качестве входного устройства выбран ЛС-фильтр верхних частот (рис. 7). Частотная характеристика фильтра

FU®)-

cúRC

VT

со 2R2C2

(П)

к диагностическому оборудованию

где ей - угловая частота напряжения; R, С - сопротивление и емкость фильтра

Фазовая характеристика фильт-■ - - - ра-

Рис 7 Схема подключения входного „ 1

в = arete;-. (12)

устройства к испытуемому двигателю ° ü>i?C

На рис. 8 показаны зависимости угла фазового сдвига 9 от сопротивления R для нескольких значений емкости фильтра при частоте питающего напряжения 50 Гц. Прямой линией на графике отмечено значение фазового сдвига, между током и напряжением для двигателя АВП-600, работающего в номинальном режиме.

Исследования работы устройств, использующих сигнал с разнополяр-ных щеток, показали, что в ходе коммутационных испытаний при аварийном отключении питания испытуемого двигателя, в измерительной цепи могут возникать опасные перенапряжения Эти перенапряжения являются следствием переходного процесса, обусловленного размыканием цепи, содержащей индуктивную обмотку якоря электрической машины, и способны вывести из строя элементы измерительной схемы.

Характеристическое уравнение переходного процесса для цепи, показанной на рис. 9'.

2

Рис. 8. График зависимостей в =f(R)

к диагностическому оборудованию

¿аР2+(Яа + Д, + Д2)Р + ^ = 0 (13)

Импульс перенапряжения

Рис. 9. Схема замещения испытуемой машины с подключенным входным устройством

при питании испытуемого двигателя переменным током зависит от момента времени разрыва цепи Наибольшее значение и; шульса перенапряжения на делителе R, для двигателя АВП-600, работающего в номинальном режиме:

ит= 2,551-е"9'" +13430 е'2'3410'' (14)

Результаты расчетов совпадают с результатами моделирования переходных процессов в программе Electronics Workbench

Расчет переходных процессов показал, что существует критическое значение емкости Скр входного устройства при котором, апериодический переходный процесс становится колебательным, представляющим большую опасность для измерительной цепи. Емкость Скр равна:

С - 8 L" ■■ (15)

КР (R+Rj }

На основании полученных результатов предложена методика определения оптимальных параметров входных устройств, выделяющих импульсы искрения из сигнала с разнополярных щеток и реализующих необходимый фазовый сдвиг диагностического сигнала на своем выходе. Данная методика позволяет уменьшить амплитуду импульса перенапряжения. С целью предотвращения выхода из строя элементов входного устройства предложено использовать нелинейный элемент варистор, подключаемый параллельно входному устройству. Тип варистора определяется на основании расчета параметров импульса перенапряжения.

Четвертый раздел посвящен разработке прибора контроля коммутации универсальных коллекторных машин в процессе приемо-сдаточных испытаний, который позволяет производить раздельную оценку искрения от пере- и недо-коммутированных секций якорной обмотки и определять фазу коммутации.

Функциональная схема прибора контроля коммутации универсальных коллекторных машин ПКК-УМ приведена на рис. 10

Рис. 10. Функциональная схема ПКК-УМ Прибор подключается через входное устройство (ВУ) к щеткам испытуемого двигателя (ИД) и содержит фильтры низкой (ФНЧ) и высокой частоты (ФВЧ), выпрямитель (В), коммутаторы (К), компараторы (Комп.), линейные ключи (Кл.), интегрирующий преобразователь (ИП) и блок индикации (БИ) Схема прибора дополнительно снабжена блоком преобразования полярности импульсов (БИПИ), позволяющим производить раздельную оценку искрения от пере- и недокоммутированных секций якорной обмотки и фиксировать фазу

коммутации, и блоком определения длительности импульсов (БОДИ), формирующем информацию о длительности импульсов искрения Схемные решения прибора защищены тремя патентами на полезную модель.

На основе результатов экспериментальных исследований процесса коммутации двигателя АВП-600 получены зависимости интенсивности искрения щеток Я, выраженной в баллах ГОСТ 183-74, от показаний прибора А (рис 11). Методом наименьших квадратов получено математическое описание зависимости И—/(А) в виде'

' (16)

60 деления 100

Я = 0,98 + д/5,476-10^3 - А.

Рис. 11. Зависимость интенсивности искрения от показаний прибора ПКК-УМ

Корреляционное отношение равно 0,89.

Таким образом, используя полученную зависимость (16), можно по показаниям прибора ПКК-УМ объективно оценивать степень искрения щеток в баллах ГОСТ 183-74.

Использование прибора ПКК-УМ при исследовании коммутации ручных шлифовальных машин МШУ-2,0-230 (табл. 1) позволило сотрудникам кафедры «Электрические машины и аппараты» ВятГУ определить оптимальные значения угла смещения щеток с геометрической нейтрали и давления на щетки, соответствующие минимальному уровню искрения.

Таблица 1

№ Условия опыта М, кгс-см Рь кВт I, А п, об/мин Искрение хцеток

Смещение РцьГ Верхняя Нижняя

1 0 к д 320-380 0 0,95 4,5 5800 1 Уг 2

2 1 к д 320-380 1,05 4,9 6100 1 Уг 1 14

3 1 к д 450-500 1,1 4,1 5252 1 У, 1 'Л

4 0 к д 320-380 10 1,45 7 5000 1 Уг - 2 1 Уг - 2

5 1 кд 320-380 1,62 7,7 5200 1 'Л - 1 Уг 1 Уг

6 1 кд 450-500 1,53 7,2 5490 1 Уа 1 '/4

7 0 к д 320-380 20 1,8 9 4600 1 Уа - 1 уг 1 '/2

8 1 к д 320-380 2,1 10 4780 1 '/2 1 Уг

9 1 к д 450-500 1,95 9,3 5019 1 '/4 1 Уа

10 0 к д 320-380 30 2,42 12 4000 г/4-1 Уг 1 "Л - 2

11 1 к д. 320-380 2,42 11,8 4500 1 '/» - 1 Уг 1 Уг

12 1 кд 450-500 2,3 11 4686 1 УА ГЛ-1 Уг

Для серийной машины МШУ-2-230П рекомендуется смещение щеток на 1 коллекторное деление против направления вращения при давлении на щетки 360-400 г., что позволяет снизить искрение в среднем на один балл

Пятый раздел посвящен разработке структурной схемы, алгоритмов работы и программного обеспечения диагностической системы контроля технического состояния КЩУ ОКД в процессе приемо-сдаточных испытаний.

