RU2769257C1 - Способ диагностирования автомобильных генераторов по спектру выходного напряжения - Google Patents
Способ диагностирования автомобильных генераторов по спектру выходного напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2769257C1 RU2769257C1 RU2021113596A RU2021113596A RU2769257C1 RU 2769257 C1 RU2769257 C1 RU 2769257C1 RU 2021113596 A RU2021113596 A RU 2021113596A RU 2021113596 A RU2021113596 A RU 2021113596A RU 2769257 C1 RU2769257 C1 RU 2769257C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output voltage
- generator
- automotive
- generators
- analyzing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
- G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к диагностической технике и может быть использовано для диагностирования технического состояния автомобильных генераторов. Техническим результатом использования предлагаемого способа является возможность распознавания конкретных неисправностей автомобильных генераторов непосредственно на автомобиле на основе спектрального анализа выходного напряжения. Изобретение представляет собой способ диагностирования автомобильных генераторов по спектру выходного напряжения, заключающийся в получении и анализе осциллограмм выходного напряжения с помощью осциллографа, отличающийся тем, что осциллограмма напряжения, снятого с силового выхода генератора, раскладывается с помощью быстрого преобразования Фурье на гармонические составляющие, а при анализе спектра выходного напряжения используют базу данных, в которой установлено соответствие между наличием и числом дробных гармоник выходного напряжения и конкретной неисправностью автомобильного генератора. 14 ил.
Description
Изобретение относится к диагностической технике и может быть использовано для определения технического состояния автомобильных генераторов.
Известно устройство для определения неисправности автомобильного генератора (JP 3833600) путем анализа характеристик волны пульсации напряжения. При помощи вольтметра определяется выходное напряжения генератора, а также период волны и размах пульсации. Определение технического состояния производится в несколько этапов: на первом этапе определяется период волны пульсаций, это позволяет определить неисправность статора. На втором этапе определяется разница между периодом волны на данном цикле и предыдущем, это позволяет установить неисправность выпрямителя. На третьем этапе устанавливается разница между средним напряжением на выходе генератора и напряжением в данный момент. Превышение этой разницы выше нормы говорит об отказе регулятора напряжения. Недостаток данного метода состоит в необходимости использования вычислительной аппаратуры с соответствующим программным обеспечением.
Известен метод и устройство для диагностирования выпрямительного блока автомобильного генератора переменного тока (US 4178546), в котором определение неисправности одного или нескольких диодов основывается на измерении частоты гармоник посредством фильтрации выпрямленного напряжения. Недостатком подобного способа является конструктивная сложность устройства, а также возможность определения неисправностей только выпрямительного блока автомобильного вентильного генератора.
Известно устройство и метод идентификации технического состояния автомобильного генератора (US 6862504) путем сравнения выходного напряжения и размаха пульсаций, характеризующих работу генератора при различных внешних условия, в частности при разных значения частоты вращения коленчатого вала. При возникновении несоответствия рабочих параметров генератора с внешними факторами генератор определяется как неисправный. Недостаток данного метода состоит в том, что не устанавливается, какая конкретно неисправность возникла.
Известно устройство и метод определения неисправности фазы автомобильного генератора по его фазовым выходным сигналам (US 5252926). При определении технического состояния генератора устанавливается значение напряжения генератора, размаха его пульсаций. Путем сравнения полученных параметров с допустимыми устанавливается неисправность фаз статора. Недостаток данного метода состоит в том, что определяется техническое состояние всего лишь одного элемента и не осуществляется идентификации неисправности в случае ее присутствия. Устройство просто сообщает о том, что фаза статора вышла из строя.
Известен метод и устройство определения короткого замыкания диодного моста (US 9431941) которое определяет неисправности выпрямителя автомобильного генератора путем определения напряжения и силы тока на обмотке возбуждения и периода пульсаций. Для каждой неисправности характерен свой период пульсации напряжения. Соответственно если пульсация тока в обмотке совпадает с пульсацией, характерной для определенной неисправности, генератор считается как неисправный.
В работе «Health Monitoring and Fault Detection of Claw-pole Generators» Siwei Cheng установил, что различные неисправности генератора можно соотнести с возникновением соответствующей гармонической составляющей. Однако автором рассмотрена лишь часть неисправностей системы электроснабжения автомобиля (дефекты приводного ремня, эксцентриситет ротора, неисправности подшипников).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ определения неисправностей автомобильных вентильных генераторов с помощью осциллографа (RU 2692403) путем анализа формы осциллограмм выходного напряжения. Отличительной особенностью данного способа является возможность оперативного определения технического состояния автомобильных генераторов непосредственно на автомобиле на основе использования базы данных, в которой установлено соответствие между формой осциллограммы, конкретной неисправностью автомобильного генератора и стадией ее развития.
