Устройство для измерения силы давления щетки на коллектор электрической машины

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для собранных электрических машин при их иэготовлении, эксплуатации и ремонте. Целью иэобретения является повьипение точности и достоверности измерения, а также расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения как в статике, так и в динамике. При определении силы давления щетки на коллектор электрической машины в статике момент отрьша щетки от коллектора определяется по показанию индикатора электрического элемента контроля момента отрыва щетки при срабатьшании компаратора в результате разрыва цепи питания от источника постоянного тока через щеточно-коллекторный переход электрической машины. Во втором режиме, когда вал машины с коллектором приводится принудительно во вращение от внешнего электродвигателя, момент отрыва щетки также определяется показанием индикатора. В качестве силоизмерительного датчика использован механотрон, обеспечивающий повышение точности измерений. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. а сл го со ;о sj 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 Н 01 R 39/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3784263/24-07 (22) 25.08.84 (46) 23.06.86. Бюл. )1 23 (72) P.Н.Ковалев, Е.П,Колобов, П.P.Ïóãoâêèí,Ã.Н.Романов и А.А.!))мелев (53) 621.3.047 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1023473, кл. Н 01 R 39/58, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У )02621) кл. H 01 R 39/58, )982.

Лившиц П.С.Справочник по щеткам электрических машин. — М.: Энергоатомиэдат, 1983, с.144-145. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ

ДАВЛЕНИЯ ЩЕТКИ НА КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЬ1 (57) Изобретение относится к электротехнике и может бьггь использовано для собранных электрических машин при их изготовлении, эксплуатации и ремонте. Целью изобретения является повышение точности и достоверности

„„SU„, 239778 A 1 измерения, а также расширения функциональных возможностей за счет обеспечения воэможности измерения как в статике, так и в динамике. При определении силы давления щетки на коллектор электрической машины в статике момент отрыва щетки от коллектора определяется по показанию индикатора электрического элемента контроля мо1 мента отрыва щетки при срабатывании компаратора в результате разрыва цепи питания от источника постоянного тока через щеточно-коллекторный переход электрической машины. Во втором режиме, когда вал машины с коллектором приводится принудительно во вращение от внешнего электродвигателя, момент отрыва щетки также определяется показанием индикатора. В качестве силоизмерительного датчика использован механотрон, обеспечивающий повышение точности измерений. 3 з.п. ф-лы, 1) 12

Изобретение относится к электротехнике. в части создания, устройств для измерения силы давления щетки на коллектор электрической машины и может быть использовано для собранных электрических машин, в том числе малой мощности, в условиях ее изготовления, исследования, эксплуатации и ремонта, Цель изобретения — повьш ение точности и достоверности измерения, а также расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения как в статике, так и в динамике.

На фиг. l показано устройство для определения силы давления шетки на коллектор электрической машины, общий вид спереди; на фиг.2 — то.же, вид сбоку; на фиг.3 — электроизмерительная схема устройства; на фиг.4 диаграммы, поясняющие работу электрического элемента контроля момента отрыва щетки от коллектора.

Устройство состоит из двух блоков: механического с механотроном и электрического с измерительными и индикаторными цепями. Механический блок (фиг.l) содержит стойку 1, в которой закрепляется электрическая машина 2, на валу последней установлен коллектор 3„ с которым взаимодействуют исследуемые щетки 4.

Электрическая машина 2 может перемещаться вдоль направляющих 5. Блок содержит также стойку 6 с основани ем 7, ограничивателем 8 хода и нап— равляющими 9, в которых может перемещаться стойка 10 с закрепленным в ней силоизмерителъным датчиком в виде механотрона 11. В стойке 10 закреплена на резьбе одним концом втулка 12 с малым шагом резьбы на другом конце, который проходит через отверстие в кронштейне 13, жестко соединенном со стойкой 6. Стойка 10 с механотроном 11 подпружинена относительно кронштейна 13 пружиной 14 и может свободно перемещаться вдоль направляющих 9 в вертикальной плоскости с помощью винта 15.

Механотрон 11 закреплен с помощью изоляционной втулки 16 к стойке 10, которая соединена с основанием 17 (фиг.2) . К стойке 10 пластиной 18 (фиг.l) прижата плоская пружина 19, например, из каленой бериллиевой бронзы толщиной порядка 0,4 мм, которая с помощью шпильки ?О и муф39778 2 ты 21, например, выполненной из органи .еского стекла, соединена с подвижным анодом 22 механотрона 11.

