SU1026211A2

SU1026211A2 - Device for measuring brush pressures on commutator of electric machine

Info

Publication number: SU1026211A2
Application number: SU823404434A
Authority: SU
Inventors: Александр Ефимович Дубинин
Original assignee: Куйбышевский Авиационный Институт Им.С.П.Королева
Priority date: 1982-03-01
Filing date: 1982-03-01
Publication date: 1983-06-30

Abstract

УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ . ДАВЛЕНИЙ ЩЕТКИ НА КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАМИН по авт. св. №919004 отличающеес тем, что, с целью расширени функциональных возможностей путем измерени изменений давлени , ускорений, развиваемых щеткой, частот колебаний щетки, массы щетки и ее износа в динамических режимах работы машины, в него дополнительно введены два блока делени , блок умножени , блок вычитани , масштабный блок, квадратор, преобразователь частоты в посто нное напр жение , преобразователь переменного напр жени в посто нное и детектор, ход которого соединен с высоковольтными конденсаторами в измерительной цепи датчика давлени , а выход одновременно соединен с входами преобразовател частоты в посто нное напр жение и преобразовател переменного напр жени в посто нное, выход последнего соединен с первым входом регистрирующего прибора и первыми входами блока умножени и первого блока делени , который св зан своим выходсм со вторым входом регистрирующего прибора и первым входом блока вычитани , второй вход, которого соединен с масштабным блоком , а -выход блока вычитани соединен с первым входом второго блока делени , который св зан вторым входом с масштабным блоком, выход второго блока делени соединен с третьим вхо-g дом регистрируг цего прибора, а выход СП преобразовател частоты в посто нное напр жение одновременно соединен с п тым входом регистрирующего прибо- , ра и входом квадратора, выход которого соединен со вторым входом блока умножени , выход которого соединен с четвертым входом регистрирующего прибора и с вторым входомпервого блока делени . IsD О IsDDEVICE FOR MEASUREMENT. PRESSURE BRUSHES ON THE COLLECTOR OF ELECTRIC MAMINES by author. St. No. 919004 is characterized in that, in order to expand functionality by measuring changes in pressure, accelerations developed by the brush, frequencies of oscillations of the brush, the mass of the brush and its wear in dynamic modes of the machine, it additionally introduces two dividing units, a multiplication unit, a subtraction unit , scale unit, quad, frequency converter to constant voltage, variable voltage converter to constant and detector, the course of which is connected to high voltage capacitors in the measuring circuit of the sensor the pressure and the output are simultaneously connected to the inputs of a frequency converter to a constant voltage and an alternating voltage converter to a constant, the output of the latter is connected to the first input of a recording device and the first inputs of the multiplication unit and the first division block, which is connected with its second output the input of the registering device and the first input of the subtraction unit, the second input, which is connected to the scale unit, and the output of the subtraction unit is connected to the first input of the second division unit, which is connected to the second input ode with a scale unit, the output of the second dividing unit is connected to the third input of the registrar of the device, and the output of the SP of the frequency converter to constant voltage is simultaneously connected to the fifth input of the recording device and the input of the quadrant, the output of which is connected to the second the input of the multiplication unit, the output of which is connected to the fourth input of the registering device and to the second input of the first division block. IsD About IsD

