Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.09.1973 Opis patentowy opublikowano: 12.08.1975 73188 KI. 21d1,67/05 MKP H02k 5/l^f ;*J3LJOT£KA Twórcy wynalazku: Romuald Kuna, Zygmunt Gwardys, Zbigniew Do¬ manski Uprawniony z patentu tymczasowego: Zaklady Radiowe im. M. Kasprzaka, Warszawa (Polska) Sposób ustawienia optymalnej komutacji silników pradu stalego oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób ustawienia optymalnej komutacji silników pradu stalego oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu.Znane silniki pradu stalego posiadajace z racji swej budowy szczotki i komutator, wymagaja ustawienia, komutacji, to znaczy takiego ustawienia polozenia szczotek wzgledem elementu wytwarzaja¬ cego pole wzbudzenia, którym sa bieguny magne¬ sów w stojanie, aby zapewnic jak najwieksza sprawnosc. Dotychczas do ustawienia prawidlowej komutacji stosowano miernik pradu jako wskaznik poboru pradu przy biegu luzem silnika, ustawiajac tak komutacje aby pobór pradu osiagal minimum.Ustawienie prawidlowej komutacji silnika polega na wzajemnym przemieszczaniu katowym szczotek wzgledem biegunów magnesu w stojanie. W znanej metodzie silnik jest wlaczony szeregowo z miliam- peromierzem i jest zasilany napieciem stalym. Prze¬ mieszczajac szczotki tego silnika wzgledem biegu¬ nów magnesu w stojanie pole wzbudzenia osiaga minimum pradu pobieranego przez silnik, co odpo¬ wiada optymalnemu ustawieniu komutacji.Pomimo tego, ze znany sposób ustawienia komu¬ tacji jest bardzo prosty, to jednak stosowanie go nastrecza duze trudnosci. Poniewaz silnik obraca sie ruchem niewymuszonym, pobierany przez silnik prad uzalezniony jest zarówno od prawidlowo usta¬ wionej komutacji jak równiez od momentu tarcia w lozyskach. W sposobie ustawiania komutacji prad wskazywany przez miliamperomierz zalezy od usta- 30 2 wienia wzajemnego szczotek i biegunów w stojanie, jak równiez od oporów tarcia miedzy osia silnika i lozyskami oraz oporów tarcia pomiedzy szczotkami i komutatorem. Poniewaz opory tarcia sa wielkoscia przypadkowa, zmienna w procesie ustawiania komu¬ tacji i wynikaja z nieuniknionych niedokladnosci wykonania poszczególnych elementów silnika maja¬ cych wplyw na opór tarcia, wylapywanie minimum pradu jest niedokladne i uciazliwe.Innym waznym parametrem okreslajacym silnik pradu stalego jest wielkosc sily przeciwelektromo- torycznej, która osiaga maksimum przy optymal¬ nym ustawieniu komutacji. Ustawienie maksimum wartosci sily przeciwelektromotorycznej jest ze zna¬ nych przyczyn tak samo malo dokladne i uciazliwe w praktyce jak ustawienie minimum wartosci pradu.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wad i nie¬ dogodnosci znanych sposobów przez opracowanie sposobu i urzadzenia do umozliwienia szybkiego i dokladnego ustawienia optymalnej komutacji w silnikach pradu stalego.Cel ten osiagnieto przez opracowanie sposobu ustawiania optymalnej komutacji w silnikach pradu stalego w ten sposób, ze wymusza sie obroty bada¬ nego silnika, który pracuje jako pradnica i indukuje w swoim uzwojeniu sile elektromotoryczna E. Na¬ stepnie sile elektromotoryczna E doprowadza sie poprzez zespól zestyków do oscyloskopu, natomiast poprzez pokrecanie stojanem badanego silnika wzgledem nieruchomej pokrywy ze szczotkami lub 