DE3701643A1

DE3701643A1 - SIGNALING DEVICE FOR SIGNALING THE WEAR CONDITION OF BRUSHES OF AN ELECTRICAL MACHINE

Info

Publication number: DE3701643A1
Application number: DE19873701643
Authority: DE
Inventors: W Dietrich Dipl Ing Muth
Original assignee: STILL GmbH
Current assignee: STILL GmbH
Priority date: 1987-01-21
Filing date: 1987-01-21
Publication date: 1988-08-04
Also published as: EP0276009A2; EP0276009A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Meldeeinrichtung mit einer Signalgebereinrichtung für das Melden des Verschleißzu standes zumindest einer Bürste einer elektrischen Maschine mit Schleifring und/oder Kommutator, vorzugs weise einer Gleichstrommaschine wie einem Gleichstrom generator oder einem Gleichstrommotor, mit einem in oder an der Bürste ein- oder angebauten Kontakt, der bei Er reichen eines vorbestimmten Verschleißzustandes einen Signalgabestromkreis schließt, in dem eine Stromfühler einrichtung angeordnet ist.The invention relates to a signaling device with a Signaling device for reporting wear at least one brush of an electric Machine with slip ring and / or commutator, preferred like a DC machine like a DC generator or a DC motor, with one in or on the brush built-in or attached contact, which at Er reach a predetermined wear condition Signaling circuit closes in which a current sensor device is arranged.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine universell, insbesondere für Flurförderzeuge mit elektromotorischem Antrieb verwendbare Verschleißzustandmeldeeinrichtung zu schaffen, für die möglichst wenige oder keine zusätz lichen elektrischen Bauteile an der Maschine erforderlich sind und möglichst nur eine Leitung zwischen der Schleif ring- bzw. Kommutatormaschine und dem Meldegerät erfor derlich ist.The invention has for its object a universal especially for industrial trucks with electromotive Wear condition indicator that can be used for the drive to create for the few or no additional Liche electrical components required on the machine and if possible only one line between the loops ring or commutator machine and the signaling device is such.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem Signalgeberstromkreis ein Frequenzgenerator und mindestens ein Kondensator angeordnet sind, wobei die Kapazität des Kondensators derart auf die Frequenz des Frequenzgenerators abgestimmt ist, daß dieser Konden sator für den Strom mit der von dem Frequenzgenerator bestimmten Frequenz durchlässig ist. Dadurch wird bewirkt, daß dann, wenn durch entsprechenden Verschleiß der Bürste der Kontakt schließt, der Strom mit der durch den Frequenz generator bestimmten Frequenz fließt. Dieser Strom kann leicht in der Stromfühleinrichtung festgestellt und zum Auslösen einer Signallampe oder eines akustischen Warn zeichens oder dergleichen benutzt werden. Der Erfindungs gegenstand ist geeignet für auf Bürstenpotential liegende einpolige Schaltkontakte. Ein besonderer Vorteil ist die erzielte galvanische Trennung zwischen Meldegerätversorgung, Maschinenstromkreis und den einzelnen Bürsten, die einfach zu erreichen ist. Es ist nicht erforderlich, daß eine separate, auf dem Hauptstrompotential der Schleifring bzw. Kommutatormaschine liegende Versorgung vorhanden ist. Die Signalgabeeinrichtung kann in einer Baugruppe zusammengefaßt werden für alle in einem Gesamtaggregat, beispielsweise in einem Fahrzeug, vorhandenen Schleif ring- oder Kommutatormaschinen, wobei diese Baugruppe an beliebiger Stelle im Fahrzeug anbaubar ist.According to the invention, this object is achieved by that in the signal generator circuit, a frequency generator and at least one capacitor are arranged, wherein the capacitance of the capacitor so on frequency the frequency generator is tuned that this condens sator for the current with that of the frequency generator certain frequency is permeable. This causes that if the brush wears down the contact closes, the current with that through the frequency generator specific frequency flows. This stream can easily detected in the current sensing device and to Trigger a signal lamp or an acoustic warning character or the like can be used. The invention object is suitable for brush potential single-pole switch contacts. A particular advantage is that achieved galvanic isolation between signaling device supply, Machine circuit and the individual brushes that are simple can be reached. It is not necessary that one separate, on the main current potential of the slip ring or commutator machine supply available is. The signaling device can be in one assembly be summarized for everyone in a single aggregate, for example, grinding existing in a vehicle ring or commutator machines, this assembly on can be attached anywhere in the vehicle.