В результате проведенных исследований и на основании выявленного эффективного множества параметров диагностирования, предложена структурная схема диагностической системы для оценки технического состояния КЩУ ОКД (рис. 12). Система содержит четыре измерительных канала Для контроля параметров искрения используются прибор ПКК-УМ, подключаемый через входное устройство (ВУ) к испытуемому двигателю (ИД) и измеряющий диагностические параметры At (фаза коммутации), тт (максимальная длительность импульсов искрения), тут (произведение среднего и средне-интегрального значений длительностей дуговых разрядов), характеризующие электроэрозионный износ контактной пары. В результате анализа существующих методов и средств контроля профиля коллектора и уровня вибрации электрической машины предложено для приемо-сдаточных испытаний ОКД использовать вихретоковый метод контроля профиля (прибор ПКП, разработанный в ОмГУПСе) и методику, предложенную Д. Тинтой, для оценки вибрации. Прибор ПКП подключается к вихретоко-вому датчику (ВД) и измеряет параметры 77,„„ (минимальное значение второй производной функции профиля), ап (среднеквадратическое отклонение значений второй производной). Виброметр (Виб.) измеряет эффективное значение вибрационной скорости испытуемой машины а. Частота вращения п контролируется тахометром (Tax.)

Разработан алгоритм работы диагностической системы (рис 13), реализующий сбор диагностической информации, диагностирование КЩУ ОКД и сохранение результатов в базе данных (БД). Для обработки полученной диагностической информации используется метод нейронных сетей.

Программное обеспечение системы (ПО), реализующее алгоритм диагностирования, разработано в среде программирования Borland С++ «Builder» и включает шесть режимов работы:

режим «Система» - для ввода информации о типе и номере испытуемого двигателя, условиях испытаний и фамилии испытателя;

режим «Искрение щеток» (рис 14) - для получения информации о распределении длительностей импульсов искрения по коллектору, его отображения и расчета диагностических параметров;

режим «Профиль коллектора» (рис. 15) - для получения информации о профиле коллектора. В этом же режиме осуществляется гармонический анализ профиля, и рассчитываются соответствующие диагностические параметры,

Рис. 12. Структурная схема диагностической системы

о

г--п

! Рмчсг длигсльцостп ИИ | "____ .

Г Построение гистограммы | Ввод лрофнлограммы

--Т~

1 Построение распределения

Шф(Ш ПО коллектор}1

[ввод показаний инброметра

Вэод поквзаний тялочетра ----

Ох^ШдНИй ЦСПЬГГаЦнЙ ЕКР )

Рис, 13 Алгоритм работы диагностической системы

режим «Вибрация двигателя» (рис, 16) - для получения информации о вибрации испытуемого двигателя и формирования спектра вибросигнала;

режим <(Диагностирование» (рис. 17) - для вывода числовых значений диагностических параметров и результата диагностирования технического состояния КЩУ ОКД;

режим «Протокол» - для формирования протокола испытаний м выдачи его на печать.

ИгЛ^НН* [ЬатгеН кн>миу:.1иим

0 j З^^ВВЕВ

Рис. 14. Экран в режиме ^Искрение щеток»

Г^йГрНЛЬ ПКД]

I;

, !"■ V 4 4 I ! ■ | г

1 1 3 1

[Ч'тЧгг

«ч 15якЗ"

" (о'й'ЯоГ

Рис. 15. Экран в режиме «Профиль коллектора»

Формирование оборотного _ импульса (ОИ)

^ Формирование сигнала 5ТАЯТ^)

г!' Г ^

Очистка памяти

«к

Лигтапнроцлчн» **>" ОКЛ

5 '

I;

■г,1 . .. —

Рис. 16. Экран в режиме «Вибраиия двигателя»

таг" - ГГТпГ *<* ь р™*"*,; ' " —

•• ....—„...-..

' та ___1

■ЗгяЛ - ^ ЕжюЕЗ ».рггж- «.рет Рис. 17. Экран в режиме «Диагностирование»

Результаты испытаний двигателя АВП-600, проведенных с помощь диагностической системы, представлены на рис. 18 — 20.

4

к ик

К I

о

ж

4 8 12 16 20 24 23 32 36 40 ----

1Дтг 1

" I

0.5 л А в

Рис. 18, Распределение длительностей импульсов искрения и фазы коммутации по коллектору

О 0,5

1,5 2 2.5 3 3,5 4 мкс 5

Рис. 19. Гистограмма распределения длительностей импульсов искрения

нкм

1 I

0

7 -1

-:2 -3

ц

-пГ ч! 1

П г

иг

0 А

12 16 20 24 2» 32 36 40 Нш ----**

Рис. 20. Профиль коллектора 17

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Выявлены факторы, влияющие на работу коллекторно-щеточного узла однофазных коллекторных двигателей и предложено в уравнении коммутации использовать аппроксимацию вольт-амперной характеристики щеточного контакта, учитывающую особенности коллекторных машин переменного тока.

2. Построена диагностическая граф-модель КЩУ ОКД на основе уравнения коммутации и агрегирования факторов по характеру их влияния на процесс коммутации. Получено эффективное множество параметров диагностирования КЩУ ОКД, удовлетворяющее требованиям доступности измерению, достоверности результатов измерения, информативности и различительной способности.

