DD255063A3 - SAO FOR THE EVALUATION OF THE CREAM FIRE OF COMMUTATOR MACHINES - Google Patents

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DD255063A3 DD26704684A DD26704684A DD255063A3 DD 255063 A3 DD255063 A3 DD 255063A3 DD 26704684 A DD26704684 A DD 26704684A DD 26704684 A DD26704684 A DD 26704684A DD 255063 A3 DD255063 A3 DD 255063A3
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Eberhard Paulig
Uwe Gensch
Ulrich Muench
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Univ Dresden Tech
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34Testing dynamo-electric machines

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Bewertung des Buerstenfeuers von Kommutatormaschinen bei der Pruefung und/oder Ueberwachung der Maschine in der Herstellung oder beim Betrieb. Ziel der Erfindung ist es, eine objektive Beurteilung der Buerstenfeuerintensitaet von Kommutatormaschinen vornehmen zu koennen. Aufgabe der Erfindung ist es, die Selektion der das Buerstenfeuer kennzeichnenden Impulsfolgen zu verbessern. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass ein dem Stoerspannungspegel der Kommutatormaschine entsprechendes Signal an einem Mindestamplitudendetektor und ueber einen Pegelregler an einem Flankensteilheitsdetektor anliegt, die Ausgaenge der Detektoren an den Eingaengen einer Flipflop-Schaltung UND-verknuepft sind, der Flipflop-Schaltung Mittel zur Auswertung und Anzeige nachgeschaltet sind und dass zwischen dem Pegelregler und der Flipflop-Schaltung ausserdem ein Impulsdauersignaldetektor geschaltet ist, wobei der andere Ausgang der Flipflop-Schaltung ueber eine Verzoegerungsschaltung auf den Impulsdauersignaldetektor zurueckgefuehrt ist. Fig. 1The invention relates to a circuit arrangement for evaluating the brushfire of commutator machines in the testing and / or monitoring of the machine in the manufacture or during operation. The aim of the invention is to be able to make an objective assessment of the brush fire intensity of commutator machines. The object of the invention is to improve the selection of the Burst fire characterizing pulse trains. According to the invention, the object is achieved in that a signal corresponding to the surge voltage level of the commutator machine is applied to a minimum amplitude detector and via a level regulator to a slew rate detector, the outputs of the detectors are AND-connected to the inputs of a flip-flop circuit, the flip-flop circuit has means for evaluation and display are connected downstream and that between the level controller and the flip-flop circuit also a pulse duration signal detector is connected, wherein the other output of the flip-flop circuit is fed back via a Verzoegerungsschaltung to the pulse duration signal detector. Fig. 1

Description

-2- 255-2- 255

In dem Impulsdauersignaldetektor ist das Ausgangssignal des Pegelreglers über einen invertierenden Verstärker, einem Differenzierglied und über einen Spitzenwertgleichrichter sowie über ein weiteres Differenzierglied und einen weiteren Spitzenwertgleichrichter an einem ersten Differenzverstärker geschaltet. Der Ausgang des Differenzverstärkers liegt zusammen mit dem über einen weiteren Spitzenwertgleichrichter geschalteten Ausgangssignal des Pegelreglers an einem zweiten Differenzverstärker an. Mit dessen Ausgangssignal und dem Ausgangssignal des Pegelreglers wird mit einem Komparator das impulsdauersignal gebildet. Die Flipflop-Schaltung wird durch die Kriterien Mindestamplitude, Mindeststeilheit und Mindestimpulsbreite der Impulsfolgen gesteuert.In the pulse duration signal detector, the output signal of the level controller is connected via an inverting amplifier, a differentiating element and a peak value rectifier and via a further differentiating element and a further peak value rectifier to a first differential amplifier. The output of the differential amplifier, together with the output signal of the level regulator connected via a further peak rectifier, is applied to a second differential amplifier. With its output signal and the output signal of the level controller, the pulse duration signal is formed with a comparator. The flip-flop circuit is controlled by the criteria minimum amplitude, minimum slope and minimum pulse width of the pulse trains.

Die Schaltungsanordnung gewährleistet eine gute Selektion der das Bürstenfeuer kennzeichnenden Impulsfolgen aus dem Störspannungspegel der Kommutatormaschine bei vergleichsweise geringem schaltungstechnischem Aufwand.The circuit arrangement ensures a good selection of the brush fire characterizing pulse trains from the Störspannungspegel the commutator with comparatively little circuit complexity.

Ausführungsbeispielembodiment

In den Zeichnungen zeigenIn the drawings show

Fig. 1: ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, Fig.2: ein Blockschaltbild des Impulsdauersignaldetektors.Fig. 1 is a block diagram of the circuit arrangement according to the invention, Fig.2 is a block diagram of the pulse duration signal detector.

