Устройство для измерения давлений щетки на коллектор электрических машин Советский патент 1983 года по МПК H01R39/58 

Изобретение относится к электро технике, в частности к устройствам для измерения давлений щетки на кол лектор электрических машин. По основному авт.св. 919004 известно устройство для измерения давлений,щётки на коллектор электрических машин, содержащее регистри рующий прибор, датчик давления в ви упругого чувствительного и компенса ционного элементов с обмотк-ами воз, буждения и измерительными, расположенными в корпусе, металлический ша взаимодействующий с указанным датчиком, щетку, щеткодержатель, источник синусоидального напряжения, контурный и высоковольтные конденсаторы, а также разделительные тран форматоры. Данное устройство имеет ограниченные функциональные возможности, так как не позволяет определять в динамике измерения давления, ускоре ния, развиваемые щеткой, и масс щетки, которая в . процессе рабо ты меняется в результате износа . что оказывает влияние на динамическое давление щетки на коллектор элек трической машины. Кро ме того, известное устройство н позволяет определять частоту колебаний щетки в динамике, которая влияет на ускорение, что, в свою оч редь, приводит к изменению давления щетки на коллектор, а также определять износ щетки в процессе работы. . , Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем измерения изменений давления, ускорений, развиваемых щеткой, частот колебаний щетки, массы щетки и ее износа в динамических режимах работы машины. Поставленная цель достигается те что в устройство дополнительно введены два блока деления, блок умно- жения, блок вычитания, масштабный блок, квадратор, преобразователь частоты в постоянное напряжение, преобразователь переменного напряжения в постоянное и детектор, вход которого соединен с высоковольтными конденсаторами в измерительной цепи датчика давления, а выход одновременно соединен с входами преобразователя частоты в постоянное напряжение и преобразователя переменного напряжения 6 постоянное, вы ход последнего соединен с первым входом регистрирующего прибора и первыми входами блока умножения, и первого блока деления, связанного своим выходом со вторым входом регистрирующего прибора и первым входом блока вычитания, второй вход которого,соединен с масштабным блоком, а выхрд блока вычитания - с первым входом второго блока деления, связанного вторым входом с масштабным блоком, выход второго блока деления соединен с третьим входом регистрирующего прибора, а выход преобразователя частоты в постоянное напряжение одновременно соединен с пятым входом регистрирукядего прибора и входом квадратора, выход которого соединен со вторым входом блока умножения, выход которого соединен с четвертым входом регистрирующего прибора и вторым входом первого блока деления. На чертеже представлена принципиальная схема устройства. Устройство для измерения давлений щетки на коллектор состоит из биметаллического корпуса 1, с которым соединена щетка 2, расположенная в щеткодержателе 3. Щетка 2 -через защитное устройство 4 и метал- . лический шар 5 связана с чувствительным силоизмерительным элементом 6. Компенсационный силоизмерительный элемент 7 также установ1лен в корпусе 1. Нажимной палец 8опирается на корпус 1. Обмотка 9 возбуждения чувствительного сйлоизмерительного элемента б соединена с обмоткой 10 компенсационного сйлоизмерительного элемента 7 последовательно-согласно. Вькодные .концы обмотодс 9 и 10 силоиэмерительных элементов 6 и 7 подключены параллельно обмотке 11 разделительного трансформатора 12. Первичная обмотка 13 этого трансформатора через разделительные высоковольтные конденсаторы 14 и 15 Связана с источником 16 синусоидального напряжения. Измерительная обмотка 17 чувствительного Сйлоизмерительного элемента 6 соединена с измерительной обмоткой 18 компенсационного сйлоизмерительного элемента 7 последовательно-встречно. Выходные концы обмоток 17 и 18 силоиэмерительньк элементов 6 и 7. подключены параллельно обмотке 19 разделительного трансформатора 20 и параллельно им подключен контурный конденсатор 21, образующий совместно с этими обМотками резонанс-, ный контур. Вторичная обмотка22 разделительного трансформатора 20 через- высоковольтные конденсаторта 23 и 24 связана с детектором 25. . Выход детектора 25 соединен с входом преобразователя 26 частоты в постоянное напряжение и входом преобразователя 27 переменного напряжения в nocToiSHHoe. Выход преобразователя 27 соединен с первым входом регистрирующего прибора 28 и первыми входами блока 29 умножения и первого блока 30 деления. Выход блока 30 деления связан со вторым входом регистрирующего

прибора 28 и первым входом блока 31 вычитания. Выход блока 31 вычитания соединен с первь входом второго блока 32 деления, а второй вход-блока 31 вычитания соединен с масштабны блоком 33. Выход второго блока 32 де ления соединен с третьим входом регистрирующего прибора 28. Выход преобразователя 26 частоты в постоянное напряжение одновременно соединен с пятБМ входом регистриругадего прибора 28 и входом квадратора 34. Выход квсщратора 34 соединен со вторым входом блока 29 умножения. Выход блока 29 умножения соединен с четвертым входом регистрирующего прибсэра 28 и вторьм входом первого блока 30 деления .

Устройство работает следунвдим образом.

