Токосъемное устройство

Изобретение относится к токосъемным устройствам, обеспечивающим передачу электрических постоянных, переменных и импульсных сигналов в широком диапазоне частот и мощностей между источником и приемником, расположенных во взаимовращающихся частях объекта, и может применяться в электротехнике, системах управления, радиолокации, для кодирования информации. Устройство содержит статор токосъемного устройства, состоящий из диэлектрических колец с наклеенными контактными поверхностями из электропроводящего материала, по которым скользят токосъемные ламели, закрепленные на кольцах ротора. Кольца статора и ротора образуют вращающиеся электрические соединения. Набор колец с токоведущими проводами находится в пыле-влагозащищенном корпусе, заполненном смазывающей диэлектрической жидкостью. Пакеты колец объединены в группы по типам передаваемых сигналов и размещены в наборе в зависимости от их мощности и диапазона частот. Техническим результатом является снижение электрических наводок от мощных сигналов с широтно-импульсной модуляцией, передаваемых по силовым линиям, и повышение устойчивости к электрическим утечкам и пробоям.1 ил.

 

Изобретение относится к токосъемным устройствам, обеспечивающим передачу электрических постоянных, переменных и импульсных сигналов в широком диапазоне частот и мощностей между источником и приемником, расположенных во взаимовращающихся частях объекта, и может применяться в электротехнике, системах управления, радиолокации, для кодирования информации и т.д.

Известно устройство (3), содержащее корпус, внутри которого расположены токопроводящие кольца совместно с кольцами из диэлектрического материала, образующие вращающееся электрическое соединение.

Среди аналогов можно назвать и устройства (1, 2), имеющие токопроводящие кольца с обращенными друг к другу зубчатыми венцами, неподвижно соединенные с коаксиальными объектами, способными поворачиваться друг относительно друга на неограниченный угол, и установленные с напряжением между ними промежуточные токопроводящие упругие зубчатые кольца, содержащие концентрично расположенные токопроводящие кольца, волновую механическую передачу, состоящую из генератора волн, жесткого и гибкого звеньев, кольца, неподвижно закрепленные на звеньях передачи и изолированно от них. При этом кольца гибкого звена упруго прижаты к соответствующим кольцам жесткого звена генератором волн передачи не менее чем в двух диаметрально противоположных областях, образуя кинематические пары.

Основные недостатки этих устройств - низкая надежность из-за возможного разрыва контакта между пластинами при вибрации и недостаточная долговечность, поскольку пластины подвержены выгоранию в зоне точечного контакта, ограниченные функциональные возможности - передача вращающего момента и электроэнергии только в режиме непрерывного вращения.

Наиболее близким по технической сущности и назначению является токосъемное устройство («Метеорологический радиолокатор МРЛ-5. Схемы электрические принципиальные. Папка №6, Токосъемник 4.833.006 Э36-30»), выбранное в качестве прототипа, содержащее пыле- влагозащищенный корпус, наполненный смазывающей диэлектрической жидкостью, и расположенную внутри трубу. На вращающейся трубе размещен набор контактных колец из диэлектрического материала, разделенный на группы в соответствии с их принадлежностью к определенным разъемам токосъемного устройства, причем группа колец, соединенных с силовыми разъемами, расположена в нижней части набора колец. Каждая группа колец состоит из пакетов, каждый из которых в свою очередь состоит из вращающегося с трубой кольца статора и неподвижного относительно корпуса кольца ротора. На кольце статора с обеих сторон приклеены контактные поверхности из электропроводящего материала, а на кольце ротора закреплены токосъемные ламели. Контактные поверхности и токосъемные ламели имеют контактные площадки для подсоединения проводов. Кольца статора и ротора относительно корпуса и между собой изолированы гетинаксовыми кольцами. Каждый пакет колец образует вращающееся электрическое соединение. Контактные площадки пакетов колец в группах расположены по спирали равномерно по окружности корпуса токосъемного устройства. Провода от контактных площадок колец статора и ротора идут вверх, собираются над набором колец в два жгута и далее соединяются с контактами основных и дублирующих разъемов, расположенных в верхней части корпуса токосъемного устройства.