73 18873 188 3 odwrotnie, uzyskuje sie takie ustawienie katowe szczotek wzgledem stojana badanego silnika, ze na ekranie oscyloskopowym uzyskuje sie wlasciwy przebieg sily elektromotorycznej E. W chwili od¬ czytania na ekranie oscyloskopu wlasciwego prze¬ biegu sily elektromotorycznej E laczy sie trwale nieruchoma pokrywe silnika ze stojanem za pomoca pokrywy plyty z wkladka saterujaca.Urzadzenie do stosowania sposobu zawiera silnik napedowy polaczony za pomoca kola pasowego z ze¬ spolem ustalajaco-mocujacym, w którym jest umieszczony badany silnik polaczony poprzez ze¬ spól zestyków z oscyloskopem.Sposób i urzadzenie do ustawiania optymalnej komutacji w silnikach pradu stalego wedlug wyna¬ lazku pozwala na szybkie i dokladne okreslenie op¬ tymalnego kata komutacji, dzieki wyeliminowaniu wplywu na pomiar zmiennych momentów tarcia w lozyskach silnika, jak równiez uzyskania malych rozrzutów sily elektromotorycznej E przy maksy¬ malnej wartosci jej wielkosci nominalnej. Oprócz wspomnianych zalet ustawianie optymalnej komu¬ tacji na przyrzadzie wedlug wynalazku pozwala na wstepna selekcje i eliminacje wadliwych silników posiadajacych okreslone wady jak: mimosrodowe osadzenie wirnika w stosunku do stojana lub asy¬ metrie biegunów magnesu, nieprostopadlosc komu¬ tatora wzgledem osi wirnika, odrywanie sie szczo¬ tek od plaszczyzny komutatora, przeciwny do za¬ kladanego kierunek obrotów wirnika, co przy do¬ tychczasowych metodach ustawiania na minimum poboru pradu przy biegu jalowym jest zupelnie nie¬ mozliwe.Przyrzad wedlug wynalazku umozliwia po usta¬ wieniu optymalnej komutacji natychmiastowe po¬ laczenie pokrywy silnika ze stojanem na tym sa¬ mym stanowisku bez koniecznosci przenoszenia ba¬ danego silnika z ustawiona komutacja, co eliminuje niebezpieczenstwo zmiany katowej szczotek wzgle¬ dem stojana w czasie transportu.Przyklad wykonania przyrzadu do stosowania sposobu wedlug wynalazku jest przedstawiony na rysunkach na których fig. 1 przedstawia widok urzadzenia, fig. 2 — przekrój zespolu ustalajaco-mo- cujacego wspomnianego urzadzenia, a fig,3, 4, 5, 6, 7 i 8 przyklady odczytu na ekranie oscyloskopu po¬ szczególnych faz ustawiania komutacji i wykrytych wad badanych silników.Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wyna¬ lazku posiada silnik napedowy 1, zespól ustalajacy- mocujacy 2 w którym jest umieszczony badany sil¬ nik 3 polaczony poprzez zespól zestyków 4 z oscylo¬ skopem 5.W podstawie zespolu ustalajaco-mocujacego znaj¬ duje sie obrotowo ulozyskowane gniazdo 6, nad któ¬ rym na slupach prowadzacych 8 i na kolnierzach 9 umieszczona jest plyta wsporcza 10 z wkladka ste¬ rujaca 11. Przez otwory plyty 10 przechodza prowad¬ nice 12 jednym koncem oparte na podstawie zes¬ polu 2 a na drugim ich koncu na sprezynach 13 umieszczona jest plyta 14 wraz z umocowanym w niej amortyzatorem 15, wewnatrz którego na lozy¬ skach 16 jest obrotowo ulozyskowany walek sprze¬ gajacy 17. Na slupach prowadzacych 8 znajduje sie plyta dociskowa 18. W urzadzeniu widoczny jest 4 równiez silnik 3 wraz z pokrywa ze szczotkami 19.Sposób ustawiania optymalnej komutacji silników pradu stalego w urzadzeniu wedlug wynalazku prze¬ biega w nastepujacy sposób. Badany silnik 3 umiesz¬ cza sie w gniezdzie 6 ulozyskowanym obrotowo w