Последний связан при измерении давления со щеткой 4 гибкой

5 связью, которая может быть выполнена в виде металлической шпильки 23 и упругой плоской пружины 24, при этом шпилька 23 одним концом соединена с плоской пружиной 24, вторым концом воздействующей на щетки 4 (фиг.l) . Гибкая связь может быть выполнена также в виде упругой нити без остаточных деформаций, связанных одним концом

1 с подвижным анодом 22 (путем закрепления конца) на плоскости 19, имею щей петлю на .другом конце, с помощью которой нить воздействует на щетку (фиг.2). На стойке 1 закреплен кронштейн 25 с дополнительным двигателем

26 постоянного тока, вал которого соединяется с валом электрической машины 2 эластичной муфтой 27. Выводные концы механотрона 11, исследуемой электрической машины 2 и двигателя 26 соединяются кабелями с электриче"ким блоком и источниками питания через разьемы. Направляющие 5 (фиг.!) и основание 7 закреплены

30 на плите 28.

Электрический блок (фиг.3) содержит электрический элемент контроля момента отрыва щетки от коллектора, состоящий из компаратора 29, первый зi" в>.од которого через маломощный источник 30 постоянного тока связан с исследуемыми щетками 4, второй вход соединен с задатчиком 31 порогового уровня сигнала, а выход через ключ

32 связан с индикатором 33. В состав электрического блока входит также индикатор 34 силы давления щетки 4 на коллектор 3, включенный в диагональ моста, образованного внутренними со:противлениями механотрона 11 между подвижным 22 и неподвижным 35 анодами механотрона и катодом 36 и анодными. сопротивлениями 37, соединенными через балансировочное сопротивление 38 с источником 39 питания механотрона, Величина тока в диаго" кали моста регулируется потенциометром 40. В качестве электрического элемента контроля момента отрыва щетки от коллектора может быть использован также эхгектронный блок определения формы выходного сигнала исследуемой электрической машины (нап1239778 4 этом на выходе компаратора 29 существует нулевой сигнал. В процессе перемещения механотрона 11 увеличивается сила отрыва щетки от коллектора и изменяется ток через щеточноколлекторный переход (иэменение тока 7 показано на фиг.4 ). Этот сигнал, поступающий на первый вход компаратора, сравнивается им с пороговым уровнем. Когда сигнал с ныхода источника 30 ранен пороговому сигна-лу, срабатывает компаратор 29 и на

его выходе появляется сигнал U (фиг.4l3), вызывающий срабатывание ключа 32 (сигнал 11„„ на фиг.4») и индикатора 33. Изменяя величину порогового уровня, можно регулировать момент срабатывания компаратора, и следовательно, фиксировать различные стадии момента отрыва щетки or коллектора.

Работа устройстна во втором режиме аналогична с той лишь разницей, что нал электрической машины 2 при25 водится во вращение от приводного двигателя 26. При этом определение силы давления щетки 4 н динамике является более достоверным, но при этом на сигнал с выхода блока 30, кроме коллекторных пульсаций, накладывается амплитудная модуляция гармоническим сигналом промышленной частоты, причем амплитуда модуляции увеличивается с возрастанием силы

35 отрыва щетки от коллектора. На диаграмме (фиг.4 ) показано изменение напряжения на щетках генераторной электрической машины при измерении их давления на коллектор (без коллекторных пульсаций) . В этом случае компаратор 29 также позволяет определить различно стадии отрыва щетки от коллектора, но требуется усложнение его схемы, так как сигнал имеет более сложную форму (например, путем построения днухпорогового компаратор) . Вместо компаратора может быть использован электронный блок определения формы выходного сигнала, например электронно-лучевой осциллограф. ример, электронно-лучевой осциллограф, или специальный электрический блок), вход которого подключается непосредственно к щеткам 4.

Устройство работает следующим образом.