Такая схема расположения колец и проводов обладает существенными недостатками, поскольку расположение в нижней части набора колец группы колец, каждое из которых соединено с соответствующими контактами основных и дублирующих силовых разъемов, обуславливает наибольшую длину силовых проводов. При передаче по силовым проводам высоковольтных сигналов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) существенно снижается помехозащищенность низковольтных аналоговых и цифровых сигналов, передаваемых через слаботочные цепи. Провода, по которым к разъемам передаются сигналы разной мощности и частоты, объединяются в общих жгутах, что также способствует сильным взаимным наводкам на соседние провода, причем сильные импульсные наводки блокируют прохождение слаботочных сигналов на определенных частотах. Кроме того, расположение в нижней части набора колец группы, через которую передаются высоковольтные силовые сигналы, снижает ее устойчивость к электрическим утечкам и пробоям вследствие гигроскопичности смазывающей диэлектрической жидкости и постепенного накапливания воды в ее нижнем слое. Постепенная деградация диэлектрических свойств смазывающей жидкости сначала приводит к электрическим утечкам, вызывающим паразитные наводки на слаботочные цепи, а последующий электрический пробой воздействует как на слаботочные, так и на силовые цепи.

Корпус и труба токосъемника соединены соответственно с неподвижной и подвижной частями привода вращения. Для контроля уровня жидкости на корпусе токосъемника размещено смотровое стекло с двумя горизонтальными рисками на стекле.

Общий вид токосъемника приведен на фиг.1, где:

1 - корпус токосъемника со статорными кольцами;

2 - контактные разъемы Ш1-Ш10 (основные и дублирующие);

3 - труба с роторными кольцами;

4 - место залива диэлектрической смазывающей жидкости;

5 - место слива диэлектрической смазывающей жидкости;

6 - смотровое стекло с рисками.

Задачей предлагаемого устройства является снижение электрических наводок от мощных сигналов с широтно-импульсной модуляцией для гарантированного прохождения низковольтных аналоговых и цифровых сигналов и повышение устойчивости к электрическим утечкам и пробоям.

Решение указанной задачи достигается тем, что:

Во-первых, группа колец (кольца №61-72) для передачи высоковольтных сигналов с ШИМ (разъемы Ш1, Ш2, Ш6, Ш7) размещена вверху набора колец, причем пакеты колец используются попарно (запараллелены) и соединены между собой гибкими перемычками длиной не более 15 мм. Контакты разъема Ш1 запараллелены с контактами дублирующего разъема Ш2, аналогично запараллелены контакты Ш6 и Ш7. К контактным площадкам колец припаяны силовые провода в экранирующих оплетках и напрямую соединены с соответствующими контактами разъемов Ш2 и Ш7. Экранирующие оплетки заземлены в одну точку на корпус под винт: от проводов с роторных колец - рядом с разъемом Ш7, от проводов со статорных колец - рядом с разъемом Ш2. Между группой колец для передачи силовых сигналов и группами колец для передачи низковольтных аналоговых и цифровых сигналов дополнительно введены разделительные экранирующие кольца (кольца №59, 60, 39), заземленные аналогично экранирующим оплеткам. Перенос вверх группы колец для передачи высоковольтных сигналов с ШИМ повышает ее устойчивость к электрическим утечкам и пробоям, а также уменьшает общую длину силовых проводов, что в совокупности с экранированием и заземлением существенно снижает уровень излучаемых ими электромагнитных помех и паразитных наводок на слаботочные цепи.

