Устройство для проверки генераторов и реле-регуляторов

Содержание

Содержание

Введение

Регламент. Справка патентно-информационных исследований

Анализ выбранных аналогов и обоснование прототипа

Матрица сравнительного анализа технических решений по критериям эффективности

Разработка функционально-физической схемы технического предложения

Описание технического предложения

Расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность конструкции

Заключение

Список использованных источников

Введение

Данная курсовая работа предполагает ознакомление с методикой анализа новизны и эффективности создаваемых технических предложений и включает в себя патентно-информационный поиск в фондах научной библиотеки, а также интернет ресурсов позволяющий производить патентный поиск. Результатом этой работы является возможность закрепления общетеоретических и практических навыков поиска новых технических решений.

Анализ предполагает поиск и предложение конкретных средств по модернизации и улучшению технических характеристик устройства. Процесс инженерного анализа состоит из ряда последовательных исследовательских и проектно-конструкторских операций, проведение которых осуществляется в следующем порядке:

определение физических принципов действия;

оценка достоинств и недостатков, определение доминирующих факторов (в наибольшей степени влияющих на возможность функционирования оборудования);

определение работоспособности отобранных вариантов устройств.

Выполнение курсовой работы, целью которой является усовершенствование устройства для проверки генераторов и реле-регуляторов;

установка должна иметь высокий показатель производительности;

установка должна быть универсальной, т.к. возможность использования ее уменьшит денежные затраты на оборудование;

должны быть минимальными трудозатраты при ремонте, т.к. от них зависит производительность.

После выполнения патентного поиска выбрали одно из устройств в качестве прототипа и на его основании спроектируем усовершенствованное оборудование. Изменения в устройстве должны повысить уровень проведения работ по поиску поломок генераторов и реле-регуляторов.

Процесс проектирования осуществляется в такой последовательности:

изучение чертежа изделия и структуры технологической операции, схем, характеристик и конструктивных особенностей установки;

анализ условий эксплуатации;

анализ существующих конструкций, используемых для аналогичного типа работ;

выбор оптимального варианта конструкции;

уточнение и обработка выбранного варианта конструкции, составление схем, выполнение расчетов элементов оборудования для усовершенствованных элементов, позволяющих доказать приемлемость выбранной конструкции и принципа работы данного оборудования. Графическое оформление установки.

Регламент, справка патентно-информационных исследований

После выдачи темы патентного исследования я провел предварительное исследование. Исследования проводились в ФИПС (федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам) по патентам и заявкам, позволяющим выявить страны и фирмы занимающиеся решением проблемы мойки колёс автомобилей.

Работы по патентным исследованиям были проведены в следующем порядке:

получение задания; разработка регламента поиска информации; поиск и отбор патентной и другой научно-технической информации, исследование технической литературы по данной теме; систематизация и анализ отобранной информации; обобщение результатов о патентных исследованиях.

После исследования был проанализирован каждый патент в отдельности и заполнена таблица по следующим пунктам: наименование объекта; вид охранного документа; страна патентообладатель; класс МПК; вид охранного документа; цель создания изобретения; сущность технического решения.

Анализ выбранных аналогов, обзор существующих конструкций и обоснование прототипа

На основании таблиц 1.3 и 1.4, и на основании показателей уровня развития технических решений выбрал 4 аналога, которые позволяют наиболее успешно осуществлять мойку автомобилей, и в которых имеется возможность для усовершенствования конструкции, это:

Аналог №1 - (Патент РФ № 2110421) – Устройство для проверки реле-регуляторов.

Соединенные параллельно источник постоянного тока 1 (например генератор Г6,5) и потенциометр 2, имеющий переменное сечение обмоток, плюс которых (у потенциометра это конец обмотки с меньшим сечением) соединен с клеммой Я испытываемого релерегулятора, а движок потенциометра соединен с корпусом реле-регулятора (клеммой К), предназначены для обеспечения типовых режимов работы схемы.