Недостатком прототипа можно считать недостаточную информативность осциллограмм в начальной стадии развития неисправностей (фиг. 1), что не позволяет достоверно конкретизировать неисправность автомобильного генератора.
Техническим результатом использования предлагаемого способа является возможность распознавания конкретных неисправностей автомобильных генераторов непосредственно на автомобиле на основе спектрального анализа выходного напряжения.
Указанный технический результат достигается тем, что для определения неисправностей предлагается снимать осциллограммы на силовом выходе автомобильного генератора (фиг. 2). Для определения конкретных неисправностей предлагается разложить полученную осциллограмму с помощью быстрого преобразования Фурье на гармонические составляющие и сопоставлять с набором гармоник, соответствующим характерным неисправностям автомобильных генераторов, приведенным на фиг. 4 - фиг. 9.
Фиг. 1 Недостаточная информативность осциллограмм выходного напряжения
Фиг. 2 Способ диагностирования автомобильных генераторов по спектру выходного напряжения
Фиг. 3 Спектр работоспособного генератора
Фиг. 4 Обрыв диода выпрямителя
Фиг. 5 Короткое замыкание диода выпрямителя
Фиг. 6 Межфазное замыкание обмотки статора
Фиг. 7 Обрыв фазы статора
Фиг. 8 Межвитковое замыкание фазы статора
Фиг. 9 Замыкание обмотки статора на корпус
Проведение проверки выполняется в следующей последовательности: осуществляют запуск двигателя автомобиля; присоединяют положительный щуп переносного осциллографа (PS) к силовому выводу генератора (B+), отрицательный щуп осциллографа - к отрицательной клемме аккумуляторной батареи; включают переносной осциллограф и фиксируют осциллограмму выходного напряжения генератора; используя встроенную в осциллограф функцию разложения сигнала в ряд Фурье (БПФ - быстрое преобразование Фурье) преобразуют осциллограмму выходного напряжения генератора в набор гармонических составляющих; записывают полученную амплитудо-частотную характеристику в память осциллографа, либо на подключенный к нему flash-накопитель.
Полученные амплитудо-частотные характеристики анализируются на предмет наличия дробных гармоник 
, располагающихся между нулевой 
и первой 
, (фиг. 4 - фиг. 8). Частота дробных гармоник определяется по формуле (1).
где f - частота гармоники, Гц;
k - порядковый номер гармоники, k = 1, 2 … 5;
n - частота вращения коленчатого вала автомобильного двигателя, 1/мин;
i - передаточное отношение шкив генератора - шкив двигателя.
Поскольку в спектре работоспособного генератора (фиг. 3) дробные гармоники отсутствуют, то их наличие позволяет вынести заключение о техническом состоянии автомобильного генератора, и о том, какую конкретно неисправность он имеет.
Таким образом, по сравнению с прототипом, заявленный способ диагностирования автомобильных генераторов повышает точность определения технического состояния на основе анализа спектра выходного напряжения и обеспечивает возможность конкретизации характерных неисправностей генераторов.
Claims (1)
- Способ диагностирования автомобильных генераторов по спектру выходного напряжения, заключающийся в получении и анализе осциллограмм выходного напряжения с помощью осциллографа, отличающийся тем, что осциллограмма напряжения, снятого с силового выхода генератора, раскладывается с помощью быстрого преобразования Фурье на гармонические составляющие, а при анализе спектра выходного напряжения используют базу данных, в которой установлено соответствие между наличием и числом дробных гармоник выходного напряжения и конкретной неисправностью автомобильного генератора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021113596A RU2769257C1 (ru) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | Способ диагностирования автомобильных генераторов по спектру выходного напряжения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021113596A RU2769257C1 (ru) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | Способ диагностирования автомобильных генераторов по спектру выходного напряжения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2769257C1 true RU2769257C1 (ru) | 2022-03-29 |
Family
ID=81076082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021113596A RU2769257C1 (ru) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | Способ диагностирования автомобильных генераторов по спектру выходного напряжения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2769257C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2814117C1 (ru) * | 2023-10-11 | 2024-02-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Способ бортового контроля технического состояния системы электроснабжения и пуска автомобилей |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110093225A1 (en) * | 2009-10-20 | 2011-04-21 | Ramesh P E | Method of making frequency domain measurements on a time domain instrument |
| RU2518597C2 (ru) * | 2008-12-19 | 2014-06-10 | Эском Холдингс Сок Лимитед | Способ и система мониторинга сигналов от вала вращающейся машины |
