EP0276009A2 - Meldeeinrichtung für das Melden des Verschleisszustandes von Bürsten einer elektrischen Maschine - Google Patents

Meldeeinrichtung für das Melden des Verschleisszustandes von Bürsten einer elektrischen Maschine Download PDF

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EP0276009A2
EP0276009A2 EP88100879A EP88100879A EP0276009A2 EP 0276009 A2 EP0276009 A2 EP 0276009A2 EP 88100879 A EP88100879 A EP 88100879A EP 88100879 A EP88100879 A EP 88100879A EP 0276009 A2 EP0276009 A2 EP 0276009A2
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EP
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capacitor
signaling
machine
current
wear
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STILL GmbH
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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 invention relates to a signaling device with a signaling device for reporting the state of wear of at least one brush of an electrical machine with a slip ring and / or commutator, preferably a direct current machine such as a direct current generator or a direct current motor, with a contact installed in or on the brush upon reaching a predetermined state of wear, closes a signaling circuit in which a current sensor device is arranged.
  • a signaling device with a signaling device for reporting the state of wear of at least one brush of an electrical machine with a slip ring and / or commutator, preferably a direct current machine such as a direct current generator or a direct current motor, with a contact installed in or on the brush upon reaching a predetermined state of wear, closes a signaling circuit in which a current sensor device is arranged.
  • the invention has for its object to provide a universal wear condition signaling device which can be used in particular for industrial trucks with an electric motor drive, for which as few or no additional electrical components are required on the machine and if possible only one line between the slip ring or commutator machine and the signaling device is required.
  • a frequency generator and at least one capacitor are arranged in the signal generator circuit, the capacitance of the capacitor being matched to the frequency of the frequency generator such that these capacitors sator for the current with the frequency determined by the frequency generator is permeable.
  • This has the effect that when the contact closes due to corresponding wear of the brush, the current flows at the frequency determined by the frequency generator.
  • This current can easily be detected in the current sensing device and used to trigger a signal lamp or an acoustic warning sign or the like.
  • the subject of the invention is suitable for single-pole switch contacts lying at brush potential. A particular advantage is the electrical isolation achieved between the signaling device supply, the machine circuit and the individual brushes, which is easy to reach.
  • the signaling device can be combined in one assembly for all slip ring or commutator machines present in an overall assembly, for example in a vehicle, this assembly being attachable anywhere in the vehicle.
  • the detection of the contacting of the monitoring switching contacts takes place via current measurement of an alternating voltage of predetermined, suitably selected frequency that is generated in the signaling device.
  • a slip ring or commutator machine it a motor or a generator
  • the circuit is also closed via capacitors at any point in the circuit of the slip ring or commutator machine, the brushes of which are to be monitored.
  • the capacitor can be used as such in the signaling device Be arranged near the current sensing device, but can also be arranged directly on the slip ring or commutator machine.
  • the device according to the invention is particularly suitable for DC machines, but can also be used for AC machines, provided that only the frequency with which it operates is so clearly different from the frequency of the frequency generator of the device according to the invention that the capacitor is clearly only for this one Frequency is permeable.
  • the frequency generator itself is connected to a current source so that it functions as a current source even for the signal generator circuit.
  • a particular further advantage is the possibility of providing a control option by means of which there is always a check as to whether the device is effective by arranging a further capacitor with a defined resistance or an ohmic resistance in parallel with the brush wear contact and the capacitor arranged on the machine. through which a current flows that is clearly different from the current that flows when the brush wear contact closes, so that it can be continuously determined whether this control current flows or the current triggered by the closing of the brush wear contact flows.
  • This means that the function of the supply lines is constantly checked by means of defined load resistors or load capacitors arranged in the machine, which are selected to be significantly smaller than the capacitors used for electrical isolation.
  • 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 display, whereby if this control current fails, for example as a result of a cable break, a "fault” display is triggered, while if the intended normal signaling current, which is actually greater than the function control current, a signal "brush worn” is triggered becomes.
  • the load capacitor or load resistor can also be connected in series with an arbitrarily actuated test button contact.
  • the battery 12 for example the vehicle battery in a vehicle drive, is connected via two lines 16 to the direct current motor, the armature 8 of which is connected in series with the field excitation coil 9.
  • the arbitrarily adjustable pulse control 13 determines the voltage supplying the motor 8, 9 and thus the voltage Engine speed.
  • a wear signaling 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 signaling contact 7.
  • a line 17 leads to an isolating capacitor 5, the two isolating 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 a current sensing device 3, which 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.
  • the isolating capacitors 5 cause a galvanic separation of the individual circuits (supply voltage, machine circuit, various brush potentials) as well by the capacitor 15 arranged in the signaling device 1. Both the isolating capacitors 5 and the capacitor 15 are permeable to current of the frequency determined by the frequency generator 2.
  • a further current measuring element 3 with a further signal output 4 is connected to the line between each frequency generator 2 and the current measuring element 3 with the signal output 4, a line 14 being connected to this further current measuring element 3, which line is to be monitored to one or more Slip ring or commutator machine or machines leads.
  • the signal lamp 4 or the signal lamps 4 can also be arranged outside the device 1.
  • the capacitor 15 can be omitted and the isolating capacitors 5 also take on its task. If only one brush and thus one signaling contact is connected, the isolating capacitor 5 can also be omitted and only the capacitor 15 arranged directly next to the current measuring element (current sensing device) 3 must be present and is sufficient.
  • 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 again made via a separating capacitor.