Die Erfassung der Kontaktgabe der Überwachungsschalt kontakte erfolgt über Strommessung einer angelegten, im Meldegerät erzeugten Wechselspannung vorbestimmter, geeignet gewählter Frequenz.The detection of the contact of the monitoring circuit contacts takes place via current measurement of an applied, in Detector generated alternating voltage predetermined, suitably chosen frequency.

Es ist möglich, alle in einer Schleifring- bzw. Kommutator maschine, sei es ein Motor, sei es ein Generator, vorhan denen Überwachungskontakte über jeweils einen zugeordneten Kondensator über nur eine Verbindungsleitung mit dem Überwachungsgerät zu verbinden. Der Stromkreis wird geschlossen ebenfalls über Kondensatoren zu irgendeinem Punkt des Stromkreises der Schleifring- oder Kommutator maschine, deren Bürsten überwacht werden sollen. Der Kondensator kann in dem Meldegerät als solchen in der Nähe der Stromfühleinrichtung angeordnet sein, kann aber auch unmittelbar an der Schleifring- bzw. Kommutator maschine angeordnet sein.It is possible to have all in one slip ring or commutator machine, be it an engine, be it a generator, existing which monitoring contacts each have an associated one Capacitor via only one connecting line with the Connect monitor. The circuit will also closed to any via capacitors Point of circuit of the slip ring or commutator machine whose brushes are to be monitored. The As such, the capacitor can be used in the signaling device Be arranged near the current sensing device, but can also directly on the slip ring or commutator be arranged machine.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist besonders geeignet für Gleichstrommaschinen, kann aber auch für Wechselstrom maschinen verwendet werden, sofern nur die Frequenz, mit der diese arbeitet, so deutlich unterschieden ist von der Frequenz des Frequenzgenerators der erfindungsgemäßen Einrichtung, daß der Kondensator eindeutig nur für diese eine Frequenz durchlässig ist.The device according to the invention is particularly suitable for direct current machines, but can also for alternating current machines are used, provided only the frequency with who works this is so clearly distinguished from the frequency of the frequency generator of the invention Establish that the capacitor is unique only to this a frequency is permeable.

Der Frequenzgenerator selbst ist an eine Stromquelle ange schlossen, so daß er selbst für den Signalgeberstromkreis als Stromquelle funktioniert.The frequency generator itself is connected to a power source closed so that he himself for the auto switch circuit works as a power source.