Als Eingangssignal der Schaltung werden das dem Störspannungspegel der Kommutatormaschine entsprechende Eingangssignal E-, und ein darauf abgeleitetes, über einen Pegelregler 1 auf konstanten Maximalwert ausgeregeltes Eingangssignal E2, verwendet. Das Ausgangssignal einer Flipflop-Schaltung 3 entspricht der Lichtbogenbrenndauer der Einzellichtbögen des Bürstenfeuers und wird durch drei Kriterien beeinfußt. Als erstes Kriterium wird die Mindestamplitude Uampi des Störspannungspegels verwendet. Dieses Signal wird unter Verwendung einer Differenzierschaltung mit nachgeschaltetem Komparator in einem Mindestamplitudendetektor 19 aus dem Eingangssignal Ei abgeleitet. Als zweites Kriterium wird die Mindeststeilheit Ufi der Vorderflanke der im Störspannungspegel auftretenden Impulse verwendet. Dieses Signal wird in einem Flankensteilheitsdetektor 18 aus dem Ausgangssignal E2 des Pegelreglers 1 abgeleitet. Die beiden Detektoren sind mit einer Referenzspannung Uref beaufschlagt. Mit einem als drittes Kriterium gebildeten Impulsdauersignal U; wird die Flipflop-Schaltung 3 gesetzt und rückgesetzt. Das Signal U, wird in einem Impulsdauersignaldetektor 17 von einem Komparator 8 aus dem Vergleich des Eingangssignales E2 mit einem Signal gebildet, das von einem Differenzverstärker 9 aus der Differenz des über einen Spitzenwertgleichrichter 11 in seiner Rückflanke verzögerten Eingangssignales E2 und dem der Impulsdauer entsprechenden Ausgangssignal eines Differenzverstärkers 10 gebildet wird. Unter Verwendung eines Differenziergliedes 14 mit nachgeschaltetem Spitzenwertgleichrichter 12 wird die aufsteigende Impulsflanke gespeichert. Die Speicherung der abfallenden Impulsflanke erfolgt in analoger Weise durch das Differenzierglied 15 mit nachgeschaltetem Spitzenwertgleichrichter 13. Das Signal E2 wird dem Differenzierglied 15 über einen invertierenden Verstärker 2 zugeführt. Mit dem Differenzverstärker 10 wird aus dem Vergleich der gespeicherten Impulsflanken der Impuls in seiner Dauer abgebildet, wobei die Eingänge des Differenzverstärkers 10 in ihrer Verstärkung unterschiedlich bewertet werden. Mit dem negierten Ausgangssignal der Flipflop-Schaltung werden über eine Verzögerungsschaltung 16 die Spitzenwertgleichrichter 12 und 13 zurückgesetzt. Es werden nur Impulse selektiert, deren Impulsbreite innerhalb der Haltezeit der Spitzenwertgleichrichter liegt. Die im Blockschaltbild dargestellte und vorstehend beschriebene Schaltung bewertet die im Störspannungspegel auftretenden positiven Impulse. Die Bewertung negativer Impulse erfolgt durch einen gleichartig aufgebauten Meßkanal, dessen Eingangssignale negiert werden.As input signal of the circuit, the input voltage E- corresponding to the noise voltage level of the commutator machine and an input signal E 2 derived therefrom, which is regulated by a level regulator 1 to a constant maximum value, are used. The output signal of a flip-flop circuit 3 corresponds to the arc burning time of the individual light arcs of the brush fire and is influenced by three criteria. The first criterion used is the minimum amplitude Uampi of the interference voltage level. This signal is derived from the input signal Ei using a differential circuit with a downstream comparator in a minimum amplitude detector 19. As a second criterion, the minimum slope Ufi of the leading edge of the pulses occurring in the noise voltage level is used. This signal is derived in a slew rate detector 18 from the output signal E 2 of the level controller 1. The two detectors are subjected to a reference voltage U ref . With a pulse duration signal U formed as a third criterion; the flip-flop circuit 3 is set and reset. The signal U, is formed in a pulse duration signal detector 17 by a comparator 8 from the comparison of the input signal E 2 with a signal from a difference amplifier 9 via a peak rectifier 11 in its trailing edge delayed input signal E 2 and corresponding to the pulse duration Output signal of a differential amplifier 10 is formed. Using a differentiator 14 followed by peak rectifier 12, the rising pulse edge is stored. The storage of the falling pulse edge is carried out in an analogous manner by the differentiator 15 with downstream peak value rectifier 13. The signal E 2 is supplied to the differentiator 15 via an inverting amplifier 2. With the differential amplifier 10, the pulse is mapped in duration from the comparison of the stored pulse edges, wherein the inputs of the differential amplifier 10 are rated differently in their gain. With the negated output signal of the flip-flop circuit, the peak value rectifier 12 and 13 are reset via a delay circuit 16. Only pulses whose pulse width lies within the hold time of the peak value rectifier are selected. The circuit shown in the block diagram and described above evaluates the positive pulses occurring in the Störspannungspegel. The evaluation of negative pulses is carried out by a similarly constructed measuring channel whose input signals are negated.