| WO2016144491A1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-15 | Siemens Energy, Inc. | Generator neutral ground monitoring device utilizing direct current component measurement and analysis |
| US9500710B2 (en) * | 2012-10-15 | 2016-11-22 | Siemens Energy, Inc. | Generator neutral ground monitoring system and method |
| RU2692403C1 (ru) * | 2018-10-17 | 2019-06-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Способ определения неисправностей автомобильных вентильных генераторов |
| US10539602B2 (en) * | 2016-04-05 | 2020-01-21 | Siemens Energy, Inc. | Active shaft grounding system with diagnostic waveform analysis |
| EP3787140A1 (en) * | 2019-08-28 | 2021-03-03 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Generator rotor turn-to-turn fault detection using fractional harmonics |
-
2021
- 2021-05-13 RU RU2021113596A patent/RU2769257C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2518597C2 (ru) * | 2008-12-19 | 2014-06-10 | Эском Холдингс Сок Лимитед | Способ и система мониторинга сигналов от вала вращающейся машины |
| US20110093225A1 (en) * | 2009-10-20 | 2011-04-21 | Ramesh P E | Method of making frequency domain measurements on a time domain instrument |
| US9500710B2 (en) * | 2012-10-15 | 2016-11-22 | Siemens Energy, Inc. | Generator neutral ground monitoring system and method |
| WO2016144491A1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-15 | Siemens Energy, Inc. | Generator neutral ground monitoring device utilizing direct current component measurement and analysis |
| US10539602B2 (en) * | 2016-04-05 | 2020-01-21 | Siemens Energy, Inc. | Active shaft grounding system with diagnostic waveform analysis |
| RU2692403C1 (ru) * | 2018-10-17 | 2019-06-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Способ определения неисправностей автомобильных вентильных генераторов |
| EP3787140A1 (en) * | 2019-08-28 | 2021-03-03 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Generator rotor turn-to-turn fault detection using fractional harmonics |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2814117C1 (ru) * | 2023-10-11 | 2024-02-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Способ бортового контроля технического состояния системы электроснабжения и пуска автомобилей |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zamudio-Ramirez et al. | Detection of winding asymmetries in wound-rotor induction motors via transient analysis of the external magnetic field | |
| CA2413043C (en) | Alternator testing method and system using ripple detection | |
| EA030515B1 (ru) | Системы и способы диагностики вспомогательного оборудования, связанного с двигателем | |
| CN104755947A (zh) | 用于基于阻抗分析的机电系统的诊断的方法 | |
| US20040260454A1 (en) | Vibro-acoustic engine diagnostic system | |
| Pons-Llinares et al. | Electric machines diagnosis techniques via transient current analysis | |
| WO2004113943A1 (en) | System and apapratus for vehicle electrical power analysis | |
| Çira et al. | A new approach to detect stator fault in permanent magnet synchronous motors | |
| Antonino-Daviu et al. | Detection of rotor faults via transient analysis of the external magnetic field | |
| Bessous et al. | Mechanical fault detection in rotating electrical machines using MCSA-FFT and MCSA-DWT techniques | |
| RU2769257C1 (ru) | Способ диагностирования автомобильных генераторов по спектру выходного напряжения | |
| Dogan et al. | Diagnosis of inter-turn faults based on fault harmonic component tracking in LSPMSMs working under nonstationary conditions | |
| Riera-Guasp et al. | Diagnosis of induction machines under non-stationary conditions: Concepts and tools | |
| Pastor-Osorio et al. | Misalignment and rotor fault severity indicators based on the transient DWT analysis of stray flux signals | |
| Vladimirovich | Fault diagnosis in automotive alternators based on the output voltage parameters | |
| Puzakov | Spectral Analysis of Output Voltage of the Automotive Alternator | |
| RU2692403C1 (ru) | Способ определения неисправностей автомобильных вентильных генераторов | |
| Memala et al. | Motor current signatures and their envelopes as tools for fault diagnosis. | |
| RU2745854C1 (ru) | Способ определения неисправностей автомобильных вентильных генераторов | |
| Yeolekar et al. | Outer race bearing fault identification of induction motor based on stator current signature by wavelet transform | |
| Seninete et al. | On the use of high-resolution time-frequency distribution based on a polynomial compact support kernel for fault detection in a two-level inverter | |
| KR101387428B1 (ko) | 차량의 발전기 맥동신호를 이용한 차량상태 검사 분석 방법 및 장치 | |
| Tsoumas et al. | A comparative study of induction motor current signature analysis techniques for mechanical faults detection | |
| Petushkov | Analysis of defects in the rotor asynchronous motor during start | |
| Bonart et al. | Enhancing End-of-Line Defect Classifications and Evaluating Early Testability for Inline Test Stands Using NVH Measurements |