Ein besonderer weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, eine Kontrollmöglichkeit vorzusehen, durch die ständig eine Kontrolle erfolgt, ob die Einrichtung wirksam ist, indem parallel zu dem Bürstenverschleißkontakt und dem an der Maschine angeordneten Kondensator ein weiterer Kondensator mit definiertem Widerstand oder ein ohmscher Widerstand angeordnet ist, durch den ein Strom fließt, der deutlich unterschieden ist von dem Strom, der dann fließt, wenn der Bürstenverschleißkontakt schließt, so daß ständig festgestellt werden kann, ob dieser Kontrollstrom fließt oder der durch das Schließen des Bürstenverschleiß kontaktes ausgelöste Strom fließt. Das heißt, es erfolgt eine ständige Funktionskontrolle der Zuleitungen durch in der Maschine angeordnete definierte Belastungswider stände oder Belastungskondensatoren, die deutlich kleiner gewählt sind als die zur Potentialtrennung ver wendeten Kondensatoren. Das Meldegerät wird so dimensioniert, daß der definierte Belastungsstrom der Belastungswiderstände oder Belastungskondensatoren zu der Anzeige "Betriebsbereit" oder eine ähnlichen Anzeige führt, wobei bei Ausfallen dieses Kontrollstromes, beispielsweise infolge eines Kabelbruches, eine Anzeige "Störung" ausgelöst wird, während dann, wenn der vorgesehene Normalmeldestrom, der wesentlich größer ist als der Funktionskontrollstrom, fließt, ein Signal "Bürste verschlissen" ausgelöst wird. Der Belastungskondensator oder Belastungswiderstand kann auch in Reihe geschaltet werden mit einem willkürlich betätigbaren Prüftast-Kontakt.Another special advantage is the possibility of a Provide control options through which a Control is carried out whether the device is effective by parallel to the brush wear contact and that on the Machine arranged capacitor another capacitor with defined resistance or an ohmic resistance is arranged through which a current flows that clearly is differentiated from the current that flows when the brush wear contact closes, so that constantly it can be determined whether this control current flows or by closing the brush wear contact triggered current flows. That is, it is done a permanent function check of the supply lines defined load resistance arranged in the machine levels or load capacitors that are clear are chosen to be smaller than the ver turned capacitors. The signaling device is dimensioned so that the defined load current of the load resistors or load capacitors for the display "ready for operation" or a similar ad, failing this control stream, for example as a result of a Broken cable, a display "fault" is triggered, while if the envisaged normal reporting current, the is significantly larger than the function control current, flows, a signal "brush worn" is triggered. The load capacitor or load resistor can can also be connected in series with an arbitrary actuatable test button contact.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
The invention is explained below with reference to the drawing.

Fig. 1 zeigt ein Schaltschema zu einer Einrichtung mit einer batteriegespeisten Gleichstrommaschine. Fig. 1 shows a circuit diagram for a device with a battery-powered DC machine.

Fig. 2 zeigt eine Einrichtung mit einem Gleichstrom generator und einem Gleichstrommotor. Fig. 2 shows a device with a DC generator and a DC motor.

Die Batterie 12, beispielsweise bei einem Fahrzeugantrieb die Fahrzeugbatterie, ist über zwei Leitungen 16 mit dem Gleichstrommotor verbunden, dessen Anker 8 in Reihe ge schaltet ist zu der Felderregungsspule 9. Die willkürlich einstellbare Impulssteuerung 13 bestimmt die den Motor 8, 9 speisende Spannung und damit die Drehzahl des Motors.The battery 12 , for example in a vehicle drive the vehicle battery, is connected via two lines 16 to the DC motor, the armature 8 of which is connected in series to the field excitation coil 9 . The arbitrarily adjustable pulse control 13 determines the voltage supplying the motor 8 , 9 and thus the speed of the motor.

An jeder Bürste ist ein Verschleißmeldekontakt angeordnet, der im Schaltschema durch einen Kontakt 7 symbolisiert ist, wobei jeder der beiden Bürsten ein Verschleißmelde kontakt 7 zugeordnet ist. Von jedem Verschleißmelde kontakt 7 aus führt eine Leitung 17 zu einem Trennkonden sator 5, wobei die beiden Trennkondensatoren 5 an eine Leitung 11 angeschlossen sind, die zu dem eigentlichen Signalgebergerät 1 führt, wobei die Leitung 11 an einen Kondensator 15 angeschlossen ist, der vor dem Eingang einer Stromfühleinrichtung 3 liegt, die mit einer Signal lampe 4 verbunden ist. Die Stromfühleinrichtung 3 ist an einen Frequenzgenerator 2 angeschlossen. Über die Leitung 10 wird der Stromkreis von dem Frequenzgenerator 2 über die Stromfühleinrichtung 3, den Kondensator 15, die Leitung 11, die Trennkondensatoren 5, die Leitungen 17 und die Verschleißmeßkontakte 7 zu den Leitungen 16 und von da aus über die Leitung 10 zu dem Frequenzgenerator 2 geschlossen.A wear detection contact is arranged on each brush, which is symbolized in the circuit diagram by a contact 7 , with each of the two brushes being assigned a wear detection contact 7 . From each wear alarm contact 7 from a line 17 leads to a separator capacitor 5 , the two separating capacitors 5 being connected to a line 11 which leads to the actual signaling device 1 , the line 11 being connected to a capacitor 15 which is in front of the Input of a current sensing device 3 is connected to a signal lamp 4 . The current sensing device 3 is connected to a frequency generator 2 . Via the line 10 , the circuit from the frequency generator 2 via the current sensing device 3 , the capacitor 15 , the line 11 , the isolating capacitors 5 , the lines 17 and the wear measuring contacts 7 to the lines 16 and from there via the line 10 to the frequency generator 2 closed.

