Устройство для измерения силы давления щетки на коллектор электрической машины Советский патент 1989 года по МПК H01R39/58 

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, преимущественно малой мощности,в условиях их изготовления, исследования, эксплуатации и ремонта

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей устройства.

На чертеже показана блок-схема устройства дл;я измерения силы давления щетки на коллектор электрической машины.

Устройство содержит исследуемую щетку 1, взаимодействующую с установленным на валу 2 электрической машины 3 коллектором 4, связанный со щеткой 1 электрический элемент 5 контроля момента отрыва щетки от коллектора Д„ Устройство дополнително содержит электрическую центрифугу с платформой 6, блок 7 питания электродвигателя 8 которой связан . своим входом с управляемым блоком 9 изменения частоты вращения центрифуги 6. Электрический элемент 5 контроля включен в цепь управления блока 9 изменения частоты вращения. Параллельно на.входе блока 7 питания электродвигателя включен регистратор 10, например частотомер.

На вращающейся платформе 6 установлена электрическая машина 3, при этом фиксировано ее радиальное смещение относительно оси вращения платформы центрифуги (на чертеже показано фиксированное радиальное смещение R оси вала 2 машины относительно оси вращения платформы 6) Машина 3 установлена на платформе 6 так, что сила Fa давления исследуемой щетки 1 направлена к оси вращения платформы 6 центрифуги.

Элемент 5 контроля момента отрыва щетки от коллектора может быть выполнен по-разному. В простейшем случае - это источник тока (батарейка) и лампочка, включенные последовательно I) щеточно-коллекторную цепь электрической машины При необходимости более детального анализа процесса от1)ьша щетки от коллектора он может быть вьтолнен в виде . компаратора (как в прототипе),один вход которого соединен через мало

5

0

5

мощный источник постоянного тока с исследуемыми щетками, второй вход соединен с задатчиком порогового уровня сигналом, а выход через ключ соединен с индикатором.

Блок 9 изменения частоты вращения центрифуги состоит из электродвигателя 11, электромагнитной муфты 12 и генератора 13 переменной частоты.Вал электродвигателя 11 через электромагнитную муфту 12 соединен с осью конденсатора переменной емкости генератора 13. В зависимости о т сигнала, поступающего с элемента 5 в обмотку управления электромагнитной муфты 12, она может быть замкнута или разомкнута.

Электрическая связь элемента 5 контроля со щетками 1 осуществляется, например, через скользящие контакты и контактные кольца (не показаны, связь условно обозначена штриховыми линиями),установленные на оси приводного двигателя 8 центрифуги. Возможен вариант, когда элемент 5 контроля расположен на платформе 6, а связь его с блоком 9 изменения частоты вращения цен- . трифуги осуществляется через фотоэлемент.

Устройство работает следующим образом.

При подключении блока 9 изменения частоты вращения центрифуги к источнику питания электродвигатель 11 начинает через замкнутую электромагнитную муфту 12 вращать ось конденсатора переменной емкости генератора 13 переменной частоты. Выходной сигнал генератора 13 поступает на вход блока 7 питания электродвигателя 8 центрифуги. Вал электродвигателя 8 с укрепленной на его конце платформой 6 начинает вращаться с нарастающей частотой.

При вращении платформы 6 центрифуги на щетку 1 действует центробежная сила Рц,пропорциональная величине (R + К,),(где R, - расстояние от 0 оси (вала 2) электрической машины 3 до центра тяжести щетки 1) и стремящаяся оторвать ее от коллектора 4. При достижении некоторого значения скорости (частоты) вращения Q. платформы происходит уравновешива0

5

0

5

5

ние сил Гл и FM и наступает момент

J

ц

отрыва щетки от коллектора.

В зависимости от выполнения и принципа действия элемента 5 контроля момента отрыва на его выходе формируется соответствующий электрический сигнал, поступающий в обмотку управления электромагнитной муфтой 12. Последняя срабатывает, размыкается механическая связь электродвигателя 11 с переменным конденсатором генератора 13, процесс повы- щения частоты выходного сигнала прерывается, и частота вращения платформы 6 с электрической машиной 3 устанавливается постоянной. Регистрирующий прибор 10 фиксирует эту частоту.

Сила давления щетки 1 на коллектор 4 определяется по выражению для центробежной силы

Гц

m

(R +

R,)Q

где m - масса щетки.

При необходимости устройство обеспечивает возможность определения силы давления щетки в динамике, т.е. при работе многополюсной электрической машины в 15ежиме двигателя . или на электрической машине, вал которой с коллектором приводится принудительно во вращение от вспомогательного электродвигателя (как в прототипе). Для этого на платформе 6 должны быть установлены соосно закрепленные исследуемая электрическая машина и вспомогательный электродвигатель, валы которых направлены встречно и соединены муфтой. Питание на вспомогательный электродвигатель подается от специального источника через контактные кольца на оси электродвигателя 8.

0

5

0

5

0

5

0

Предлагаемое устройство обладает широкой применимостью, так как позволяет вьшолнять изменения силы давления щетки на коллектор в любых электрических машинах с различной конструкцией щеточно-коллекторных узлов, независимо от того,имеются в зоне этих узлов окна, необходимые для осуществления механической связи щетки с силоизмерительным устройством, необходимость которых требует известное устройство.

Формула изобретения

Устройство для измерения силы давления щетки на коллектор электрической машины, содержащее электрический элемент контроля момента отрыва щетки от коллектора, связанный с регистратором, отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, оно дополнительно содержит электрическую центрифугу с платформой, предназначенной для установки на ней электрической машины, с фиксированным радиальным смещением относительно оси платформы так, что сила давления исследуемой щетки направлена к оси вращения платформы, при этом вход блока питания электродвигателя связан с дополнительно введенным управляемым блоком изменения частоты вращения центрифуги, причем электрический элемент контроля момента отрыва щетки от коллектора включен в цепь управления блока изменения частоты вращения центрифуги, а регистратор включен также на входе блока питания электродвигателя центрифуги .

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей. Установка состоит из электрической центрифуги, на .платформе 6 которой установлена электрическая машина 3, и блока управления, включающего электрический элемент контроля момента отрыва щетки от коллектора 4, блок изменения частоты вращения центрифуги, блок питания электродвигателя 7 и регистрирующий прибор |0. На валу электрической машины 3 установлены коллектор 4, с которым контактируют щетки 1. Электрическая j amHHa 3 установлена на платформе 6 центрифуги с радиальным смещением R относительно центра и ориентирована таким образом, чтобы сила давления исследуемой щетки F.. была направлена к оси вращения цеитрифуги. Платформа 6 центрифуги установлена на валу приводного электродвигателя 11. При вращении платформы 1 центрифуги-на щетку действует центробежная сила Гц, пропорциональная величине (R+R) и стремящаяся оторвать ее от коллектора. Электрический сигнал с элемента контроля отрыва 5 поступает в обмотку управления электромагнитной муфты 12, механическая связь электродвигателя 11 с переменным конденсатором генератора 13.размыкается, процесс повышения частоты выходного сигнала прерывается и частота вращения платформы 6 с электрической мащиной 3 устанавливается постоянной. Регистрирующий прибор 10 фиксирует эту частоту. Сила давления щетки на коллектор определяется по известному выражению для центробежной силы. ,1 ил. 9i (Л 4 СП ч О со 00