Вольтметр 3, подсоединенный между движком потенциометра и клеммой Я релерегулятора, предназначен для измерения регулируемого напряжения, которое определяется по формуле: Uр=Uо1,5 В, (1) где: Up - регулируемое напряжение, В;

Uo - напряжение размыкания шунтовой цепи генератора, которое определяется в момент прекращения прохождения тока через амперметр 6.

Сигнальная лампа 4, подсоединенная между клеммой К и клеммой З (защиты) релерегулятора, предназначена для соединения контактов реле защиты с корпусом через бортовую сеть машины.

Переключатель 5, подвижный контакт которого соединен с клеммой Ш релерегулятора, предназначен для подсоединения обмотки возбуждения генератора, первый неподвижный контакт соединен с клеммой Я релерегулятора, а второй неподвижный контакт через амперметр 6 и шунтовой реостат 7 соединен с минусом источника тока.

Аккумуляторная батарея 8, минус которой через выключатель 9 соединен с клеммой К релерегулятора, а плюс через амперметр с двухсторонней шкалой 10 соединен с клеммой В релерегулятора, обеспечивает создание обратного тока при падении напряжения в источнике с целью проверки ДМР.

Амперметр 10 предназначен для измерения тока нагрузки реле-регулятора.

Соединенные последовательно диод 11, предназначенный для исключения переполюсовки источника в случае возникновения обратного тока и вольтметр 12, предназначенный для измерения падения напряжения между клеммами Я и Б, плюс которых соединен с клеммой Я, а минус - с клеммой Б реле-регулятора.

В исходном состоянии движок потенциометра 2 находится в верхнем положении, подвижный контакт переключателя 5 находится в нейтральном положении, а выключатель 9 разомкнут.

Устройство работает следующим образом.

Для проверки защиты реле-регулятора подвижный контакт переключателя 5 соединяют с первым неподвижным контактом, замыкая цепь между клеммами Я и Ш испытываемого реле-регулятора. Затем перемещают движок потенциометра вниз, увеличивая напряжение на входе схемы защиты реле-регулятора до момента загорания лампы 4. При работоспособной схеме защиты лампа загорается при напряжении, соответствующем техническим условиям, которое замеряется вольтметром 3. После проверки параметра движок потенциометра 2 возвращают в исходное состояние.

Для проверки остальных параметров подвижный контакт переключателя соединяет с его вторым неподвижным контактом, подключая к клемме Ш, испытываемого релерегулятора, цепь шунтового реостата 7, в котором движком потенциометра по амперметру 6 устанавливают ток, соответствующий номинальному при работе реле-регулятора с управляемым генератором. Выключателем 9 замыкают цепь аккумуляторной батареи 8.

Для проверки превышения напряжения клеммы Я над напряжением клеммы Б в момент включения ДМР перемещают движок потенциометра 2 вниз и по вольтметру 12 определяют превышение напряжения при срабатывании (щелчке) ДМР и появлении тока заряда аккумуляторной батареи 8.

Для проверки регулируемого напряжения продолжают перемещение движка потенциометра 2 вниз и по вольтметру 3 определяют величину регулируемого напряжения в момент прекращения тока в цепи амперметра 6, используя формулу (1).

Для проверки обратного тока отключения ДМР перемещают движок потенциометра 2 вверх до появления разрядного тока аккумуляторной батареи 8 и в момент отключения (щелчка) ДМР определяют величину обратного тока по амперметру 10.

Для возврата в исходное положение движок потенциометра 2 устанавливают в верхнее положение, подвижный контакт переключателя 5 ставят в нейтральное положение, выключатель 9 размыкают.

Устройство позволяет проверять реле-регуляторы с ДМР, которые срабатывают при перепаде напряжений между источником тока и нагрузкой, а отключаются только при обратном токе, создаваемом активной нагрузкой, которой является аккумуляторная батарея. Совмещение функций нагрузки и источника тока получено не только применением аккумуляторной батареи, но и включением ее в цепь, отличную от прототипа. Кроме того, при таком подключении батареи потенциометр 2 выполняет две функции: при заряде батареи (прямом токе реле-регулятора) он имитирует источник регулируемого напряжения, а при разряде батареи он имитирует нагрузку, определяющую величину обратного тока реле-регулятора.

