CC BY
6
УДК 621.313.2
В.В. Харламов, V. V. Kharlamov, e-mail: [email protected]
П.К. Шкодун, Р.К. Shkodun, e-mail: [email protected]
Д. А. Ахунов, D.A. Akkunav, e-mail: [email protected]
А.С. Хяопцов, A.S. Hloptsov, e-mail: [email protected]
Омский государственный университет путей сообщения, г. Омск, Россия
Omsk State Transport University, Omsk, Russia
ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ КОНТРОЛЯ ПРОФИЛЯ КОЛЛЕКТОРА ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
INFORMATION AND MEASURING TECHN OLOGY FOR THE CONTROL OF TRACTION MOTORS COLLECTOR PROFILE
Статья посвящена разработке ннформацнонно-нзмернгельнов технологии анализа и преобразования данных. полученных при контроле поверхности коллектора тяговых электродвигателей с помощью прибора ПКП-4М. Применение разработанной технологии позволяет повысить достоверность оценки диагностических параметров, характеризующих состояние профиля коллектора тяговых электродвигателей.
ТЪе article is devoted to the development of iiifomiaticai-measumig technologies for analysis and transformation of data, obtained from monitoring the collector surface traction motor.; with an PKP-4M device. Tlie application of technology can improve the accuracy of the evaluation of diagnostic parameters that characterize the stare of the collector profile traction motors.
Ключевые слова: тяговый этаиродвигатель, измерение, диагностирование, профить коллектора
Keywords traction motor, measuring, diagnosis, collector profile
Работа тяговых электродвигателей (ТЭД) подвижного состава определяется разнообразным воздействием ряда факторов, условно разделяемых на факторы механической н электромагнитной природы с учетом их влияния на процесс коммутации в эгнх электрических машинах [1,2]. Исследователями подтверждается наличие неидентичностн коммутационных циклов, что приводит к случайному характеру процесса коммутации якорной обмотки электродвигателя [3]. Состояние профиля коллектора является одним и я факторов механической природы, который влияет на процесс коммутации в ТЭД. Ненадтелсащее качество коллектора может привести к повышенному уровню искрення. ускорению износа и прежде временному выходу из строя ТЭД.
389
Таким образом, создание информационно-измерительной технологии, обеспечивающей достоверную оценку параметров, характеризуюших профиль коллектора ТЭД, является актуальной н важной задачей
Среди известных методов контроля состояния профиля коллектора достаточно большое распространение получил бесконтактный метод с использованием вихретокового датчика. Такой способ нашел свое применение в приборе ГШГММ, созданном на кафедре «Электрические машины и общая электротехника« ОмГУПСа [4]
Использование прибора ПКП-4М при проведении приемо-сдаточных испытаний ТЭД в условиях локомотивного депо предполагает разработку специфичной информационно-измерительной технологии, поскольку напряжение питания на ТЭД подается от тиристорного преобразователя, который вызывает появление импульсной помехи в сигнале прибора (рис. 1).
™...... I .—,,,,,'......—. ■. . г . .—I . . .—;.....— I ........'. ,—I 1...........
14=-ПЯ? 1 14Я 145211 1452ТZ 14=-М4 14=Г;ЙЙ 1454iB 145519 145501 14=Л4П 14=,7П4 14=7fifi 11+5В39 14=-»=,1 14в015
Время, Mite
Pec. 1 Осциллограмм л аналогового сигнала прибора ПКП-4М
Основу предлагаемой информационной технологии составляет обработка аналогового сигнала, получаемого от прибора ГШП-4М [5]. Измерительный сигнал является последовательностью информационных импульсов «холоколообра зной» формы, частота следования которых определяется частотой вращения якоря диагностируемого ТЭД. Помеха от тнри сторного преобразователя является несинхронизированной с сигналом от ламелей поэтому может воздействовать в любой момент времени, искажая информацию о профиле коллектора ТЭД и. соответственно, может вносить значительную погрешность при оценке диагностических параметров.