Description

Изобретение относитс к электро технике, в частности к устройствам дл измерени давлений щетки на кол лектор электрических машин. По основному авт.св. 919004 известно устройство дл измерени давлений,щётки на коллектор электрических машин, содержащее регистри рующий прибор, датчик давлени в ви упругого чувствительного и компенса ционного элементов с обмотк-ами воз , буждени и измерительными, расположенными в корпусе, металлический ша взаимодействующий с указанным датчиком , щетку, щеткодержатель, источник синусоидального напр жени , контурный и высоковольтные конденсаторы , а также разделительные тран форматоры. Данное устройство имеет ограниченные функциональные возможности, так как не позвол ет определ ть в динамике измерени давлени , ускоре ни , развиваемые щеткой, и масс щетки, котора в . процессе рабо ты мен етс в результате износа . что оказывает вли ние на динамическое давление щетки на коллектор элек трической машины. Кро ме того, известное устройство н позвол ет определ ть частоту колебаний щетки в динамике, котора вли ет на ускорение, что, в свою оч редь, приводит к изменению давлени щетки на коллектор, а также определ ть износ щетки в процессе работы . . , Цель изобретени - расширение функциональных возможностей устройства путем измерени изменений давлени , ускорений, развиваемых щеткой , частот колебаний щетки, массы щетки и ее износа в динамических режимах работы машины. Поставленна цель достигаетс те что в устройство дополнительно введены два блока делени , блок умно- жени , блок вычитани , масштабный блок, квадратор, преобразователь частоты в посто нное напр жение, преобразователь переменного напр жени в посто нное и детектор, вход которого соединен с высоковольтными конденсаторами в измерительной цепи датчика давлени , а выход одновременно соединен с входами преобразовател частоты в посто нное напр жение и преобразовател переменного напр жени 6 посто нное, вы ход последнего соединен с первым входом регистрирующего прибора и первыми входами блока умножени , и первого блока делени , св занного своим выходом со вторым входом регистрирующего прибора и первым входом блока вычитани , второй вход которого,соединен с масштабным блоком , а выхрд блока вычитани - с первым входом второго блока делени , св занного вторым входом с масштабным блоком, выход второго блока делени соединен с третьим входом регистрирующего прибора, а выход преобразовател частоты в посто нное напр жение одновременно соединен с п тым входом регистрирук дего прибора и входом квадратора, выход которого соединен со вторым входом блока умножени , выход которого соединен с четвертым входом регистрирующего прибора и вторым входом первого блока делени . На чертеже представлена принципиальна схема устройства. Устройство дл измерени давлений щетки на коллектор состоит из биметаллического корпуса 1, с которым соединена щетка 2, расположенна в щеткодержателе 3. Щетка 2 -через защитное устройство 4 и метал- . лический шар 5 св зана с чувствительным силоизмерительным элементом 6. Компенсационный силоизмерительный элемент 7 также установ1лен в корпусе 1. Нажимной палец 8опираетс на корпус 1. Обмотка 9 возбуждени чувствительного сйлоизмерительного элемента б соединена с обмоткой 10 компенсационного сйлоизмерительного элемента 7 последовательно-согласно. Вькодные .концы обмотодс 9 и 10 силоиэмерительных элементов 6 и 7 подключены параллельно обмотке 11 разделительного трансформатора 12. Первична обмотка 13 этого трансформатора через разделительные высоковольтные конденсаторы 14 и 15 Св зана с источником 16 синусоидального напр жени . Измерительна обмотка 17 чувствительного Сйлоизмерительного элемента 6 соединена с измерительной обмоткой 18 компенсационного сйлоизмерительного элемента 7 последовательно-встречно . Выходные концы обмоток 17 и 18 силоиэмерительньк элементов 6 и 7. подключены параллельно обмотке 19 разделительного трансформатора 20 и параллельно им подключен контурный конденсатор 21, образующий совместно с этими обМотками резонанс-, ный контур. Вторична обмотка22 разделительного трансформатора 20 через- высоковольтные конденсаторта 23 и 24 св зана с детектором 25. . Выход детектора 25 соединен с входом преобразовател 26 частоты в посто нное напр жение и входом преобразовател 27 переменного напр жени в nocToiSHHoe. Выход преобразовател 27 соединен с первым входом регистрирующего прибора 28 и первыми входами блока 29 умножени и первого блока 30 делени . Выход блока 30 делени св зан со вторым входом регистрирующегоThe invention relates to electrical engineering, in particular, to devices for measuring brush pressures on a collector of electric machines. According to the main auth. 919004 a device is known for measuring pressures, brushes on the collector of electric machines, comprising a recording device, a pressure sensor in the form of an elastic sensitive and compensating element with air windings, gauges and measuring elements located in a housing, a metal wire interacting with the specified sensor, a brush , brush holder, sinusoidal voltage source, loop and high-voltage capacitors, as well as separation transformers. This device has limited functionality, as it does not allow to determine the dynamics