3. В результате анализа существующих методов контроля качества коммутации предложено для оценки интенсивности искрения щеток ОКД в условиях массового производства использовать напряжение с разнополярных щеток. Данный метод не требует установки первичных преобразователей и содержит информацию об искрении всех щеток испытуемой машины.

4. Разработана методика формирования диагностического сигнала для оценки интенсивности искрения щеток ОКД и получены расчетные соотношения для определения оптимальных параметров входного устройства, выделяющего импульсы искрения, реализующего необходимый фазовый сдвиг диагностического сигнала и обеспечивающего минимальную амплитуду импульса перенапряжения при аварийном отключении питания испытуемого двигателя.

5. Предложена методика оценки интенсивности искрения щеток ОКД, обеспечивающая раздельную оценку искрения от пере- и недокоммутированных секций якорной обмотки и измерение фазы коммутации импульсов искрения. Создан прибор контроля коммутации универсальных коллекторных машин, который реализует предложенную методику и может использоваться как первичный преобразователь автоматизированной системы испытаний электрических машин.

6. Разработаны диагностическая система, программное обеспечение и алгоритм диагностирования технического состояния коллекторно-щеточного узла ОКД в процессе приемо-сдаточных испытаний, на основе контроля эффективного множества параметров диагностирования.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Ахмедзянов, Г.Г. Исследование коммутации коллекторных машин переменного тока/ Г.Г. Ахмедзянов// Современные техника и технологии: Материалы тринадцатой международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых/ ТПУ. Томск, 2007. С. 394 - 396.

2. Ахмедзянов, Г.Г. Исследование коммутации в универсальных электрических машинах/ Г.Г. Ахмедзянов// Совершенствование технологии ремонта и эксплуатации подвижного состава: Сборник научных статей аспирантов и студентов университета/ Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. Выпуск 7. С. 12-17.

3. Ахмедзянов, Г.Г. Исследование коммутации коллекторных машин переменного тока/ Г.Г. Ахмедзянов// Теоретические знания - в практические дела: Сборник научных статей межвузовской научной конференции

студентов, аспирантов и молодых исследователей/ Филиал ГОУ ВПО «РосЗИТЛП». Омск, 2007. С. 123 - 124.

4. Харламов, В.В Прибор контроля коммутации универсальных коллекторных машин (ПКК-6УМ)/ В В. Харламов, Г.Г. Ахмедзянов// Динамика систем, механизмов и машин: Материалы VI международной научно-технической конференции/ОмГТУ Омск, 2007. С 249-253.

5. Харламов, В В. Защита прибора контроля коммутации электрических машин от перенапряжений/ В.В Харламов, П К. Шкодун, Г.Г. Ахмедзянов// Электромеханические преобразователи энергии: Материалы международной научно-технической конференции/ ТПУ. Томск, 2007. С. 71-74

6. Ахмедзянов, Г.Г. Факторы, влияющие на работу коллекторно-щеточного узла однофазных коллекторных двигателей/ Г.Г Ахмедзянов// Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов/ СибАДИ. Омск, 2008 Выпуск 5. Ч. 1 С. 22-26

7. Ахмедзянов, Г.Г. Выбор диагностической модели работу коллек-торно-щеточного узла и классификация ее параметров/ Г.Г. Ахмедзянов,

A.В. Проненко// Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов/ СибАДИ Омск, 2008 Выпуск 5, Ч. 1. С. 240 - 244.

8. Харламов, В.В Формирование диагностического сигнала для оценки интенсивности искрения щеток однофазных коллекторных двигателей/

B.В Харламов, П.К. Шкодун, Г.Г. Ахмедзянов//Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов 2008. Л» 6. С 155- 157.

9. Пат 53820 РФ, МКИ H 01 R 39/58, G 01 R 31/34 Устройство для измерения интенсивности искрения на коллекторе электрической машины/ В.В. Харламов, П К Шкодун, Р.В. Сергеев, Г.Г. Ахмедзянов (РФ) -№2005141047/22; Заявлено 27.12.2005, Опубл. 27.05.2006. Бюл № 15.

10. Пат. 65302 РФ, МКИ HOIR 39/58, G 01 R 31/34. Устройство для измерения интенсивности искрения на коллекторе универсальной электрической машины/ В.В. Харламов, П.К. Шкодун, Р В. Сергеев, Г.Г. Ахмедзянов (РФ) - №2007112147/22; Заявлено 02 04.2007; Опубл 27.07.2007. Бюл. №21.

11. Пат. 72791 РФ, МКИ H 01 R 39/58, G 01 R 31/34. Устройство контроля работы коллекторно-щеточного узла электрической машины/ В.В. Харламов, П.К. Шкодун, А.В Проненко, Г.Г. Ахмедзянов (РФ) - №2007145764/22; Заявлено 10.12.2007, Опубл. 27.04.2008 Бюл № 12.

Ахмедзянов Гаяз Гумарович Совершенствование диагностирования коллекторно-щеточного узла однофазных коллекторных двигателей

Типография ОмГУПСа Заказ 778 Тираж 100 экз. 644046, г. Омск, пр Маркса, 35

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 ГЖК-УМ.

4.5 Определение количественной связи показаний прибора ГЖК-УМ с визуальной оценкой по шкале ГОСТ 183-74.

4.6 Практические результаты использования прибора ПКК-УМ для настройки коммутации.

4.7 Выводы.

5 Диагностическая система контроля технического состояния коллекторно-щеточного 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 коллекторно-щеточного узла.

5.5 Структурная схема, алгоритм работы и программное обеспечение диагностической системы.

5.6 Практические результаты работы диагностической системы.

5.7 Выводы.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи работы, характеризуется научная новизна и практическая ценность результатов исследований.

В первом разделе исследован процесс коммутации коллекторных машин переменного тока, и определены факторы, влияющие на работу коллекторно-щеточного узла однофазных коллекторных двигателей.