Предлагаемое устройство позволяет проверять любые типы реле-регулятора для генераторов постоянного тока напряжением 1328 В.

Формула изобретения

Устройство для проверки релерегуляторов, содержащее соединенные параллельно источник постоянного тока и потенциометр с переменным сечением обмотки, плюсовой вывод которых соединен с клеммой "Я" релерегулятора, предназначенной для подключения якоря генератора, движок потенциометра соединен с корпусом реле-регулятора через клемму "К", шунтовой реостат, один конец обмотки которого соединен с минусовым выводом источника, а другой конец через первый амперметр и переключатель соединен с клеммой "Ш" релерегулятора, предназначенной для подключения шунтовой обмотки генератора, вольтметр, подсоединенный между клеммами "Я" и "К" релерегулятора, второй амперметр, отличающееся тем, что между клеммой "Б" релерегулятора, предназначенной для подключения нагрузки генератора, и клеммой "К" последовательно соединены второй амперметр и аккумуляторная батарея, а между клеммой "К" и клеммой "З", предназначенной для подключения защиты генератора, подсоединена лампа.

Аналог №2 ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АСИНХРОННЫХ И СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ по патенту № 2136013

ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АСИНХРОННЫХ И СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Реферат:

Изобретение относится к устройствам для исследования параметров генераторов и может быть использовано при лабораторных и производственных испытаниях синхронных и асинхронных генераторов. Технический результат заключается в стабилизации частоты и скорости исследуемого генератора, для чего в регуляторе скорости приводного двигателя используется синхронизация напряжения исследуемого генератора. Стенд содержит переключатель режима синхронизации и блок управления силовым блоком приводного двигателя генератора. Блок управления реализует функцию фазоимпульсного управления силовым блоком и содержит узел синхронизации, с которым соединен выходными контактами переключатель режима синхронизации, который соединен входными контактами с сетью и выходом генератора. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для исследования параметров генераторов и может использоваться при лабораторных и производственных испытаниях синхронных и асинхронных генераторов.

Исследование электрических машин может быть выполнено одним из методов, рекомендованных в стандартах.

Эти известные схемы для исследования и испытания электрических машин имеют ряд существенных недостатков, заключающихся в том, что при исследовании необходимо вручную оператору поддерживать тот или другой параметр генератора. Схемы автоматического регулирования и управления часто не удовлетворяют требованиям по стабильности, качественным и стоимостным показателям (Справочник по автоматизированному электроприводу/ Под ред. В.А.Елисеева и А.В.Шаянского. -М.: Энергоатомиздат, 1983, с.241 - 260.).

Наиболее близким по техническому решению является стенд для испытания автотракторных генераторов по а. с. СССР N 1095116, G 01 R 31/34, от 30.05.84. Бюл.N 20

Известное устройство предназначено для проведения испытаний автотракторных генераторов, в частности для снятия токоскоростных характеристик.

Устройство содержит приводной двигатель генератора с блоком питания и управления, блок измерения частоты вращения, причем блок управления приводного двигателя выполнен в виде цифроаналоговой системы, вход которой присоединен к блоку задания напряжения.

При исследовании синхронных и асинхронных генераторов необходимо точно стабилизировать частоту. Особенно сложно этот процесс осуществить в асинхронных генераторах, так как их частота зависит от скольжения, а последнее от нагрузки генератора.

Недостатком данного устройства является невозможность обеспечить необходимые требования по синхронизации частоты в статических и динамических режимах.

Техническим решением предлагаемого изобретения является стабилизация частоты исследуемых генераторов в статических и динамических режимах.

Задача достигается, тем, что электрифицированный стенд для исследования асинхронных и синхронных генераторов, содержащий приводной двигатель генератора, силовой блок, блок управления, датчик скорости дополнительно содержит переключатель режима синхронизации, а блок управления реализует функцию фазоимпульсного управления и содержит аналого-цифровой преобразователь и узел синхронизации, причем приводной двигатель генератора механически связан с валом исследуемого генератора и датчиком скорости, при этом тиристоры силового блока соединены в трехфазную схему выпрямления, вход которой соединен с сетью, а выход "+" и "" с якорем приводного двигателя, переключатель режима синхронизации выходными контактами соединен с узлом синхронизации блока управления, а входными контактами с сетью и выходом исследуемого генератора, а выход датчика скорости соединен со входом аналого-цифрового преобразователя блока управления, сигналы управления последнего поступают на управляющие электроды тиристоров силового блока.

