Способ определения давления щетки на коллектор электрической машины Советский патент 1986 года по МПК H01R39/58 

Изобретение относится к электротехнике в части создания способов определения давления, щетки на коллектор электрической машины и может быть использовано для собранных электрических машин, в том числе машин малой мощности при отработке их конструкцииJ исследовании 5 плуатации и ремонте.

Цель изобретения - повышение достоверности определения величины давления за счет повышения точности фиксации момента отрыва щетки от коллектора.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для реализации способа; на фиг.2 - электрические сигналы на выходе коллекторной электрической машины {например, тахогенвратора . постоянного тока) при определении давления щетки на коллектор при ну- левом нажимном усилии отрыЕ:а (а. при промежуточном давлении щетки (Si и в момент отрыва (Е)

Блок-схема содержит привод 1, вал которого связан с валом электрической машины 2 и измерителем 3 частоты вращения.

Щетка 4 электрической .машины 2 при измерении ее давления на колпек- тор 5 механически соединяется с исполнительным устройством 6, связанным с входом силоизмерительного датчика 7,, выход которого через усилительное устройство 8 соединен с измерителем 9 давления щетки. Щетки электрической машины 2 подключены к блоку 10 питания, соединенному с входом низкочастотного фильтра 11, выход которого связан с измерите- лем 12 амплитуды модулирующего сигнала, соединенным с входом блока 13 индикации момента отрыва щетки 4 от коллектора 5.

Выход блока i 3 иццикации соединен с блоком 14 управления, который также связан с приводом и исполнительным устройством 6.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед измерением давления щетку механически соединяют с исполнитель- , ным устройством 6 таким образом, чтобы не создавать дополнительного давления, атем (по команде с блока 14 управления) включают привод 1, который вращает вал электрической машины 2 с коллектором 5 в рабочем

39779.2

диапазоне частот вра.щения машины, частота изм еряется измерителем 3 частоты вращения.

Затем, (по команде, с блока 14 уп5 равления) включают исполнительное устройство 6, которое (в ручном или автоматическом режиме) создает уси- лие, приложенное к щетке 4 и направленное противоположно давлению щрт10 ки на коллектор, и постепенно увели - чивает его от нулевого значения до величины, определяемой в момент отрыва щетки от коллектора.

Величина этого усилия, по которой

t5 судят о Величине максимального давления щетки на коллектор, восприни- мается силоизмерительным датчиком 7, расположенным снаружи электрической машины: 2, который преобразует эту

20 величину в измерительный сигнал. Сигнал на выходе силоизмерительного датчика 7 усиливается усилительным устройством 8 и поступает на измеритель 9 давления щетки.. Измерение

25 осуществляют в момент- отрыва щетки 4 от коллектора 5.

Момент отрьша фиксируют следующим образом. .В процессе измерения давления щетки на коллектор в коллектор30 ном .двигателе н:а его щетки при обесточенном состоянии машины подают низковольтное питание от блока 10 питания при принудительном вращении коллектора 5, воздействующего на

, , на низковольтное питание на- . кладьшаются коллекторные пульса-, ции. При включении исполнительного устройства 6 плавно увеличивают усилие, приложенное к ще.тке 4, при

40

этом появляется низкочастотная модуляция сигнала на щетках гармоническим сигналом промьшшенной частоты 50 Гц, амплитуда которого постепенно возрастает (фиг.2а-&). В момент полно- ,го отрьша щетки 4 от коллектора 5 амплитуда модулирующего сигнала максимальна.