Parallel zu einem der Verschleißmeldekontakte 7 und dem zugeordneten Trennkondensator 5 ist ein Kontrollkonden sator 6 geschaltet, der deutlich kleiner ist als die Kondensatoren 5 bzw. 15. Durch die Trennkondensatoren 5 wird eine galvanische Trennung der einzelnen Stromkreise (Speisespannung Maschinenstromkreis, verschiedene Bürsten potentiale) bewirkt ebenso wie durch den im Meldegerät 1 angeordneten Kondensator 15. Sowohl die Trennkondensa toren 5 wie auch der Kondensator 15 ist für Strom von der durch den Frequenzgenerator 2 bestimmten Frequenz durchlässig.In parallel to one of the wear signaling contacts 7 and the associated isolating capacitor 5 , a control capacitor 6 is connected, which is significantly smaller than the capacitors 5 and 15, respectively. The isolating capacitors 5 cause a galvanic separation of the individual circuits (supply voltage to the machine circuit, various brush potentials) as well as the capacitor 15 arranged in the signaling device 1 . Both the separation capacitors 5 and the capacitor 15 are permeable to current from the frequency determined by the frequency generator 2 .

In dem Ausführungsbeispiel ist an die Leitung zwischen jedem Frequenzgenerator 2 und dem Strommeßglied 3 mit dem Signalausgang 4 ein weiteres Strommeßglied 3 mit einem weiteren Signalausgang 4 angeschlossen, wobei an dieses weitere Strommeßglied 3 eine Leitung 14 angeschlossen ist, die zu einer oder mehreren weiteren zu überwachenden Schleifring- oder Kommutatormaschine bzw. -maschinen führt.In the exemplary embodiment, is connected to the line between each frequency generator 2 and the current measurement member 3 is connected to the signal output 4, a further current measurement member 3 having a further signal output 4 wherein in this further current measurement member 3 is a line 14 which is to be monitored for one or more further Slip ring or commutator machine or machines leads.

Die Signalleuchte 4 bzw. die Signalleuchten 4 können auch außerhalb des Gerätes 1 angeordnet sein. The signal lamp 4 or the signal lamps 4 can also be arranged outside the device 1 .

Bei entsprechender Dimensionierung kann der Kondensator 15 entfallen und die Trennkondensatoren 5 übernehmen dessen Aufgabe mit. Wenn nur eine Bürste und damit ein Meldekontakt angeschlossen ist, kann auch der Trennkondensator 5 ent fallen und nur der unmittelbar neben dem Strommeßglied (Stromfühleinrichtung) 3 angeordnete Kondensator 15 muß vorhanden sein und reicht aus.With appropriate dimensioning, the capacitor 15 can be omitted and the isolating capacitors 5 take on its task. If only one brush and thus a signaling contact is connected, the isolating capacitor 5 can also fall and only the capacitor 15 arranged directly next to the current measuring element (current sensing device) 3 must be present and is sufficient.