Новизна технического решения обусловлена введением переключателя режима синхронизации и реализации в блоке управления функции фазоимпульсного управления, содержащим аналого-цифровой преобразователь и узел синхронизации.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам неизвестна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо. Электрифицированный стенд используется для лабораторных исследований асинхронных и синхронных генераторов мощностью до 30 кВт на кафедре электрических машин и электропровода Кубанского ГАУ, а также в лаборатории ОГК Калужского завода "Трансмаш".

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена схема принципиальная электрифицированного стенда, а на фиг.2 - графики, поясняющие работу схемы.

Аналог №2 –(Патент РФ №2136013) - Электрифицированный стенд для исследования асинхронных и синхронных генераторов.

Аналог №3 (Патент РФ №2171998) - Устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в электрических катушках.

Аналог №4 (Паспорт стенда) - Стенд для контроля и ремонта электрооборудования Э 250.

Для каждого аналога приводится формула изобретения, схема, описание и принцип работы или действия.

Аналог №1 Устройство для проверки реле-регуляторов по патенту № 2110421

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ РЕЛЕ-РЕГУЛЯТОРОВ

Реферат:

Использование: средства для контроля технического состояния электрооборудования, для испытаний реле-регуляторов с дифференциально-минимальным реле (ДМР), использующихся в бортовой сети наземных транспортных средств. Сущность изобретения: предложенное устройство для проверки реле-регуляторов отличается от известных тем, что в основную электрическую цепь вместо нагрузочного реостата включена аккумуляторная батарея. Устройство позволяет проверять регулируемое напряжение, защиту релерегулятора, превышение напряжения клеммы Я над напряжением клеммы Б в момент включения ДМР, обратный ток отключения ДМР. 1 ил.

Изобретение относится к средствам контроля технического состояния электрооборудования, а точнее - к устройствам испытаний реле-регуляторов с дифференциально-минимальным реле (ДМР), использующихся в бортовой сети наземных транспортных средств.

Наиболее близким по технической сущности предлагаемому изобретению (прототип) является устройство для проверки реле-регуляторов (Справочник по ремонту бронетанковой техники. М.: ВА ВТВ, 1969, с. 774778).

Оно содержит: источник постоянного тока, потенциометр, вольтметр, сигнальную лампу, переключатель, амперметр, шунтовой реостат, нагрузочный реостат, выключатель, амперметр с двухсторонней шкалой.

Это устройство позволяет достаточно быстро и просто проверять реле-регуляторы и производить их статическую регулировку от аккумуляторных батарей или от нерегулируемого генератора. Однако это устройство не позволяет проверять реле-регуляторы с ДМР, которые установлены на большей части военных гусеничных машин.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для проверки всех типов реле-регуляторов.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в электрическую цепь устройства для проверки реле-регуляторов вместо нагрузочного реостата включена аккумуляторная батарея.

Матрица сравнительного анализа технических решений по критериям эффективности

В результате проведенного мной патентно-исследовательского поиска было отобрано 4-е аналога, относящихся к теме исследования. Проанализирую возможность их использования в разработке установки для мойки автомобиля, и выберу прототип.

Результаты анализа представлены в таблице 3.1.

Обоснование прототипа

Для достижения поставленной цели по усовершенствовании конструкции установкидля мойки автомобилей на оснований таблицы 3.1, принимаю аналог №4 (Паспорт стенда) - Стенд для контроля и ремонта электрооборудования Э 250 за прототип, т.к. он позволяет наиболее успешно решить поставленную задачу по совершенствованию разработываемой конструкции, при этом: устройство качественно диагностирует генераторы и релерегуляторы,а целю её создания являлось повышеный набор диагностических приборов.