Для фильтрапии сигнала авторами предлагается воспользоваться медианным фильтром, основной особенностью которого является способность сохранять значительные перепады дискретной последовательности измерительных данных и возможность результативного подавления импульсного шума. Одной из важнейших задач при использовании такого подхода является определение требуемой апертуры медианного фильтра.
Мешанная фильтрация осуществляется движением некоторой апертуры вдоль массива цифровых данных и замены значения в центре апертуры медианой исходных значений отсчетов внутри окна. Формируемый сигнал yt скользящего медианного фильтра шириной 2п+1 для текущего отсчета к формируется из входного переменного ряда , xt__ri xb Xj-j,... в соответствии с формулой ук = , _ _ хк_{, хк, хк+1. ,xit+n_1, хк+п ), где
med(.r1?.. -Хт... -X2n+l J= хл+-1 > ~~ элементы вариационного ряда, то еегь ранжированные в порядке возрастания значения хт\ Т1 = (■ X2.....Л 2И+1 )<»i<X|<—< Л-2п+1 = ПШК{Х\- .Т2 , - -Л 2я+1 )
С целью реализации информационно-измерительной технологии, обладающей требуемой помехоустойчивостью, разработана компьютерная программа РКР Meiden Soft в среде Borland С-н- Builder, обеспечивающая обработку данных, получаемых после высокочас-
В программе предусмотрена медианная фильтрация исходного сигнала и нахождение максимумов, соответствующих высотам коллекторных пластин. Выбор численного значения апертуры для медианного фильтра является важной задачей и, например, для профиля коллектора ТЭД типа ЭД-106 (рис. 2) составило 9 измерений
В программе РКР Meidan Soft реализован расчет диагностических параметров, по величине которых возможна опенка влияния профиля поверхности коллектора на состояние коммутации ТЭД, в том числе: биение поверхности коллектора Д17, среднее квадратическое отклонение высот коллекторных пластин а,,; максимальная величина перепада соседних коллекторных пластин Д^ша*; среднее квадратическое отклонение перепадов <тд&; шгнимальное значение второй производной функции профиля коллектора [5].
На рис. 2 также показан режим работы программы, в котором отображается ступенчатый график профиля коллектора с наложенной на него зависимостью вычисленной второй производной функции профиля коллектора, результаты гармонического анализа и исходных данных о высотах, перепадах коллекторных пластин, а также приведены результаты расчета амплитуды гармонических составляющих и значения второй производной.
Предложенная информационно-измерительная технология с использованием высокочастотного аналого-цифрового преобразования измерительного сигнала прибора ПКП-4М и обработка информации с помощью разработанной программы РКР Median Soft позволила снизить влияние помех от тиристорного преобразователя в процессе осуществления приемосдаточных испытаний ТЭД. Разработанная программа осуществляет вычисление диагностических параметров, которые позволяют оценить влияние механических факторов на процесс коммутации ТЭД и повысить достоверность диагностирования.
Библиографический список
1 Харламов В. В. Методы и средства диагностирования технического состояния кол-лекгорно-шеточного узла тяговых электродвигателей и других коллекторных машин постоянного тока / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск. - 2002. - 233 с.
2. Харламов В. В Формирование эффективного множества диагностических параметров для контроля технического состояния коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей в условиях неиденгнчносги коммутационных циклов / В. В. Харламов. П. К. Шко-дун. А. П. Афонин // Известия Транссиба. - 2012. - № 4 (12). - С. 69-75.
3. Авилов В. Д. Оптимизация коммутационного процесса в коллекторных электрических машинах постоянного тока / В Д. Авилов. Омский гос. ун-т путей сообщения - 2013. -356 с.
4. Харламов, В В Совершенствование процесса диагностирования профиля коллектора тяговых электродвигателей с помошью прибора ПКП-4М / В В. Харламов. П К Шко-дун, Д. А. Ахунов, A.C. Хлопцов /У Известия Транссиба. - 2013. - №1 (13). - С. 42 - 48.
5. Ахунов, Д. А. Повышение достоверности контроля профиля коллектора электрических машин вихретоковым методом / Д. А. Ахунов. Омский научный вестник i Омский гос. техн. ун-т. - 2012. - № 3 (113). - С. 223 - 226.