Bei der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 2 sind gleiche Teile mit der gleichen Bezugszahl versehen wie in Fig. 1, wobei ein Motor 8, 9 mit einem Generator 18, 19 zusammen geschaltet ist und in diesem Falle die Feldspule 9 bzw. 19 nicht in Reihe geschaltet, sondern für Fremderregung geschaltet ist.In the embodiment according to FIG. 2, the same parts are provided with the same reference number as in FIG. 1, a motor 8 , 9 being connected to a generator 18 , 19 and in this case the field coil 9 and 19 not being connected in series , but is switched to external excitation.

Infolge der zwei getrennten Leitungen 11 mit zwei Stromfühl einrichtungen 3 und zwei Signallampen 4 ist es möglich, zu erkennen, ob im Motor 8, 9 oder im Generator 18, 19 eine Bürste verschlissen ist, wenn überhaupt ein Signal ausgelöst wird. Soll auf diese Möglichkeit, getrennt zu erkennen, wo die Ursache der Störung liegt, verzichtet werden, kann auch nur eine Verbindungsleitung 11 zwischen Generator 18, 19 und Motor 8, 9 einerseits und andererseits Meldegerät 1 gelegt werden.As a result of the two separate lines 11 with two current sensing devices 3 and two signal lamps 4 , it is possible to recognize whether a brush is worn out in the motor 8 , 9 or in the generator 18 , 19 , if a signal is triggered at all. If this possibility of separately recognizing where the cause of the fault is to be dispensed with, only one connecting line 11 can be connected between generator 18 , 19 and motor 8 , 9 on the one hand and signaling device 1 on the other.

Bei der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 2 ist die Leitung 10 entfallen und dafür der Frequenzgenerator 2 und die Leitung 16 an Masse 20 gelegt, so daß der Stromkreis über Masse 20 geschlossen wird. Es genügt, wenn entweder am Generator 18, 19 oder am Motor 8, 9 die Leitung 16 an Masse gelegt wird, da über die Leitung 16 der Motor 8, 9 und der Generator 18, 19 verbunden sind. Der Masseanschluß erfolgt wiederum über einen Trennkondensator.In the embodiment according to FIG. 2, the line 10 is omitted and instead the frequency generator 2 and the line 16 are connected to ground 20 , so that the circuit is closed via ground 20 . It is sufficient if the line 16 is connected to ground either on the generator 18 , 19 or on the motor 8 , 9 , since the motor 8 , 9 and the generator 18 , 19 are connected via the line 16 . The ground connection is in turn made via an isolating capacitor.

Claims

1. Signaling device with signaling device for reporting the wear condition of at least one brush of an electrical slip ring or commutator machine, preferably a DC machine, with a wear detection contact built in or on the brush, which closes a signaling circuit when a predetermined wear condition is reached which is arranged a current sensing device, characterized in that a frequency generator ( 2 ) and at least one capacitor ( 5 or 15 ) are arranged in the signaling circuit ( 2 , 3 , 15 , 11 , 5 , 7 , 10 or 20 ), wherein the capacitance of the capacitor ( 5 or 15 ) is matched to the frequency of the frequency generator ( 2 ) in such a way that the capacitor ( 5 or 15 ) is permeable to the current of the frequency generated by the frequency generator ( 2 ).

2. Signaling device according to claim 1, characterized in that the capacitor ( 15 ) adjacent to the current sensing device or in the signaling device ( 1 ) is arranged.

3. Signaling device according to claim 1, characterized in that the capacitor ( 5 ) on the machine ( 8 , 9 or 18 , 19 ) is arranged.

4. Signaling device according to claim 1, characterized in that both a capacitor ( 15 ) in the signaling device ( 1 ) and a capacitor ( 5 ) is arranged directly on the machine ( 8 , 9 or 18 , 19 ).

5. Signaling device according to claim 1, characterized in that a function control load capacitor ( 6 ) is connected to the machine ( 8 , 9 or 18 , 19 ) in parallel to the wear signaling contact ( 7 ).

6. Signaling device according to claim 1, characterized in that a function control load resistor is connected to the machine ( 8 , 9 or 18 , 19 ) parallel to the wear signaling contact ( 7 ).