Sofern bedingt durch Bauart und Betriebszustand der Kommutatormaschine im Störspannungspegel das Bürstenfeuer kennzeichnende positive und negative Impulsfolgen auftreten können, ist ein zweikanaliger Aufbau der Schaltung notwendig. Der Flipflop-Schaltung 3 sind Mittel zur Auswertung 20 und Anzeige 21 nachgeschaltet. Als Auswertung wird eine digitale Tastverhältnisbildung verwendet. Die Anzeige erfolgt über Ziffern. Über eine entsprechende Schnittstelle kann die Schaltungsanordnung zur Regelung und Überwachung von Kommutatormaschinen sowie zum Maschinenschutz verwendet werden.If, due to the design and operating state of the commutator machine in the Störspannungspegel the brush fire characterizing positive and negative pulse sequences can occur, a two-channel structure of the circuit is necessary. The flip-flop circuit 3 are followed by means for evaluation 20 and display 21. As evaluation, a digital duty cycle is used. The display is made via numbers. Via a corresponding interface, the circuit arrangement can be used for regulating and monitoring commutator machines and for machine protection.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zur Bewertung des Bürstenfeuers von Kommutatormaschinen, bei der ein dem Störspannungspegel der Kommutatormaschine entsprechendes Signal an einem Mindestamplitudendetektor (19) und über einen Pegelregler (1) an einem Flankensteilheitsdetektor (18) anliegt, die Ausgänge der Detektoren an den Eingängen einer Flipflop-Schaltung (3) UND-verknüpft sind, der Flipflop-Schaltung Mittel zur Auswertung (20) und Anzeige (21) nachgeschaltet sind, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Pegelregler (1) und der Flipflop-Schaltung (3) außerdem ein Impulsdauersignaldetektor (17) geschaltet ist, wobei der andere Ausgang der Flipflop-Schaltung (3) über eine Verzögerungsschaltung (16) auf den Impulsdauersignaldetektor (17) zurückgeführt ist.1. Circuit arrangement for evaluating the brush fire of commutator machines, in which a signal corresponding to the interference voltage level of the commutator machine is applied to a minimum amplitude detector (19) and via a level regulator (1) to a slew rate detector (18), the outputs of the detectors at the inputs of a Flipflop- Circuit (3) are AND-linked, the flip-flop circuit means for evaluation (20) and display (21) are connected downstream, characterized in that between the level controller (1) and the flip-flop circuit (3) also a pulse duration signal detector (17 ), wherein the other output of the flip-flop circuit (3) via a delay circuit (16) is fed back to the pulse duration signal detector (17). 2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in dem Impulsdauersignaldetektor (17) das Ausgangssignal des Pegelreglers (Düber einen invertierenden Verstärker (2), einem Differenzierglied (15) und einen Spitzenwertgleichrichter (13) sowie über ein weiteres Differenzierglied (14) und einen weiteren Spitzenwertgleichrichter (12) an einem ersten Differenzverstärker (10), über einen weiteren Spitzenwertgleichrichter (11) gemeinsam mit dem Ausgang des ersten Differenzverstärkers (10) an einem zweiten Differenzverstärker (9) und gemeinsam mit dem Ausgang des zweiten Differenzverstärkers (9) an einem Komparator (8) anliegt, wobei an den Spitzenwertgleichrichter (12,13) das Ausgangssignal einer Verzögerungsschaltung (16) anliegt.2. The circuit arrangement according to item 1, characterized in that in the pulse duration signal detector (17), the output of the level controller (Düber an inverting amplifier (2), a differentiator (15) and a peak rectifier (13) and a further differentiating element (14) and a further peak value rectifier (12) at a first differential amplifier (10), via a further peak value rectifier (11) together with the output of the first differential amplifier (10) to a second differential amplifier (9) and together with the output of the second differential amplifier (9) a comparator (8) is applied, wherein the peak value rectifier (12,13), the output signal of a delay circuit (16) is applied. Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Bewertung des Bürstenfeuers von Kommutatormaschinen bei der Prüfung und/oder Überwachung der Maschine in der Herstellung oder beim Betrieb.The invention relates to a circuit arrangement for evaluating the brush fire of commutator in the testing and / or monitoring of the machine in the manufacture or during operation. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Die zur objektiven Beurteilung derBürstenfeuerintensitätvon Kommutatormaschinen bekannten Lösungen beruhen auf der Erfassung und Bewertung des der Ankerspannung oder dem Ankerstrom der Kommutatormaschine überlagerten elektrischen Störpegels. Unter einer Vielzahl von Lösungen zur objektiven Beurteilung derBürstenfeuerintensitätvon Kommutatormaschinen ist eine Lösung bekannt, bei der eine elektrische Torschaltung in Abhängigkeit von Amplitude und Steilheit der Vorderflanke der im Störspannungspegel enthaltenen Impulsfolgen betätigt und der hinter der Torschaltung auftretende Ausschnitt des Störspannungsverlaufs zur Anzeige gebracht wird. Positive und negative Impulse werden durch zweikanaligen Aufbau der Meßschaltung getrennt bewertet, wobei beide Kanäle gegenseitig elektronisch verriegelt werden. Nachteilig ist, daß einerseits die Selektionskriterien in Abhängigkeit von der Bauart der Kommutatormaschine abgestimmt werden müssen und andererseits die Selektion der dem Bürstenfeuer zugeordneten Anteile des Störpegels nicht in jedem Fall eindeutig ist, da entsprechend dem zweikanaligen Aufbau auch die Rückflanken der Impulse zur Auslösung des in seiner Priorität entgegengesetzten Kanales führen können.The solutions known for objectively assessing the brush firing intensity of commutator machines are based on the detection and evaluation of the electrical noise level superimposed on the armature voltage or armature current of the commutator machine. Among a variety of solutions for objectively assessing the brush firing intensity of commutator machines, a solution is known in which an electric gate is operated in response to the amplitude and slope of the leading edge of the pulse trains contained in the noise voltage level and the section of the noise voltage profile occurring behind the gate circuit is displayed. Positive and negative pulses are evaluated separately by two-channel design of the measuring circuit, both channels are mutually locked electronically. The disadvantage is that on the one hand the selection criteria must be adjusted depending on the type of commutator and on the other hand, the selection of the brush fire assigned shares of the noise level is not unique in any case, as according to the two-channel structure and the trailing edges of the pulses to trigger the in his Priority opposite channel can lead. Andere Lösungen werten das hochfrequente Rauschen des Bürstenfeuers aus (DE-OS 3226169 und JP 58140653). Der schaltungstechnische Aufwand ist erheblich. Die für die Messung notwendige Antenne muß gut geschirmt im Gehäuse untergebracht werden. Die vom Maschinentyp abhängigen Ausbreitungsbedingungen für die elektromagnetischen Wellen erfordern eine Anpassung des Meßsystems an den Maschinentyp.Other solutions evaluate the high-frequency noise of the brush fire (DE-OS 3226169 and JP 58140653). The circuit complexity is significant. The antenna required for the measurement must be well shielded housed in the housing. The machine-type propagation conditions for the electromagnetic waves require an adaptation of the measuring system to the machine type. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, eine objektive Beurteilung der Bürstenfeuerintensität von Kommutätormaschinen unabhängig vom Maschinentyp mit geringem schaltungstechnischem Aufwand vornehmen zu können.The aim of the invention is to make an objective assessment of the brush fire intensity of commutator regardless of the machine type with little circuit complexity. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Aufgabe der Erfindung ist es, die Selektion der das Bürstenfeuer kennzeichnenden Impulsfolgen aus dem Störspannungspegel der Kommutatormaschine zu verbessern.The object of the invention is to improve the selection of the pulse characterizing the brush fire impulse voltage level of the commutator. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein dem Störspannungspegel der Kommutatormaschine entsprechendes Signal an einem Mindestamplitudendetektor und über einen Pegelregler an einem Flankensteilheitsdetektor anliegt, die Ausgänge der Detektoren an den Eingängen einer Flipflop-Schaltung UND-verknüpft sind, der Flipflop-Schaltung Mittel zur Auswertung und Anzeige nachgeschaltet sind und daß zwischen dem Pegelregler und der Flipflop-Schaltung außerdem ein Impulsdauersignaldetektor geschaltet ist, wobei der andere Ausgang der Flipflop-Schaltung über eine Verzögerungsschaltung auf den Impulsdauersignaldetektor zurückgeführt ist.According to the invention, the object is achieved in that a signal corresponding to the Störspannungspegel the commutator machine at a minimum amplitude detector and a level controller is applied to a slew rate detector, the outputs of the detectors at the inputs of a flip-flop circuit AND-linked, the flip-flop circuit means for evaluation and display are connected and that between the level controller and the flip-flop circuit also a pulse duration signal detector is connected, wherein the other output of the flip-flop circuit is fed back via a delay circuit to the pulse duration signal detector.
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