Во втором разделе разработана диагностическая граф-модель работы

КЩУ коллекторных машин переменного тока, произведена ее декомпозиция на основе агрегирования структурных параметров по характеру их воздействия на процесс коммутации и выявлено эффективное множество параметров диагностирования технического состояния коллекторно-щеточного узла однофазных коллекторных двигателей и контроля его работоспособности.

В третьем разделе на основании анализа существующих методов оценки интенсивности искрения щеток осуществлен выбор диагностического сигнала для оценки коммутации однофазных коллекторных двигателей в условиях массового производства и разработано входное устройство для формирования информационного сигнала.

Четвертый раздел посвящен разработке прибора контроля коммутации универсальных коллекторных машин при приемо-сдаточных испытаниях в условиях массового производства, который позволяет производить раздельную оценку искрения пере- и недокоммутированных секций якорной обмотки и определять фазу коммутации.

Пятый раздел посвящен разработке структурной схемы, алгоритмов работы и программного обеспечения диагностической системы контроля технического состояния коллекторно-щеточного узла однофазных коллекторных двигателей при приемо-сдаточных испытания в условиях массового производства.

В заключении представлены основные результаты и выводы по диссертационной работе.

В приложениях приведены таблица синдромов граф-модели и акт внедрения разработанного устройства контроля качества коммутации универсальных машин.

5.7 Выводы

1. Для оценки интенсивности искрения щеток ОКД в процессе приемосдаточных испытаний предложено использовать прибор ПКК-УМ с последующим расчетом диагностических параметров: максимальная длительность импульсов искрения тт (оценивающего износ коллектора и характеризующая максимальный уровень искрения щеток Итах), произведение среднего и среднеинтегрального значений длительностей дуговых разрядов

Т тт (оценивающего износ щеток и характеризующее средний уровень искрения щеток Иср).

2. Анализ существующих методов и средств контроля профиля коллекторов электрических машин показал, что для приемо-сдаточных испытаний ОКД целесообразно использовать профилометр ПКП-4М. Датчиком прибора является дифференциальный вихретоковый параметрический преобразователь перемещений контролируемой поверхности, осуществляющий амплитудную модуляцию высокочастотного сигнала в функции расстояния между преобразователем и поверхностью.

3. Для контроля вибрации целесообразно использовать методику, разработанную Д. Тинтой и Ж. Петровичем [128]. В данной методике результаты фиксируются в трех точках ОКД воздуховсасывающего агрегата пылесоса: на корпусе в направлении оси, на корпусе в радиальной плоскости и на крышке агрегата в радиальном направлении. Данная методика позволяет учитывать влияние всех источников вибрации двигателя.

4. Для решения вопросов технического диагностирования наиболее перспективны методы теории распознавания образов. Обработку и анализ диагностической информации при оценке технического состояния КЩУ ОКД целесообразно осуществлять с использованием метода нейронных сетей.

5. Разработана диагностическая система и алгоритм диагностирования технического состояния КЩУ ОКД в процессе приемо-сдаточных испытаний, позволяющие контролировать эффективное множество диагностических параметров.

6. На основании предложенного алгоритма работы диагностической системы разработано программное обеспечение написанное на языке программирования С++. Программное обеспечение рассчитывает и анализирует диагностические параметры, после чего производит диагностирование технического состояния коллекторно-щеточного узла и сохранение результатов в базе данных.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Выявлены факторы, влияющие на работу коллекторно-щеточного узла однофазных коллекторных двигателей и предложено в уравнении коммутации использовать аппроксимацию вольт-амперной характеристики щеточного контакта, учитывающую особенности коллекторных машин переменного тока.

2. Построена диагностическая граф-модель работы КЩУ ОКД на основе уравнения коммутации и агрегирования факторов по характеру их влияния на процесс коммутации. В результате обработки граф-модели получено эффективное множество параметров диагностирования коллекторно-щеточного узла, удовлетворяющее требованиям доступности измерению, достоверности результатов измерения, информативности и различительной способности.

3.В результате анализа существующих методов контроля качества коммутации предложено для оценки интенсивности искрения щеток ОКД в условиях массового производства использовать напряжение с разнополярных щеток. Данный метод не требует установки первичных преобразователей и содержит информацию об искрении всех щеток испытуемой машины.

4. Разработана методика формирования диагностического сигнала для оценки интенсивности искрения щеток ОКД и получены расчетные соотношения для определения оптимальных параметров входного устройства, выделяющего импульсы искрения, реализующего необходимый фазовый сдвиг диагностического сигнала и обеспечивающего минимальную амплитуду импульса перенапряжения при аварийном отключении питания испытуемого двигателя.

5. Предложена методика оценки интенсивности искрения щеток ОКД, обеспечивающая раздельную оценку искрения пере- и недокоммутированных секций якорной обмотки и измерение фазы коммутации импульсов искрения Создан прибор контроля коммутации универсальных коллекторных машин, который реализует предложенную методику и может использоваться как первичный преобразователь автоматизированной системы испытаний электрических машин. Схемные решения устройства защищены тремя патентами на полезную модель.

6. Разработаны диагностическая система, программное обеспечение и алгоритм диагностирования технического состояния КЩУ ОКД в процессе приемо-сдаточных испытаний, на основе контроля эффективного множества параметров диагностирования.

1. Казанцев Н.А., Лапенко Ю.Я., Морозов С.А. Надежность коллекторно-щеточного узла машин переменного тока малой мощности. — Материалы V всесоюзной конференции по коммутации электрических машин. Омск, 1976. С. 5 - 8.

2. Неболюбов Ю. Е., Козлов В.Н. О вольтамперных характеристиках щеточного контакта переменного тока. Труды ТЭМИИТ, 1962, т.35. -С. 37-41.

3. Дальнейшее развитие теории оптимальной коммутации// М. Ф. Карасев, В. П. Беляев, В. Н. Козлов и др.// Науч. тр./ Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1967. Т. 78. 176 с.

4. Шенфер К.И. Коллекторные двигатели переменного тока. М. ГЭИ. 1933.240 с.