Во-вторых, исключены дублирующие разъемы Ш5, Ш10 и, соответственно, провода между ними и кольцами, а весь монтаж проводов, идущих к разъемам Ш3, Ш4, Ш8, Ш9, выполнен проводами, скрученными в витую пару. Каждая пара колец ротора и статора в соседних пакетах передает сигналы по одной витой паре. Витые пары собираются вдоль набора колец в четыре жгута и далее соединяются с контактами разъемов Ш3, Ш4, Ш8, Ш9. Исключение дополнительных проводов и применение витой пары проводов с согласованным волновым сопротивлением обеспечивает повышенную помехозащищенность для слаботочных цифровых сигналов и защиту слаботочных аналоговых сигналов от воздействия синфазных помех со стороны мощных сигналов с ШИМ.

В-третьих, группы и пакеты колец скомпонованы таким образом, что контактные площадки в каждом пакете колец располагаются рядом (в секторе примерно 15°) и для каждой группы распределены в одном из четырех секторов размером 90° по окружности корпуса токосъемного устройства, что исключает пересечение жгутов проводов для разных разъемов и позволяет использовать провода на концах витой пары без скрутки длиной не более 2 см. Распределение контактных площадок в группах и пакетах колец дополнительно уменьшает взаимное влияние мощных сигналов друг на друга, влияние мощных сигналов на слаботочные и взаимное влияние слаботочных сигналов друг на друга.

Предлагаемое устройство работает аналогично приведенному в «Метеорологический радиолокатор МРЛ-5. Техническое описание 1 230 032 Т05, п.1.17. Токосъемник 4.833.006» Изд. ВНИИРА, г.Ленинград, стр.56.

Реализация устройства изобретения осуществима на предприятиях машиностроения и радиоэлектронной промышленности. Предлагаемое изобретение реализовано в ОКР образца МРЛ-700С в «ОАО ВНИИРА» Санкт-Петербург в 2012 г.

Литература

1. А.с. СССР №796964, кл. H01R 39/00, 1981. Опубл. 15.01.81. Бюл. №2.

2. Устройство Пат. РФ №2178608, кл. H01R 39/00, 39/08, опубл. 20.01.2002. Бюл. №2.

3. Патент РФ №2392709, по МПК H01R 39/00 от 03.12.2008 г.

4. Метеорологический радиолокатор МРЛ-5. Техническое описание 1230032 ТО5, п.1.17. Токосъемник 4.833.006» Изд. ВНИИРА, г. Ленинград, стр.56.

Токосъемное устройство, содержащее набор диэлектрических колец с контактными токопроводящими поверхностями на статоре и токосъемными ламелями на роторе, образующими вращающиеся электрические соединения и находящимися в корпусе со смазывающей диэлектрической жидкостью, отличающееся тем, что кольца для передачи силовых широтно-импульсных сигналов, соединенные попарно перемычками, размещены вверху общего набора колец и подключены к соответствующим разъемам экранированными проводами минимальной длины, между группами колец для передачи силовых и слаботочных сигналов введены заземленные разделительные экранирующие кольца, кольца для передачи слаботочных сигналов подключены к соответствующим разъемам проводами в виде витых пар, объединенных в жгуты минимальной длины, причем кольца скомпонованы по окружности устройства таким образом, что исключается пересечение жгутов для разных разъемов и минимизируется длина проводов без скрутки на концах витых пар.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к опорам для легких электроприборов. .

Изобретение относится к токосъемным устройствам, обеспечивающим передачу вращающего момента и электроэнергии в непрерывном и импульсном режимах между коаксиальными объектами, и может применяться в машиностроении, электротехнике, системах управления, радиолокации, для кодирования информации и т.д.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременной, а также поочередной передачи измерительного сигнала и постоянного тока или тока промышленной частоты через токосъемное устройство с подвижными контактами для безопасной работы с измерительными цепями при этом.

Изобретение относится к области электротехники, точнее к многоканальным токосъемным устройствам, используемым в электронной технике для передачи электрических сигналов управления и напряжений питания постоянного и переменного токов с неподвижной части изделия на подвижную и обратно.

