EP0232209A1 - Dispositif pour la détection du seuil d'usure des contacts électriques du type à frottement - Google Patents

Dispositif pour la détection du seuil d'usure des contacts électriques du type à frottement Download PDF

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EP0232209A1
EP0232209A1 EP87420003A EP87420003A EP0232209A1 EP 0232209 A1 EP0232209 A1 EP 0232209A1 EP 87420003 A EP87420003 A EP 87420003A EP 87420003 A EP87420003 A EP 87420003A EP 0232209 A1 EP0232209 A1 EP 0232209A1
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wear
threshold
contact
optical fiber
flux
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Withdrawn
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EP87420003A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gérard Marichy
Michel Chambon
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Ferraz SA
Original Assignee
Ferraz SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/58—Means structurally associated with the current collector for indicating condition thereof, e.g. for indicating brush wear

Definitions

  • the present invention relates to electrical contacts of the friction type, such as power brushes for rotating machines and shoes or current collection pads for subway trains or other rail vehicles.
  • these contacts are generally made of a relatively soft conductive material (most often based on graphite) in order to ensure good bearing against the metal part with which they cooperate, and to avoid surface damage to it. this.
  • This material consequently wears out as the electric machine which it operates is operating, so that in order to avoid any untimely damage, it is necessary to provide detectors capable of emitting an alarm signal when wear reaches a certain threshold, requiring replacement of the contact.
  • the detector devices usually used are electrically operated, so that the same brush or shoe is simultaneously associated with two separate electrical circuits, namely that intended for supplying the electric machine to which it is linked, and that corresponding to the signal. alarm. This duality of circuits within the same electrical element obviously presents risks of interference.
  • the present invention mainly intends to remedy, which consists essentially in ensuring the detection of the wear threshold using at least one optical fiber which is associated with a transmitter and with a flux receiver. luminous and a part of which is inserted into the contact up to a thickness corresponding to the level of the wear threshold, so that as a result of the destruction following the wear of the material which forms the contact, the luminous flux is obscured when wear reaches the aforementioned threshold.
  • reference 1 designates the ring or "collector” intended for supplying the armature 2 of an electric motor or other rotary machine.
  • Collector 1 is associated with two brushes 3 opposite one another, each of these being connected to a source of electric current 4.
  • two optical fiber systems 5 one end is associated with a light emitter shown diagrammatically at 6, while the opposite end cooperates with a receiving device 7.
  • the optical fiber or fibers which make up each detector system 5 penetrate inside the brush 3 which corresponds to it, so that the luminous flux is obscured when the wear reaches the expected threshold, this occultation causing, at the level of the receiver 7, the emission of a sound, light or other signal, warning the user of the need to proceed the replacement of the brush 3 envisaged.
  • Fig. 2 illustrates in detail an embodiment of one of the two optical fiber systems 5.
  • a single optical fiber, referenced 15 which at the level of the brush 3 with which it is associated is folded over. itself at 180 ° to form a loop.
  • the protective sheath 8 of the fiber 15 preferably stops at the level of the seal 10 so that the two strands of the loop of the fiber 15 are held against each other with the smallest possible footprint.
  • the loop formed by the fiber 15 at the bottom of the extension 9a does not affect the passage of the light flux emitted by the emitter 6, so that the receiver 7 perceives this flux.
  • the end of the loop of the optical fiber 15 is itself eliminated. The light flux is then obscured, so that the receiver 7 automatically transmits the alarm signal.
  • each system 5 comprises two optical fibers referenced 25 and 25 ′, engaged parallel to one another inside a socket 11 introduced into the brush 3, in the same manner as in FIG. 2.
  • This sleeve is closed by a reflector or mirror 12 crimped at the end of said sleeve, so as to be located at the level of the wear threshold x- provided.
  • Fig. 5 illustrates an embodiment of the invention which uses, for each system 5, a single optical fiber referenced 35, of the bidirectional type intended to be associated with an optical coupler capable of selecting the flows flowing in opposite directions to the interior of the same fiber.
  • This single fiber protected by a sheath 13, is engaged by its free end in a socket 14 until it enters an axial extension 14a of the latter housed in the brush 3.
  • the bottom of this extension 14a is occupied by a reflector 14b located at the wear threshold xy provided for the brush 3.
  • the light flux diffused by the emitter 6 is reflected at 14b and returns in the opposite direction through the fiber 35 to a usual coupler which transmits it to the receiver 7.
  • the reflector 14b is destroyed by wear, there is obviously no more reflection, so that the receiver 7 generates the alarm signal.