podstawie przyrzadu, a nastepnie unieruchamiamy go wzgledem gniazda 6. Wyprowadzenia silnika 3 poprzez zespól zestyków 4 podlaczamy do oscylo¬ skopu 5. Teraz nastepuje opuszczenie plyty 14 wraz z amortyzatorem 15, który unieruchamia pokrywe ze szczotkami 19 badanego silnika 3.W trakcie opuszczania plyty 14 nastepuje równo¬ czesnie sprzegniecie osi silnika 3 z silnikiem nape¬ dowym 1 poprzez walek sprzegajacy 17 i kolo pa¬ sowe 7. Zadane obroty silnika napedowego 1 zasila¬ nego z sieci pradem zmiennym 220V przenoszone sa na os badanego silnika 3 poprzez kolo pasowe 7 i walek sprzegajacy 17 powoduja ze silnik badany 3 majac wymuszone obroty pracuje jako pradnica i indukuje w uzwojeniu sile elektromotoryczna E, która jest doprowadzana do oscyloskopu 5 poprzez zespól zestyków 4.Przebieg tej sily elektromotorycznej E rejestro¬ wany w sposób ciagly na ekranie oscyloskopu 5 uzalezniony jest od polozenia katowego szczotek przymocowanych do pokrywy 19 wzgledem stojana silnika 3. Optymalna komutacje ustawiamy pokre¬ cajac ruchomym gniazdem 6 z nieuruchomionym w nim silnikiem badanym 3 wzgledem pokrywy ze szczotkami 19, obserwujac równoczesnie na ek¬ ranie oscyloskopu 5 przebieg zmiennych napiec in¬ dukowanych w uzwojeniu silnika badanego 3. Po uzyskaniu prawidlowego obrazu na ekranie oscylo¬ skopu 5 przedstawionego na fig. 3, który odpowiada takiemu polozeniu katowemu szczotek 19 wzgledem stojana silnika 3, które zapewnia najwieksza spraw¬ nosc, nastepuje trwale polaczenie pokrywy ze szczot¬ kami 19 ze stojanem badanego silnika 3. Podczas saterowania nacisk na plyte 18 zostaje przeniesiony na plyte 10 poruszajaca sie na prowadnicach 12.Podczas nacisku plyty 10 z wkladka saterujaca 11 na unieruchomiona pokrywe ze szczotkami 19 na¬ stepuje trwale polaczenie pokrywy 19 ze stojanem badanego silnika 3 w czasie przebiegu obserwacji obrazu na oscyloskopie 5.Jednoczesnie stwierdzono, ze oscyloskopowy spo¬ sób ustawienia optymalnej komutacji pozwala na najbardziej precyzyjne i latwe ustawienie komu¬ tacji, co pozwala przy narzuconej tolerancji na sile elektromotoryczna silnika, zmniejszyc procent bra¬ ków, a oprócz tego sposób wedlug wynalazku po¬ zwala na eliminowanie zlych silników z podaniem przyczyn ich nieprawidlowego dzialania wynikaja¬ cego z wadliwego montazu.Obserwujac ekran oscyloskopu 5 w czasie usta¬ wiania komutacji mozna w badanym silniku wykryc jednoczesnie szereg nieprawidlowosci, które sa przedstawione na rysunkach. Fig. 4. przedstawia niejednakowe pole wzbudzenia poszczególnych bie¬ gunów magnetycznych lub mimosrodowosc osadze¬ nia wirnika w stosunku do stojana. Fig. 5 przed¬ stawia wade wirnika, w którym szczotki umieszczo¬ ne sa w ten sposób, ze ich konce wspólpracujace z komutatorem nie leza na prostej przechodzacej przez os silnika. Fig 6 przedstawia wade — przerwe 10 15 10 25 30 ;^5 40 45 50 05 0073 188 w jednej z sekcji wirnika. Natomiast na fig 7 i 8 pokazano przebiegi oscyloskopowe napiec induko¬ wanych w silnikach o niewlasciwie ustawionej ko¬ mutacji.W urzadzeniu do stosowania sposobu wedlug wy¬ nalazku oprócz prawidlowo ustawionej komutacji dodatkowo wykrywa sie wady silników, co pozwala na eliminowanie zlych silników przed koncowym ich montazem w urzadzeniach w których maja za¬ stosowanie. PL PL