Устройство обеспечивает два режима работы: определение силы давления щетки на коллектор электрической машины н статике (на неработающей машине) и определение давления н динамике (на электрической машине, вал которой с коллектором приводится принудительно во вращение от внешнего электродвигателя) . В первом режиме двигатель 26 не работает, и момент отрыва щетки 4 определяется по показанию индикатора 33 электри.ческого элемента контроля-момента отрыва щетки при срабатывании компаратора 29 в результате разрыва цепи питания от источника 30 постоянного така через шеточно-коллекторный переход электрической машины 2. Во втором режиме двигатель 26 вращает нал электрической машины 2, а мо-. мент отрыва щетки 4 также определяется показанием индикатора 33. Два режима работы предусмотрены для расширения функциональных возможностей устройства.

Работа устройства в первом режиме осуществляется следующим образом.

Винтом 15 (фиг.l) стойка 10 с механотроном ll перемещается нертикально вверх. При этом происходит деформация плоской пружины 19 на величину, пропорциональную силе давления щетки (на фиг.4а показано линейное увеличение силы отрыва щетки от коллектора) . В результате изменяется анодный ток в цепи диода механотрона с подвижным анодом 22, что приводит к разбалансу мостоной схемы (фиг.3), и через индикатор 34 потечет ток, величина которого пропорциональна измеряемому усилию.

1Чкала индикатора 34 проградуирована в единицах силы.

Момент отрыва щетки от коллектора контролируется электрически следующим образом. В исходном состоянии на первый вход компаратора 29 элемента контроля момента отрыва от источника 30 постоянного тока пода- 55 ется электрический сигнал, а на второй вход подается сигнал (?„ ) от задатчика 31 порогового уровня, при

Предлагаемое устройство, использующее силоизмерительный датчик в виде механотрона, обеспечивает повышение точности измерений по сравнению с известным (как малых, так и значительных усилий), может быть использовано в машинах малой мощности, как в статических, так и в динамических условиях. При этом используемый приводной двигатель гозволяет устанавливать необходимый скорост5 ной режим при определении силы давления щетки на коллектор в динамике, что расширяет функциональные возможности устройства. Наличие гибкой связи между подвижным анодом механотрона и щеткой расширяет диапазон максимального перемещения механотрона относительно щеточно-коллекторного узла, что позволяет более точно измерять давление щетки на коллектор. При этом использование электрического эл мента контроля момента отрыва щетки от коллектора с применением компаратора повышает достоверность определения давления щетки на коллектор, так как может сигнализировать в зависимости от величины порогового сигнала задатчика о различных стадиях отрыва щетки от коллектора электрической машины, что дает р возможность более, детально анализировать процесс отрыва щетки от коллектора в динамике и формировать сигнал момента отрыва.

ЗО

Формула изобретения

1.Устройство для измерения силы давления щетки на коллектор электрической машины, содержащее исследуемую щетку, взаимодействующую с установленным на валу электрической маI шины коллектором, и связанные со щеткой силоизмерительный цатчик и элемент контроля момента Отрыва щетки от коллектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерения, а также расширения функциональных воэможностей за счет обеспечения возможности измерения как в статике, так и в динамике, вал электрической машины соединен с валом дополнительно введенного приводного двигателя, в качестве силоизмерительного датчика использован механотрон, установленный в устройстве с возможностью перемещения, при этом подвижный анод механотрона связан со щеткой гибкой связью, а элемент контроля момента отрыва щетки от коллектора выполнен электрическим.

2. Устройство по п.l, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что гибкая связь выполнена в виде металлической шпильки и упругой плоской пружины, при этом шпилька одним своим концом связана с подвижным анодом механотрона, а другим концом — с Одним концом упругой плоской пружины, другой конец которой воздействует на щетку.

3. Устройство по п,l,о т л и ч а. ю щ е е с я тем, что гибкая связь выполнена в виде- упругой нити без остаточных деформаций, один ко-. нец нити связан с подвижным анодом механотрона,,а на втором конце выполнева петля, с помощью которой нить воздействует на щетку.

4. Устройство по пп.l,2 и 3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что электрический элемент контроля момента

Отрыва щетки от коллектора содержит источник постоянного тока, компаратор, эадатчик порогового уровня сигнала, ключ и индикатор, при этом первый вход компаратора через источник постоянного тока связан с исследуемыми щетками электрической машины„ второй вход соединен с эадатчиком порогового уровня сигнала, а выход связан через ключ с индикатором.

1239778

18

28 .

1239778

1239778 . 23

Елон контроля момеигпа (фвгРи щепки от нвиекторо

< i .

ВНИИПИ Заказ 3403/52 Тираж 597 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4