Landscapes

  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

La détection du seuil d'usure est opérée, pour chacun des balais (3), à l'aide d'un système de fibre optique (5) associé à un émetteur (6) et à un récepteur (7), afin d'occulter automatiquement le flux lumineux lorsque l'usure atteint la partie extrême de la fibre qui est noyée dans le balai. Plusieurs formes de réalisation du système (5) sont décrites en détail.

Description

  • La présente invention a trait aux contacts électriques du type à frottement, tels que les balais d'alimentation pour machines tournantes et les sabots ou patins de captage de courant pour rames de métro ou autres véhicules ferroviaires.
  • On sait que ces contacts sont généralement réalisés en une matière conductrice relativement tendre (le plus souvant à base de graphite) afin d'assurer une bonne portée contre la partie métallique avec laquelle ils coopèrent, et d'éviter l'endommagement superficiel de celle-ci. Cette matière s'use en conséquence au fur et à mesure du fonctionnement de la machine électrique dont elle opère l'alimentation, de telle sorte qu'en vue d'éviter toute avarie intempestive, il y a lieu de prévoir des détecteurs propres à émettre un signal d'alarme lorsque l'usure atteint un certain seuil, nécessitant le remplacement du contact.
  • Les dispositifs détecteurs habituellement utilisés sont à fonctionnement électrique, si bien que le même balai ou patin est simultanément associé à deux circuits électriques distincts, à savoir celui destiné à l'alimentation de la machine électrique à laquelle il est lié, et celui correspondant au signal d'alarme. Cette dualité de circuits au sein du même élément électrique présente évidemment des risques d'interférences.
  • C'est à cet inconvénient qu'entend principalement remédier la présente invention, laquelle consiste essentiellement à assurer la détection du seuil d'usure à l'aide d'au moins une fibre optique qui est associée à un émetteur et à un récepteur de flux lumineux et dont une partie est insérée dans le contact jusqu'à une épaisseur correspondant au niveau du seuil d'usure, afin que par suite de la destruction consécutive à l'usure de la matière qui forme le contact, le flux lumineux soit occulté lorsque l'usure atteint le seuil précité.
  • Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer :
    • Fig. 1 est une vue schématique illustrant l'application de l'invention aux deux balais opposés d'une machine tournante.
    • Fig. 2 est une coupe diamétrale à plus grande échelle montrant l'implantation de la fibre optique dans l'un des balais.
    • Fig. 3 reproduit fig. 1, les pièces étant représentées au moment où l'usure du balai atteint le seuil prévu.
    • Fig. 4 et 5 sont des coupes analogues à celle de fig. 2, .mais correspondant à deux variantes de mise en oeuvre de l'invention.
  • En fig. 1, la référence 1 désigne la bague ou "collecteur" destiné à l'alimentation de l'induit 2 d'un moteur électrique ou autre machine tournante. Au collecteur 1 sont associés deux balais 3 opposés l'un à l'autre, chacun de ceux-ci étant relié à une source de courant électrique 4.
  • Pour assurer le contrôle de l'usure progressive des balais 3 et obtenir de manière automatique un signal d'alarme lorsque cette usure atteint le seuil nécessitant le remplacement desdits balais, on prévoit, conformément à l'invention, deux systèmes de fibres optiques 5 dont une extrémité est associée à un émetteur lumineux schématisé en 6, tandis que l'extrémité opposée coopère avec un dispositif récepteur 7..La ou les fibres optiques qui composent chaque système détecteur 5 pénètrent à l'intérieur du balai 3 qui lui correspond, de façon à ce que le flux lumineux soit occulté lorsque l'usure atteint le seuil prévu, cette occultation provoquant, au niveau du récepteur 7, l'émission d'un signal sonore, lumineux ou autre, avertissant l'utilisateur de la nécessité de procéder au remplacement du balai 3 envisagé.
  • On comprend qu'un tel agencement évite tout risque d'interférence entre le circuit électrique d'alimentation correspondant à la source 4 et un autre circuit électrique d'alarme, du fait que suivant l'invention, le déclenchement de cette alarme est opéré par l'intermédiaire d'un simple flux lumineux.
  • Fig. 2 illustre de manière détaillée une forme de réalisation de l'un des deux systèmes de fibres optiques 5. Pour chaque système, on a recours à une fibre optique unique, référencée 15, qui au niveau du balai 3 auquel elle est associée est repliée sur elle-même à 180° afin de former une boucle. La partie repliée de la fibre 15, protégée par une gaine 8, pénètre dans une douille 9 dont elle est rendue solidaire par un scellement 10 ; cette douille 9 comporte un prolongement 9a à plus petit diamètre qui est introduit dans un logement borgne du corps du balai 3, le fond transversal 9b dudit prolongement se trouvant disposé à une profondeur légèrement supérieure à celle correspondant au seuil d'usure x-y prévu pour ledit balai. On observera que la gaine de protection 8 de la fibre 15 s'arrête préférablement au niveau du scellement 10 afin que les deux brins de la boucle de la fibre 15 soient maintenus l'un contre l'autre en présentant le plus faible encombrement possible.
  • Bien évidemment, la boucle formée par la fibre 15 au niveau du fond du prolongement 9a n'affecte pas le passage du flux lumineux émis par l'émetteur 6, si bien que le récepteur 7 perçoit ce flux. Par contre et comme illustré en fig. 3, lorsque le corps du balai 3 est usé de manière telle que la réduction de son épaisseur atteint le seuil x-y, l'extrémité de la boucle de la fibre optique 15 est elle-même éliminée. Le flux lumineux est alors occulté, de telle sorte que le récepteur 7 émet de manière automatique le signal d'alarme.
  • Dans la forme de réalisation suivant fig. 4, chaque système 5 comprend deux fibres optiques référencées 25 et 25', engagées parallèlement l'une à l'autre à l'intérieur d'une douille 11 introduite dans le balai 3, de la même manière qu'en fig. 2.
  • L'extrémité intérieure de cette douille est fermée par un réflecteur ou miroir 12 serti en bout de ladite douille, de façon à se trouver situé au niveau du seuil d'usure x- prévu.
  • Les extrémités des deux fibres optiques 25 et 25' s'arrêtent à une courte distance du réflecteur 12, de telle sorte que le flux lumineux qui est convoyé par celle 25 qui est liée à l'émetteur 6 est réfléchi et peut traverser la fibre 25' reliée au récepteur 7. Il va de soi que lorsque l'usure du balai 3 atteint le seuil x-y, le réflecteur 12 est détruit, ce qui a pour effet d'occulter le flux lumineux et d'engendrer le signal d'alarme.
  • Fig. 5 illustre une forme de réalisation de l'invention qui fait appel, pour chaque système 5, à une fibre optique unique référencée 35, du type bidirectionnel destiné à être associé à un coupleur optique apte à sélectionner les flux circulant en sens inverses à l'intérieur d'une même fibre. Cette fibre unique, protégée par une gaine 13, est engagée par son extrémité libre dans une douille 14 jusqu'à pénétrer dans un prolongement axial 14a de celle-ci logé dans le balai 3. Le fond de ce prolongement 14a est occupé par un réflecteur 14b situé au niveau du seuil d'usure x-y prévu pour le balai 3.
  • Aussi longtemps que ce seuil n'est pas atteint, le flux lumineux diffusé par l'émetteur 6 est réfléchi en 14b et revient en sens inverse à travers la fibre 35 jusqu'à un coupleur usuel qui le transmet au récepteur 7. Par contre, lorsque le réflecteur 14b est détruit par l'usure, il n'y a évidemment plus de réflection, de telle sorte que le récepteur 7 engendre le signal d'alarme.