Сущность изобретения: стенд Э250 оснащен электроприводом для вращения генераторов, источником стартерного тока, нагрузочными устройствами, устройствами проверки якорей и контроля изоляции, средствами измерений напряжения, силы тока, электрического сопротивления, крутящего момента, частоты вращения. Оборудован зажимами для крепления генераторов и стартеров, тормозным устройством для осуществления режима полного торможения стартеров и измерения крутящего момента.

Целью усовершенствования конструкции стенда Э250 ставлю улучшение мобильности данного стенда, т.к выбранный прототип, не имеет возможности перемещения.

Описание технического предложения

Стенд применяется в условиях авторемонтных предприятий и станций технического обслуживания.

Стенд обеспечивает проведение измерений:

-частоты вращения ротора генератора при полной (частичной) нагрузке;

-частоты вращения ротора двигателя привода;

-тока нагрузки генератора;

-напряжения при этих проверках;

-тока, потребляемого генераторами постоянного тока в режиме двигателя;

-напряжения включения реле обратного тока;

-уровня напряжения, поддерживаемого регулятором напряжения;

-тока ограничения регулятора напряжения;

-обратного тока регулятора напряжения;

-переменного напряжения срабатывания реле блокировки стартера;

-тока срабатывания реле защиты;

-напряжения рассогласования двухэлементных регуляторов напряжения.

-частоты вращения якоря стартера на холостом ходу;

-тока, потребляемого стартером на холостом ходу;

-тока, потребляемого стартером в режиме полного торможения;

-момента, развиваемого стартером в режиме полного торможения;

-момента включения главных контактов стартера по зазору между шестерней и упорной шайбой;

-напряжения и тока срабатывания коммутационного реле;

-напряжения и тока отпускания коммутационного реле.

-сопротивлений резисторов от 1 Ом до 100 кОм.

Т.к. авторемонтные предприятия и станции технического обслуживания имеют множество отдельных постов, расположенных друг от друга на значительных расстояниях, то есть необходимость перемещения диагностического и ремонтного оборудования между постами. Поскольку стенд не являлся мобильным, это создавало определенные неудобства в проверке электрооборудования автомобиля. Для решения данной проблемы предлагаю поставить стенд на колеса фирмы Blickle.

Заключение

В результате выполнения курсовой работы было проведено ознакомление с методикой анализа новизны и эффективности, создаваемых технических предположений, она включала в себя следующие разделы: регламент исследований по научно-технической литературе и фондам патентной информации, результаты исследований по трём показателям, назначение, описание выбранных для анализа аналогов, обоснование прототипа, рекомендации по его усовершенствованию.

В ходе выполнения проекта была решена инженерная задача по совершенствованию установки для мойки автомобилей, что дало возможность закрепить теоретические навыки по поиску новых технических решений и способов снижения материальных затрат на изготовление и эксплуатацию разработанного технологического оборудования. Инженерный анализ предполагал выработку конкретных рекомендаций и предложений по применению, изменению или отклонению рассматриваемых вариантов, а так же их обоснование.

Мойка для колес автомобилей может широко использоваться в комплексе с моечными установками конвейерного типа для окончательной очистки (полировки) шин колёс.

Был произведен расчет, в ходе которого мы удостоверились, что разработанная установка соответствует принятым нормативам.

Список использованных источников

Пашин А.Д., Сай А.С., Кучур С.С. Методические указания по выполнению расчетно-графической работы по курсу «Основы расчета, проектирования и эксплуатации технологического оборудования». – Мн.: БГПА, 1992. – 33 с.

Пашин А.Д., Сай А.С., Расолько А.М. Основы управления интеллектуальной собственностью: методическое пособие. – Мн.: БНТУ, 2007. – 73 с.

3. Чупраков Ю.И. Гидропривод и средства гидроавтоматики. - Москва “Машиностроение”, 1979.

4. Курмаз Л.В. Детали машин. Проектирование: Учеб. пособие/Л.В. Курмаз, А.Т. Скойбеда. –Мн.:УП «Технопринт»,2001. –209 с.

5. http://www.fips.ru/ (Сайт ФИПС)

Устройство для проверки генераторов и реле-регуляторов.cdw

Спецификация.cdw