Перед измерением давления сХ|ема устройства приводится в исходное состояние, для чего масштабным блоком 33 задается выходное напряжение, пропорциональное массе новой щетки т. От источника 16 напряжение питайия да:тчика подается через высоковольтные конденсаторы 14 и 15 и разделительный трансформатор 12 на обмотки 9 и 10, отделяя тем самым источник 1 сийусоидального напряжения от высокого потенциала щеткодержателя 3. Защитное устройство 4 предохраняет чувствительный силоизмерительный элемент 6 от резких ударов нажимного пальца. При отсутствии давления нажимного пальца 8 схема устройства сбалансирована и сигналы Hia входах регистрирующего прибора 28 равны нулю. При опущенном нажимнотв пальце 8 щеткодержателя 3 и вращении коллектора создается динамическое давление на корпус 1 и через чувствительный элемент 6, металлический шар 5, защитное устройство 4 и щетку 2 передается на коллектор электрической машины. Под действием давления нажимного пальца в чувствительном силоизмерительном элементе,6 возникают механические напряжения, которые приводят к изменению его магнитной проницаемости/. В результате этого на выходах измерительных обмоток 17 и 18 появляется разностный сигнал пропорциональный давлению щетки. Этот сигнал за счет резонансных свойств контура, образованного измерительными обмотками 17 и 18, обмоткой 19 разделительного трансформатора 20 и контурного конденсатора 21, усиливается в первичной обмотке 1 трансформатора 20 и трансформируется в , обмотку 22 трансформа ора 20, отделяясь о,т высокого потенциала щеткодержателя 3 электрической машины. Далее сигнал с обмотки 22 разделительного трансформатора 20 через внсоковольтные конденсаторы .23

и 24, предназначенные для повышения надежности и безопасности вслучае пробоя изоляции обмоток 19 и 22 разделительного трансформатора 20, подается на вход детектора 25. В результате детектирования сигнал отделяется от несущей частоты генератора 16 синусоидального напряжения питания датчика и подается на входы блоков преобразователя 26 частоты в постоянное напряжение и преобразователя 27 переменного напряжения в постоянное. Свыхода блока 2 сигнал, пропорциональный дингмическому давлению Р, подается на первый вход регистрирующего прибора 28 и на входы блока 30 деления и блока 29 умножения, В то же время сигнал с выхода блока 26, пропорциональный частоте колебаний f щётки, подается на пятый вход регистрирующего прибора на вход квадратора 34, где происходит возведение в квадрат сигнала f, С выхода блока 34 сигнал, про:порциональный f, подается на вход блока 29 умножения, в котором происходит умножение сигнала Р, поданного на ;цругой вход блока 29 умножения, на сигнал, f . В результате ,этого на выходе блока 29 появляется сигнал, пропорциональный ускорению а . Сигнал, пропорциональный а, с блока 29 подается на четверTtrti вход регистрирующего прибора 28 и йа первый блок деления 30. На выходе блсжа 30 образуется сигнал,

Р пропорциональный массе щетки m -.

.,О.

Этот сигнал подается.на второй вход регистрирующего прибора 2В и на бло

31вычитания, на другой входкоторого подается сигнал,, пропорциональный массе новой щетки Год, с масштабного блока 33, На выход блока 31 вычитания появляется сигнал, пропорциональный абсолютному износу щетки Д т. Этот сигнал подается на второй блок

32деления, на другой вход которого подае тс я с иг нал, пропорциональ ный массе новой щетки т,,, с масштабного блока 33, в результате на выходе блока 32 образуется сигнал, пропорциональный относительному (процентAm

ному) износу щетки ;-, который по™0

дается на третий вход регистрирующего прибора 28.

Использование в устройстве двух блоков деления, блока умножения, блока вычитайия, масштабного блока, квадратора, преобразователя частоты в постоянное напряжение, преобразователя переменного напряжения.в постоянное и детектора расширяет функциональные возможности устройства и позволяет измерять в динамике изменения щётки на коллектор, ускорения, развиваемые щеткой, и мае

УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ . ДАВЛЕНИЙ ЩЕТКИ НА КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАМИН по авт. св. №919004 отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения изменений давления, ускорений, развиваемых щеткой, частот колебаний щетки, массы щетки и ее износа в динамических режимах работы машины, в него дополнительно введены два блока деления , блок умножения, блок вычитания, масштабный блок, квадратор, преобразователь частоты в постоянное напряжение, преобразователь переменного напряжения в постоянное и детектор, ход которого соединен с высоковольтными конденсаторами в измерительной цепи датчика давления, а выход одновременно соединен с входами преобразователя частоты в постоянное напряжение и преобразователя переменного напряжения в постоянное, выход последнего соединен с первым входом регистрирующего прибора и первыми входами блока умножения и первого блока деления, который связан своим выходсм со вторым входом регистрирующего прибора и первым входом блока вычитания, второй вход, которого соединен с масштабным блоком, а -выход блока вычитания соединен с первым входом второго блока деления, который связан вторым входом с масштабным блоком, выход второго блока деления соединен с третьим вхо-g дом регистриругяцего прибора, а выход СП преобразователя частоты в постоянное напряжение одновременно соединен с пятым входом регистрирующего прибо- , ра и входом квадратора, выход которого соединен со вторым входом блока умножения, выход которого соединен с четвертым входом регистрирующего прибора и с вторым входомпервого блока деления. IsD О IsD