Claims (4)

1. Dispositif pour la détection du seuil d'usure des contacts électriques à frottement tels que balais, patins ou similaires, du genre propre à émettre un signal d'alarme lorsque l'usure de la matière qui constitue le contact atteint une certaine limite, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une fibre optique (15, 25 ou 35) qui est associée à un émetteur (6) et à un récepteur (7) de flux lumineux et dont une partie est insérée dans le corps du contact (3) jusqu'à une épaisseur correspondant au niveau du seuil d'usure (x-y), afin que par suite de la destruction consécutive à l'usure de la matière qui forme le contact, le flux lumineux soit occulté lorsque cette usure atteint ledit seuil.
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de la fibre optique (15) introduite dans le corps du contact (3) est repliée à 180° pour former une boucle.
3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de la fibre optique (25) qui est introduite dans le corps du contact (3) est sectionnée de façon à déterminer deux fibres parallèles (25, 25') qui se transmettent le flux lumineux par réflection à l'aide d'un miroir (12), lequel est disposé suivant le seuil (x-y).
4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de la fibre optique qui est introduite dans le corps du contact (3) est formée par l'extrémité d'une fibre bidirection- nelle (35) associée d'une part à un réflecteur (14b) qui assure le retour du flux lumineux au niveau du seuil d'usure (x-y), d'autre part à un coupleur de type usuel apte à sélectionner le flux de retour.
EP87420003A 1986-01-06 1987-01-06 Dispositif pour la détection du seuil d'usure des contacts électriques du type à frottement Withdrawn EP0232209A1 (fr)

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FR2592744B1 (fr) 1988-10-07

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Inventor name: CHAMBON, MICHEL

Inventor name: MARICHY, GERARD