5. Рихтер Р. Электрические машины, т. 5, Коллекторные машины однофазные и многофазные переменного тока. Регулировочные агрегаты. М.-Л.,ГЭИ, 1961.628 с.

6. Оптимальная коммутация машин постоянного тока// М. Ф. Карасев, В. П. Беляев, В. Н. Козлов и др. М.: Транспорт, 1967. 180 с.

7. Roye D., Poloujadoff М. Contribution a Tetude de la commutation dans les petits moteurs universels noncompenses.// IEEE Trans Power Appar Syst PAS-97 (1).- 1978.-P. 242-250.

8. Di Gerlando, A., Perini, R. Model of the commutation phenomena in a universal motor.// IEEE Transactions on Energy Conversion 2006 - 21 (1), pp. 27-33

9. Шенфер К.И. Экспериментальное исследование коммутирования в однофазном коллекторном двигателе системы Рихтера.// Электричество. -1913. №2. - С. 49-56.

10. Wang Е., Ren Н., Walter, Richard Т. Modeling of universal motor performance and brush commutation using finite element computed inductance and resistance matrices.// IEEE Transactions on Energy Conversion. 2000. - 15 (3), pp. 257-263.

11. Боровиков Ю.С. Диссертация Программно-аппаратные средства для оценки коммутационной напряженности коллекторных электрических машин: Дис. кондидата техн. наук. Томск, 2003. 158 с.

12. Неболюбов Ю. Е. Опыты по изучению коммутации в машинах переменного тока. Труды ТЭМИИТ, 1953, т. 18. - С. 3-16.

13. Неболюбов Ю. Е. О переходных процессах в момент завершающего этапа коммутации коллекторных машин. Труды ТЭМИИТ, 1959, т.27. -С. 171-183.

14. Карасев М.Ф., Трушков A.M., Петров Е.Б. Теоретическое исследование кривых тока и ЭДС коммутируемой секции коллекторных машин переменного тока. Коммутация коллекторных электрических машин (теория и практика). Труды ОМИИТ. - 1972. - С. 81-88.

15. Ping Zhou, Brauer J.R., Stanton S., Cendes Z.J. Dynamic Modeling of Universal Motors.// IEEE Transactions on Energy Conversion 2003 - 16 (1), P. 419-421.

16. Беспалов В.Я., Панихин M.B. Электромеханические и коммутационные переходные процессы в коллекторном двигателе переменного тока.// Электричество. — 2006г. №12. — С. 46-50.

17. Панихин М.В. Исследование переходных процессов и радиопомех в коллекторном двигателе переменного тока. Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 2007. 20 с.

18. Улучшение технико-экономических показателей коллекторного универсального электродвигателя: Отчет о НИР/ ОмИИТ; Руководитель Козлов В.Н. № ГР 0190.0011651. - 1990 г. - 72 с.

19. Курбасов А.С. Составляющие трансформаторной ЭДС в коммутирующих витках тягового двигателя.// Изв. вузов. Электромеханика. -1961. -№6. С.27-32.

20. Шильдинер JI.M. Однофазный коллекторный двигатель нормальной частоты для тяги.// Электричество. 1935. - №5. — С. 39-41.

21. Tefflinger К. Zur Entwicklung des Wechselstrombahnmotors.// Elektriche bahen. 1952. - №9. - S. 205-210.

22. Manz G. Der Bursten- und Kommutatorverschleib bei Wechselstrom-Bahnmotoren.// Elektriche bahen. 1952. - №9. - S. 210-222.

23. Manz G. Der Bursten- und Kommutatorverschleib bei Wechselstrom-Bahnmotoren.// Elektriche bahen. 1952. - №10. - S. 263-264.

24. Tefflinger K. Der Einflub von hoheren Harmonischen der Klemmenspannung auf die Betriebseigenschaften des Einphasen-Bahnmotors.// Elektrotechnische Zeitschrift. 1933. - №14. - S. 329-332.

25. Гришуков JI.C. Настройка коммутации однофазных коллекторных тяговых двигателей.// Изв. вузов Электромеханика. 1963. - №4. -С. 470-476.

26. Находкин М.Д., Курбасов А.С. Дискуссия о создании однофазного коллектора тягового двигателя промышленной частоты.// Вестник электропромышленности. 1964. -№1. - С. 61-68.

27. Шильдинер JI.M. Компенсация трансформаторной ЭДС однофазного коллекторного электродвигателя 50 Гц// Вестник электропромышленности. 1957. -№12. - С. 41-43.

28. Иоффе А.Б. К вопросу о тяговом коллекторном однофазном электродвигателе с повышенным значением трансформаторной ЭДС// Вестник электропромышленности. 1959. - №1. - С. 68-70.

29. Kucera J. Die Kommutaring von Drehstrom-Kommutatormaschinen mit gedampfter Wicklung.// E und M. 1972. - №19. - S. 464-468.

30. Kucera J. Die Kommutaring von Drehstrom-Kommutatormaschinen mit gedampfter Wicklung // E und M. 1972. - №20. - S. 487-492.

31. Pauling E., Shubert P., Ermisch J. Die objelctive Beurteilung der Burstenfeurinteinsitat an Universalmotoren.// Elektrie. 1975. - №7. — S. 379-382.

32. Давидович Я.Г., Бодров И.И. Особенности износа щеток на коллекторных двигателях переменного трехфазного тока. Материалы V всесоюзной конференции по коммутации электрических машин. Омск, 1976. - С. 65-67.

33. Лапенко Ю.Я., Казанцев Н.А. Влияние некоторых механических факторов на долговечность коллекторно-щеточного узла машин малой мощности.// Электротех. промышленность. Сер. Электрические машины. — 1975.-№3.-С. 3-5.

34. Казанцев Н.А., Лапенко Ю.Я., Морозов С.А. Надежность коллекторно-щеточного узла машин переменного тока малой мощности. -Материалы V всесоюзной конференции по коммутации электрических машин. Омск, 1976. С. 5-8.