Изобретение относится к полевому прибору для определения и/или контроля, по меньшей мере, одного физического или химического параметра процесса среды (варианты), содержащему, по меньшей мере, один датчик, по меньшей мере, один электронный блок и, по меньшей мере, один адаптерный блок между датчиком и электронным блоком, передающий, по меньшей мере, один электрический сигнал от датчика к электронному блоку.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам и устройствам, предназначенным для непрерывного токосъема и передачи сигналов между объектами, установленными с возможностью перемещения относительно друг друга.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для передачи электрических сигналов от неподвижной части объекта к его вращающейся части и в обратную сторону.

Изобретение относится к опоре для легких электроприборов, таких как светильники и небольшие вентиляторы. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вращающимся контактным устройствам. .

Изобретение относится к области электротехники, точнее к многоканальным токосъемным устройствам, используемым в электронной технике для передачи электрических сигналов управления и напряжений питания постоянного и переменного токов с неподвижной части изделия на подвижную и обратно.

Изобретение относится к области электротехники, к токосъемным устройствам миниатюрного исполнения и может быть использовано в космической технике. Техническим результатом является повышение надежности устройства, снижение массы конструкции и повышение функциональных возможностей. Сигнальное токосъемное устройство выполнено из набора колец с канавкой, установленных на изоляторах на валу (2) и щеток (3) с упругими токопроводящими пластинчатыми пружинами и установленными в них контакт-деталями. Пластинчатые пружины имеют минимальную жесткость и обеспечивают оптимальное усилие поджатия контакт-детали к кольцу на большом ходе контакта. Контакт-детали выполнены из сплавов благородных металлов и обеспечивают увеличение ресурса и минимальное сопротивление при минимальном контактном давлении, практически исключающем износ поверхностей контактов и колец. Кольца выполнены из сплавов золота или имеют покрытие. Для обеспечения точной выставки контактов относительно колец используется корпус (4) с двухсторонними пазами, смещенными на одно кольцо, что позволяет выполнить устройство минимальных габаритов и массы, что особенно важно в космической технике. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к щеточным высоковольтным токосъемникам с воздушной изоляцией. Высоковольтный кольцевой токоприемник содержит в каждой фазе контактное кольцо, закрепленное к основному валу через изолятор, щетки, закрепленные в щеткодержателях на жесткой скобе. Поворотная часть токоприемника выполнена в виде как минимум двух скоб с изоляторами и щеточными узлами, расположенными напротив друг друга симметрично относительно оси вращения токоприемника. Скобы попарно закреплены через изолятор к внешней раме токоприемника. Каждая пара скоб поочередно через одну закреплена к противоположным вертикальным стойкам внешней рамы. Вертикальные оси симметрии стоек рамы находятся в одной плоскости с осью вращения токоприемника. Технический результат - повышение износостойкости и увеличение срока службы токоприемника. 5 ил.

Изобретение относится к токосъемным устройствам, обеспечивающим передачу электрических постоянных, переменных и импульсных сигналов вшироком диапазоне частот и мощностей между источником и приемником, расположенных во взаимовращающихся частях объекта, и может применяться в электротехнике, системах управления, радиолокации, для кодирования информации. Устройство содержит статор токосъемного устройства, состоящий из диэлектрических колец с наклеенными контактными поверхностями из электропроводящего материала, по которым скользят токосъемные ламели, закрепленные на кольцах ротора. Кольца статора и ротора образуют вращающиеся электрические соединения. Набор колец с токоведущими проводами находится в пыле-влагозащищенном корпусе, заполненном смазывающей диэлектрической жидкостью. Пакеты колец объединены в группы по типам передаваемых сигналов и размещены в наборе в зависимости от их мощности и диапазона частот. Техническим результатом является снижение электрических наводок от мощных сигналов с широтно-импульсной модуляцией, передаваемых по силовым линиям, и повышение устойчивости к электрическим утечкам и пробоям.1 ил.

Наверх