Регистрируют максимальную амплитуду модулированного электрического

сигнсша на щетке следующим образом. . Модулированный сигнал с блока 10 питания подают на низкочастотный фильтр 115 с помощью которого выделяют низкочастотную огибающую, амплитуду -которой определяют с помощью измерителя 12 и сравнивают с пороговым уровнем. В момент равенства амплитуды низкочастотной наводки и

порогового уровня с помощью измери- теля 12 формируют сигнал, фиксирующий момент отрыва щетки от коллектора, сигнал поступает на блок 13 инди кации момента отрыва, вырабатывающий управляюпщй сигнал на блок 14 управления. .Блок 13 индикации позволяет также контролир овать визуально форму выходного сигнала на щетках и электрической мапшны 2. При этом момент отрыва определяют с помощью блока 13 индикации момента отрьша либо в ручном, либо в автоматическом режимах,

8ручном режиме блок 13 индикации момента отрьша формирует сигнал о моменте отрьша щетки 4, по которому оператор с блока 14 управления включает исполнительное устройство 6 и

.фиксирует данное состояние щеточно- коллекториого узла. Величину давле- ния щетки определяют по измерителю

9давления. В автоматическом режи- ме. в момент отрьгоа щетки 4 с блока 13 индикации момента отрыва поступает сигнал на блок 14 управления, который автоматически выключает исполнительное устройство 6 и сигнализирует о начале измерения давления щетки.

При измерении давления щетки на коллектор в коллекторном генераторе на его щетки подают нулевое напряжение с блока 10 питания, т.е, нерируемый сигнал сразу направляют на низкочастотный фильтр II,

Определение момента отрьша щетки 4 от коллектора 5 в коллекторном генераторе осзтцествляют аналогично коллекторному двигателю.

Преимуществами предлагаемого способа является то, что более точное определение момент отрьша щетки по амплитуде модуляции электрического сигнала, которая увеличивается при отрыве, позволяет повысить достовер- ность определения реальной силы давления ,

Увеличение амплитуды модулирующего сигнала на выходе щеток коллекторной электрической машины связано с уменьшением переходного сопротивления между щеткой и коллектором, вызванным уменьшением силы давления. Таким образом,, амплитуда низкочастотной наводки на щетках электрической машины является информационным параметром, характеризующим давление щеток на ее коллектор.Давление щетки

может определяться как в ручном, так и в автоматическом режимах при помощи привода, что повьщгает точ- ность и достоверность способа.

Предлагаемый способ не требует предварительного вмешательству извн в щеточно-коллекторный узел электрической машины, что позволяет упростить измерение давления щетки, Ро- тор эл(ектрической машины с коллектором принудительно приводят во вращение от внешнего привода, а не под действием сил электромагнитного пол создаваемого статором, как в известных способах, что позволяет проводить испытания всех типов коллекторных машин при заданных условиях, а это расширяет функциональные возможности способа. Он может быть использован как в процессе изготовления электрических машин, в том числе машин малой мощности, для точггой настройки силы давления щетки на коллектор, так и в процессе эксплуатации и ремонта для текущего контроля его величины, как в статике, так и в динамике.

При этом способ позволяет произвести измерение силы давления щетки на коллектор на всевозможном для данной электрической машины диапазоне частот вращения. Последнее позволяет установить истинное значение силы давления для работающей электрической машины и определить возможные отклонения от нормы в работе ще- точно-кол.пекторногр узла .(например, связанные с неточностью изготовления коллектора, состоянием отдельных коллекторных пластин и т.д.. |Это позволяет прогнозировать надеж- ность и долговечность работы щеточ- но-коллекторного узла.

Формула изобретения

Способ определения давления щетки на коллектор электрической машины путем приложения к щетке усилия, направленного противоположно давлению щетки на коллектор, увеличения этого усилия от нулевого значения до величины, которую определяют в момент отрьша щетки от коллектора и по которой судят о величине макси- мального давления щетки на коллектор, отличающийся тем, что, с целью повьшгения достоверноети определения величины давления за счет повьш1ения точности фиксации момента отрьгаа щетки от коллектора, на щетки в обесточенном состоянии машины подают низковольтное питание и воздействуют на них вращающимся коллектором, который вращают принудительно в рабочем диапазоне частот вращения машины, при этом регистрируют максимальную амплитуду модулированного электрического сигнала на щетках, по которой фиксируют момент отрыва щетки от коллектора.

Фиг.2