35. Хрущев В.В., Прозоров В.А. Современные проблемы производства и проектирования электродвигателей малой мощности. Труды ВНТС по ЭД ММ. 1969,ч. 1.-С. 5-15.

36. Pessina G., Zimaglia C. Universal motor: Some design criteria for commutation and efficiency improvement. Conference Electric machines. Budapest. - 1982. - S. 339-340.

37. Алымкулов К.А., Черноусов С.И. Научно-технические проблемы создания однофазных коллекторных двигателей.// Изв. АН КиргССР. Физ.-техн. и мат. н. 1987. - №4. - С. 35-43.

38. Неболюбов Ю.Е. Исследование коммутации коллекторного генератора переменной частоты. Труды ТЭМИИТ, 1971, т.25. - С. 115-129.

39. Дуненков B.JI. Исследование коммутации однофазных коллекторных тяговых двигателей промышленной частоты.// Изв. вузов. Электромеханика. 1959. -№11.- С.96-106.

40. Неболюбов Ю.Е. Опытное исследование коммутации в коллекторных машинах переменного тока. — Тезисы докл. 14 научно-технической конференции кафедр ТЭМИИТа, Томск. 1951. - С. 17.

41. Морщаков Н.А., Черноусов С.И., Голубков Н.Е. Экспериментальная оценка влияния скоса пазов якоря на форму поля и коммутацию коллекторных электродвигателей машин малой мощности. Труды ВНИИЭМ. Электрические машины. 1973, т. 39. - С. 282-287.

42. Скороспешкин А.И., Костылев Б.И. Исследование коммутации в ЭМУ поперечного поля при работе на постоянном и переменном токе. Теория и практика коллекторных машин . Труды ОМИИТ, 1965, т.54. -С. 172-176.

43. Yeung W., Overshott К. An experimental verification of a thermal-electrical analague of a single phase series commutator motor.// Int. Conf. Elec. Mach.-Des. and Appl., London. 1982. - P.P. 259-263

44. Ермолин Н.П., Алымкулов K.A., Черноусов С.И. Гармонический анализ кривых тока и магнитного поля однофазных коллекторных электрических двигателей.// Электротехническая промышленность. Электрические машины. 1980. - №4. - С. 4-5.

45. Петров С.Т., Драганов Н.Д. Определение фактического смещения щеток по отношению к геометрической нейтрали в универсальных коллекторных двигателях.// Труды ин-та электротех. пром. 1976. - №6 -С. 106-114.

46. Buding P.K. Vergleichende Bertuchung zur Stromvendung von Reinhenshubmachine.// Elek. Inform, und Energietechen. 1974. — N 6. -P.P. 339-349

47. Kanzava, Т., Ali Almazuri, Egashiro, T. Unraveling the Image of Commutation Spark Generated in Universal Motors.// IEEJ Transactions on Industry Applications. 2003. -№10. - P.P. 1161-1168.

48. Идиятуллин Р.Г. Надежность тяговых электрических машин. Т. Мехнат. 1987. 152с.

49. Бочаров В. И., Василенко Г. В., Курочка A. Л., Магистральные электровозы. Тяговые электрические машины. М.: Энергоатомиздат, 1992. 464 с.

50. Совершенствование щеточно-коллекторных узлов однофазных коллекторных электродвигателей: Отчет о НИР / ВНИИСМИ; Руководитель Злотников JI.E. № ГР 78043707. - 1978. - 143 с.

51. Неболюбов Ю.Е. К исследованию электрической дуги при коммутации коллекторных машин переменного тока. Труды ТЭМИИТ, 1959, Т.27.-С. 159-170.

52. Неболюбов Ю.Е. Анализ коммутационных кривых тока и ЭДС полученных на экспериментальной установке переменного тока. Труды ТЭМИИТ, 1957, т.24. - С. 70-87.

53. Fujii Т., Hanazawa Т. Commutation of universal motors.// Conference Record IAS Annual Meeting (IEEE Industry Applications Society). - 1989. -(ptl), p.p. 265-271.

54. Haesseler H. W., Linde M. A new measurement technique for the investigation of arcing process of sliding contacts.// IEEE Trans. Power appl. and systems. 1986.- 121, N 6 p.p. 1003-1008.

55. Wang R. H., Walter R. T. Computer Aided Simulation of Performance and Brush Commutation for Universal Motors with Two Coils per Armature Slot.// IEEE Trans. Power appl. and systems. 1984. - 115, N 4 p.p. 1225-1228.

56. Fujii T. Study of universal motors with lag angle brushes// IEEE Trans. Power appl. and systems. 1982- 101, N 6 p.p. 1288-1296

57. Shubert P., Rietshel E. Unterschungen zur' kommutierung an Universalmotoren.//Elektrie. 1978. -N6. - p.p. 338.

58. Диагностирование на граф-моделях (на примерах авиационной и автомобильной техники)/ Я. Я. Осис, Я.А. Гельфандбейн, З.П. Маркович, Н. В. Новожилова. М.: Транспорт, 1991. 244 с.

59. Маркович З.П. Упорядочение элементов граф-модели объекта// Кибернетические методы в диагностике. Рига: Зинатне, 1973. С. 3 10.

60. Литвак Б. Г. Экспертная информация, методы получения и анализа. М.: Радио и связь, 1982. 184 с.

61. Бешелев С.Д., Гурович Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М.: Статистика, 1980. — 263 с.

62. Андерсен Т. Введение в многомерный статистический анализ. М.: Физматгиз, 1963. - 500 с.

63. Мот Ж. Статистические предвидения и решения на предприятии. М.: Прогресс, 1966. 508 с.

64. Леман Э. Проверка статистических гипотез. М.:Наука, 1964. 498 с.

65. Фомин Я.А., Тарловский Г.Р. Статистическая теория распознавания образов. М.: Радио и связь, 1986. - 264 с.

66. Авилов В.Д. Методы анализа и настройки коммутации машин постоянного тока. М.: Энергоиздат, 1995. 237 с.