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  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)

Abstract

Eine Meldeeinrichtung (1) mit einer Signalgebeinrichtung für das Melden des Verschleißzustandes der Bürsten eines Gleichstrommotors (8) oder Gleichstromgenerators hat einen in der Bürste eingebauten Kontakt (7), der bei Erreichen eines vorbestimmten Verschleißzustandes einen Signalgabestromkreis schließt (2, 3, 15, 11, 5, 7, 10), in dem sich eine Stromfühlereinrichtung (3) befindet. Um eine Verschleißzustandsmeldeeinrichtung zu schaffen, die möglichst wenige oder keine zusätzlichen elektrischen Bauteile an der Maschine erfordert und bei der möglichst nur eine Leitung zwischen der Maschine (8) und dem Meldegerät (1) erforderlich ist, wird vorgeschlagen, in dem Signalgabestromkreis (2, 3, 15, 11, 5, 7, 10) einen Frequenzgenerator (2) und mindestens einen Kondensator (5 bzw. 15) anzuordnen, dessen Kapazität dahingehend abgestimmt ist, daß der Kondensator (5 bzw. 15) für Strom der vom Frequenzgenerator (2) bestimmten Frequenz durchlässig ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Meldeeinrichtung mit einer Signalgebereinrichtung für das Melden des Verschleißzu­standes zumindest einer Bürste einer elektrischen Maschine mit Schleifring und/oder Kommutator, vorzugs­weise einer Gleichstrommaschine wie einem Gleichstrom­generator oder einem Gleichstrommotor, mit einem in oder an der Bürste ein- oder angebauten Kontakt, der bei Er­reichen eines vorbestimmten Verschleißzustandes einen Signalgabestromkreis schließt, in dem eine Stromfühler­einrichtung angeordnet ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine universell, insbesondere für Flurförderzeuge mit elektromotorischem Antrieb verwendbare Verschleißzustandmeldeeinrichtung zu schaffen, für die möglichst wenige oder keine zusätz­lichen elektrischen Bauteile an der Maschine erforderlich sind und möglichst nur eine Leitung zwischen der Schleif­ring- bzw. Kommutatormaschine und dem Meldegerät erfor­derlich ist.
  • 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 Frequenz­generator bestimmten Frequenz fließt. Dieser Strom kann leicht in der Stromfühleinrichtung festgestellt und zum Auslösen einer Signallampe oder eines akustischen Warn­zeichens oder dergleichen benutzt werden. Der Erfindungs­gegenstand 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 Schleif­ring- oder Kommutatormaschinen, wobei diese Baugruppe an beliebiger Stelle im Fahrzeug anbaubar ist.
  • Die Erfassung der Kontaktgabe der Überwachungsschalt­kontakte erfolgt über Strommessung einer angelegten, im Meldegerät erzeugten Wechselspannung vorbestimmter, geeignet gewählter Frequenz.
  • Es ist möglich, alle in einer Schleifring- bzw. Kommutator­maschine, sei es ein Motor, sei es ein Generator, vorhan­denen 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 Kommutator­maschine, 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. Kommutator­maschine angeordnet sein.
  • Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist besonders geeignet für Gleichstrommaschinen, kann aber auch für Wechselstrom­maschinen 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.
  • Der Frequenzgenerator selbst ist an eine Stromquelle ange­schlossen, so daß er selbst für den Signalgeberstromkreis als Stromquelle funktioniert.
  • 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 Bürstenverschleiß­kontaktes ausgelöste Strom fließt. Das heißt, es erfolgt eine ständige Funktionskontrolle der Zuleitungen durch in der Maschine angeordnete definierte Belastungswider­stände oder Belastungskondensatoren, die deutlich kleiner gewählt sind als die zur Potentialtrennung ver­wendeten 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 wesaentlich 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.
  • Die Erfindung ist im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
    • Figur 1 zeigt ein Schaltschema zu einer Einrichtung mit einer batteriegespeisten Gleichstrommaschine.
    • Figur 2 zeigt eine Einrichtung mit einem Gleichstrom­generator und einem Gleichstrommotor.
  • Die Batterie 12, beispielsweise bei einem Fahrzeugantrieb die Fahrzeugbatterie, ist über zwei Leitungen 16 mit dem Gleichstrommotor verbunden, dessen Anker 8 in Reihe ge­schaltet ist zu der Felderregungsspule 9. Die willkürlich einstellbare Impulssteuerung 13 bestimmt die den Motor 8,9 speisende Spannung und damit die Drehzahl des Motors.
  • An jeder Bürste ist ein Verschleißmeldekontakt angeordnet, der im Schaltschema durch einen Kontakt 7 symbolisiert ist, wobei jeder der beiden Bürsten ein Verschleißmelde­kontakt 7 zugeordnet ist. Von jedem Verschleißmelde­kontakt 7 aus führt eine Leitung 17 zu einem Trennkonden­sator 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 Signal­lampe 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.
  • Parallel zu einem der Verschleißmeldekontakte 7 und dem zugeordneten Trennkondensator 5 ist ein Kontrollkonden­sator 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 Bürsten­potentiale) bewirkt ebenso wie durch den im Meldegerät 1 angeordneten Kondensator 15. Sowohl die Trennkondensa­toren 5 wie auch der Kondensator 15 ist für Strom von der durch den Frequenzgenerator 2 bestimmten Frequenz durchlässig.
  • 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.
  • Die Signalleuchte 4 bzw. die Signalleuchten 4 können auch außerhalb des Gerätes 1 angeordnet sein.
  • 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 ent­fallen und nur der unmittelbar neben dem Strommeßglied (Stromfühleinrichtung) 3 angeordnete Kondensator 15 muß vorhanden sein und reicht aus.
  • Bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 2 sind gleiche Teile mit der gleichen Bezugszahl versehen wie in Figur 1, wobei ein Motor 8, 9 mit einem Generator 18, 19 zusammen­geschaltet ist und in diesem Falle die Feldspule 9 bzw. 19 nicht in Reihe geschaltet, sondern für Fremderregung geschaltet ist.
  • Infolge der zwei getrennten Leitungen 11 mit zwei Stromfühl­einrichtungen 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.
  • Bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 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.