67. Закревский А.Д., Островский В.И. Оптимизация поиска кратчайшего покрытия// Проблемы синтеза цифровых автоматов. М.: Наука, 1967. С. 84-95.

68. Маркович З.П. Алгоритм нахождения покрытия таблицы расстояний// Кибернетические методы в диагностике. Рига: Зинатне, 1973. С. 70-76.

69. ГОСТ 183-74. Машины электрические вращающиеся. Общие технические требования. М.: Изд-во стандартов, 1975.

70. Неболюбов Ю.Е. Фотоэлектрический метод исследования и настройки коммутации// Электричество. 1956. № 11. С. 34-37.

71. Лавринович Л.Л. Применение фотоэлектронных умножителей для настройки коммутации электрических машин// Вестник электропромышленности. 1957. № 12. С. 40 -44.

72. Битюцкий И.Б., Котов А.И., Рогов М.Ю. Компьютерная диагностика качества коммутации.// Изв. вузов. Электромеханика. 2001. -№1. - С. 40-44.

73. Битюцкий И.Б. Постановка задачи синтеза независимой коммутирующей системы однофазного коллекторного двигателя// Изв. вузов. Электромеханика. 2003. - №1. - С. 24-27.

74. Бекишев Р.Ф., Селяев А.И. Исследование уровня радиопомех при работе коллекторных электрических машин постоянного тока// Электротехника. 1980. № 4. С. 44 46.

75. Лавринович Л.Л. Экспериментальные исследования в скользящем контакте//Вестник электропромышленности. 1956. № 11. С. 45 50.

76. А.С. 100961 СССР, МКИ Н02К 13/14. Способ объективной оценки интенсивности искрения под щеткой электрической коллекторной машины/ Л.Л. Лавринович, И.А. Барсуков//Бюллетень изобретений. 1955. №7.

77. Roumanis S. J. The null point method of commutation adjustment// Trans. AIEE. 1956. p. III. V.75.

78. ГОСТ 13109-97. Номы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Изд-во стандартов, 1998.

79. Плющ В.М., Ломакин В.А. Об измерении интенсивности искрения в машинах постоянного тока// Известия вузов. Электромеханика. 1969. № 4. С. 385-390.

80. Тимошина В.И., Сазонов А.В., Серегин В.А. Особенности процесса пульсаций напряжения на разнополярных щетках коллекторных машин// Коммутация коллекторных электрических машин: Науч. тр./ Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1973. Т.144. С. 85 89.

81. Carl J. Dister Integrating EMI Filters and Appliance Motor Controls.// LCR Electronics, Inc. 2002.- P. 4-15

82. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. М.: Высшая школа, 1996. 638 с.

83. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. Изд. 3-е, переработанное и дополненное. М.: СОЛОН-Пресс, 2003. 763 с.

84. Панфилов Д.И., Иванов B.C., Чепуркин И.Н. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Workbench: В 2 т./ Под общей ред. Д.И. Панфилова — Т.1: Электротехника. — М.: ДОДЭКА, 1998. 304 с.

85. Каллер М.Я. Теория линейных электрических цепей. М.: Транспорт, 1978. 351 с.

86. Парфенов А.В. Разработка средств тестирования основных функциональных частей аппаратуры имитации сетевых помех.// Вопросы радиоэлектроники. Серия ЭВТ. 2006. - №2. - С. 87-91.

87. Квасков В.Б. Полупроводниковые приборы с биполярной проводимостью. М.: Энергоатомиздат, 1988. 128 с.

88. ТУ 11-85. Варисторы постоянные СН2-1. ОЖО.468.171

89. Устройство для измерения интенсивности искрения на коллекторе универсальной электрической машины. Патент на полезную модель № 65302. Опубл. в Бюл., 2007, № 21.

90. Устройство для измерения интенсивности искрения на коллекторе электрической машины. Патент на полезную модель № 53820. Опубл. в Бюл. ,2006, №15.

91. Изотов А.И., Никулин С.В. О некоторых причинах радиопомех в коллекторных машинах переменного тока// Сборник материалов ежегодной научно-технической конференции «Наука- производство- технология-экология» Киров, ВятГТУ 2008. - С. 57 - 61.

92. ХольмР. Электрические контакты. М.: Иностранная литература, 1961.464 с.

93. Стрельбицкий Э.К., Стукач B.C., Цирулик А.Я. Износ коллекторов машин постоянного тока коммутационным искрением и расчет долговечности коллекторов// Известия Томского политех, ин-та., 1970. Т. 211С. 111-115.

94. Мавлянбеков Ю.У. Показатель коммутационной напряженности коллекторных электродвигателей переменного тока малой мощности // Изв. вузов. Электромеханика. 1977. № 4. С. 665 673.

95. ЮЗ.Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М.: Энергия, 1972. 456 с.

96. Выбор параметров диагностического сигнала для оценки степени искрения/ Безбородов Ю.Я.; Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1984. — 7 с. - Деп. в Информэлектро 23.10.84, № 270-эт.

97. А.с. 970570 СССР, МКИ Н02К 13/14. Устройство контроля работы щеточно-коллекторного узла электрической машины/ Ю.Я. Безбородов, В.И. Тимошина, B.C. Стукач// Открытия. Изобретения. 1982. № 40.

98. А.с. 855873 СССР, МКИ Н02К 15/00. Устройство для объективной оценки коммутации электрической машины/ А.С. Курбасов, В.В. Шумейко,

99. B.К. Волков, Б.Г. Максимов// Открытия. Изобретения. 1981. № 30.

100. Лавринович Л. Л. Настройка коммутации при помощи измерительных приборов// Вестник электропромышленности. 1959. № 4.1. C. 33-35.

101. Олейник В.М. Стробоскопический метод измерения деформации коллектора при вращении якоря электромашин // Науч. тр./ Ростов, ин-т инж. ж.-д. трансп. Ростов, 1967. С. 62 67.

102. Насонов B.C. Справочник по радиоизмерительным приборам. М.: Сов. радио, 1977. Т.1. 230 с.

103. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник / Под ред. В.В. Клюева. М., 1986. Кн.1. 486 с.

104. Ш.Намитков К.К., Чепура В.Ф. Прибор для исследования формы поверхности коллекторов электрических машин// Электричество. 1958. №5. С. 78-80.

105. Зиннер Л.Я., Скороспешкин А.И., Левский И.А. Прибор для исследования механики скользящего контакта// Известия Томского политехи, ин-та. 1971. Т. 212. С. 175 179.

106. Намитков К.К., Чепура В.Ф. Профилометр для исследования поверхности коллекторов электрических машин// Энергетика и электрическая промышленность. 1964. № 1. С. 17 — 21.

107. Денисов В.А., Шатерников В.Е. Бесконтактный прибор для контроля биений поверхности коллекторов // Известия вузов. Электромеханика. 1970. № 2. С. 228 230.

108. Саблуков В.Ю. Методика оценки технического состояния скользящего контакта и подшипниковых узлов электрических машин// Материалы международной науч.-техн. конф./ Томский политехнический университет. Томск, 2007. С. 93 -95.

109. Козлов А.А., Скороспешкин А.И. Динамический контроль профиля коллекторов электрических машин// Электротехника. 1977. №7. С. 36-39.

110. Соболев B.C., Шкарлет Ю.М. Накладные и экранные датчики. Новосибирск: Наука, 1967. 144 с.

111. Меркулов А.И. Приближенный анализ накладных вихретоковых преобразователей//Дефектоскопия. 1982. № 1. С. 55-61.

112. Карпов В.М. Высокотемпературный вихретоковый преобразователь перемещений// Приборы и системы управления. 1977. № 1. С. 39-40.

113. Нейгебауэр Ф.В. Методы измерения микрорельефа коллекторов электрических машин// Электрические машины: Труды Всесоюз. науч.-исслед. ин-та электромеханики. М., 1973. Т. 39. С. 99 112.

114. Денисов В.А. Лиманова Н.И. Диагностическая система для оперативного контроля механических факторов коммутации электрических микромашин// Специальные электрические машины: Сб. науч. тр./ Куйбышевский политехи, ин-т. Куйбышев, 1983. С. 118 124.

115. Стрельбицкий Э.К., Стукач B.C., Цирулик А .Я. Статистическая обработка профилограмм коллектора машин постоянного тока// Известия Томского политехи, ин-та. 1966. Т. 160. С. 102- 105.

116. А.с. 1260672 СССР, МКИ G01B 7/12. Бесконтактный профилометр для контроля микрогеометрии коллекторов электрических машин/ А.А. Козлов// Открытия. Изобретения. 1986. № 36.

117. Харламов В.В. Методы и средства диагностирования технического состояния коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей и других коллекторных машин постоянного тока. Омск. Типография ОмГУПСа. 2002.

118. Tinta D., Petrovcic J. Implementation of a System for the Automatic End-Quality Assessment of Vacuum-Cleaner Motors// Strojnioki vestnik Journal of Mechanical Engineering. - 2006. - №52. - P.P. 170-180.

119. Tinta D. Vibration analysis of vacuum cleaner motors// Strojnioki vestnik Journal of Mechanical Engineering. - 2004. - №46. - P.P. 38-46.

120. Tinta D., Petrovcic J. Experimental environment for fault detection in vacuum-cleaner motors.// Electrotehniski vestnik. 2003. - №70. — P.P. 285-290.

121. Tinta D., Petrovcic J., Rakar A., Benko U. Fault diagnosis of vacuum cleaner motors// Control Engineering Practice. №13. - P.P. 177-187.

122. Edwards S., Lees A.W. Fault diagnosis of rotating machinery. Shock and Vibration Digest, 30. 1998. 1, p.p. 4-13.

123. Биргер И.А. Техническая диагностика. M.: Машиностроение, 1978. 240 с.

124. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Физматгиз, 1962. 564 с.

125. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. М.: Наука, 1969. 399 с.

126. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. М.: Советское радио, 1972. 743 с.

127. Харкевич А.А. Борьба с помехами. М.: Наука, 1965. 274 с.

128. Цыпкин Я.З. Адаптация и обучение в автоматических системах. М.: Наука, 1968. 399 с.

129. Биргер И.А. К математической теории технической диагностики// Проблемы надежности в строительной механике. Вильнюс, 1968. С. 10-14.

130. Горелик A.JL, Скрипкин В.А. Построение систем распознавания. М.: Советское радио, 1974. 222 с.

131. Айзерман М.А., Браверман Э.М., Розоноэр Л.И. Метод потенциальных функций в теории обучения машин. М.: Наука, 1970. 384 с.

132. Аркадьев А.Г., Браверман Э.М. Обучение машины распознаванию образов. М.: Наука, 1964. 110 с.

133. Чипулис В.П. Использование диагностической информации при контроле и поиске неисправностей// Автоматика и телемеханика, 1975. № 8, с. 150-156.

134. Ледли Р. Программирование и использование вычислительных машин. М.: Мир, 1966. 642 с.

135. Грундспенькис Я. А. Топологическая модель функционирования двигателя внутреннего сгорания автомобиля// Кибернетика и диагностика. Рига: Зинатне, 1973. Вып. 5, с. 47-53.

136. Маркович З.П. Использование граф-модели для решения задач технической диагностики// Кибернетика и диагностика, Рига: Зинатне, 1968. Вып. 2, с. 49-62.

137. Hunt Е.В., Martin J., Stone P. J. Experiments in Induction. Academic Press. 1966.

138. Перцептрон система распознавания образов. Теория, моделирование, возможные улучшения и применения перцептронов/ Под общ. ред. А.Г. Ивахненко. Киев: 1975. 432 с.

139. Розенблатт Ф. Принципы нейродинамики. Перцептроны и теория механизма мозга/ Под ред. С. М. Осовца. М.: Мир, 1965. 480 с.