Claims (6)

1. Meldeeinrichtung mit Signalgebereinrichtung für das Melden des Verschleißzustandes mindestens einer Bürste einer elektrischen Schleifring- oder Kommutatormaschine, vorzugsweise einer Gleichstrommaschine, mit einem in oder an der Bürste ein- oder angebauten Verschleißmelde­kontakt, der bei Erreichen eines vorbestimmten Ver­schleißzustandes einen Signalgabestromkreis schließt, in dem eine Stromfühleinrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Signalgabestromkreis (2, 3, 15, 11, 5, 7, 10 bzw. 20) ein Frequenzgenerator (2) und mindestens ein Kondensator (5 bzw. 15) angeordnet sind, wobei die Kapazität des Kondensators (5 bzw. 15) derart auf die Frequenz des Frequenzgenerators (2) abgestimmt ist, daß der Kondensator (5 bzw. 15) für den Strom der durch den Frequenzgenerator (2) be­stimmten Frequenz durchlässig ist.
2. Meldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß der Kondensator (15) benachbart der Stromfühl­einrichtung bzw. im Meldegerät (1) angeordnet ist.
3. Meldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (5) an der Maschine (8, 9 bzw. 18, 19) angeordnet ist.
4. Meldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl ein Kondensator(15) im Meldegerät (1) wie auch ein Kondensator (5) unmittelbar an der Maschine (8, 9 bzw. 18, 19) angeordnet ist.
5. Meldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Maschine (8, 9 bzw. 18, 19) parallel zu dem Verschleißmeldekontakt (7) ein Funktionskontroll­belastungskondensator (6) geschaltet ist.
6. Meldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Maschine (8, 9 bzw. 18, 19) parallel zu dem Verschleißmeldekontakt (7) ein Funktionskontroll­belastungswiderstand geschaltet ist.
EP88100879A 1987-01-21 1988-01-21 Meldeeinrichtung für das Melden des Verschleisszustandes von Bürsten einer elektrischen Maschine Withdrawn EP0276009A3 (de)

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