of pressure measurement, acceleration developed by the brush, and the mass of the brush, which is in. The work process changes as a result of wear. which influences the dynamic pressure of the brush on the collector of the electric machine. In addition, the known device allows to determine the frequency of oscillation of the brush in dynamics, which affects the acceleration, which, in turn, leads to a change in the pressure of the brush on the collector, as well as to determine the wear of the brush during operation. . The purpose of the invention is to expand the functionality of the device by measuring changes in pressure, accelerations developed by the brush, the frequency of oscillation of the brush, the mass of the brush and its wear in dynamic modes of operation of the machine. The goal is achieved by the fact that the device additionally includes two dividing units, an intelligent unit, a subtraction unit, a large-scale unit, a quadrant, a frequency converter for direct voltage, an alternating voltage converter for direct voltage and a detector, whose input is connected to high-voltage capacitors. in the measuring circuit of the pressure sensor, and the output is simultaneously connected to the inputs of the frequency converter into a constant voltage and the alternating voltage converter 6 constant, the output of the latter is connected to the primary input of the registering device and the first inputs of the multiplication unit and the first division unit, connected with its output to the second input of the recording device and the first input of the subtractor, the second input of which is connected to the scale unit, and the output of the subtraction unit connected to the second input with the scale unit, the output of the second dividing unit is connected to the third input of the registering device, and the output of the frequency converter to constant voltage is simultaneously connected to the fifth input to the register to the instrument and the quad input, the output of which is connected to the second input of the multiplication unit, the output of which is connected to the fourth input of the registering device and the second input of the first division block. The drawing shows a schematic diagram of the device. The device for measuring the pressure of the brush on the collector consists of a bimetallic body 1, to which the brush 2 is connected, located in the brush holder 3. The brush 2 through the protective device 4 and metal. The ball 5 is connected with a sensitive force-measuring element 6. The compensation force-measuring element 7 is also mounted in the case 1. The pressure finger 8 is supported on the case 1. The excitation winding 9 of the sensitive sense-measuring element b is connected with the winding 10 of the compensation-measuring-measure element 7 in series. The code ends of the windings 9 and 10 of the load-measuring elements 6 and 7 are connected in parallel to the winding 11 of the isolation transformer 12. The primary winding 13 of this transformer is connected through high-voltage isolating capacitors 14 and 15 to a source 16 of sinusoidal voltage. The measuring winding 17 of the sensing Silent element 6 is connected to the measuring winding 18 of the compensating Silent element 7 in series-counter. The output ends of the windings 17 and 18 of the power measurement elements 6 and 7. are connected in parallel to the winding 19 of the isolation transformer 20 and in parallel are connected to the loop capacitor 21, which together with these windings form a resonant circuit. The secondary winding22 of the isolation transformer 20 is connected via a high-voltage capacitor 23 and 24 to the detector 25.. The output of the detector 25 is connected to the input of a frequency-to-voltage converter 26 and an input of a variable-voltage converter 27 to nocToiSHHoe. The output of the converter 27 is connected to the first input of the recording device 28 and the first inputs of the multiplication unit 29 and the first division unit 30. The output of the dividing unit 30 is connected with the second input of the registering

прибора 28 и первым входом блока 31 вычитани . Выход блока 31 вычитани соединен с первь входом второго блока 32 делени , а второй вход-блока 31 вычитани соединен с масштабны блоком 33. Выход второго блока 32 де лени соединен с третьим входом регистрирующего прибора 28. Выход преобразовател 26 частоты в посто нное напр жение одновременно соединен с п тБМ входом регистриругадего прибора 28 и входом квадратора 34. Выход квсщратора 34 соединен со вторым входом блока 29 умножени . Выход блока 29 умножени соединен с четвертым входом регистрирующего прибсэра 28 и вторьм входом первого блока 30 делени .the device 28 and the first input of the unit 31 subtraction. The output of subtraction unit 31 is connected to the first input of the second dividing unit 32, and the second input of subtraction unit 31 is connected to the scaled unit 33. The output of the second divider unit 32 is connected to the third input of the recording device 28. The output of the frequency converter 26 to constant voltage connected to the pBM input of the registrar of the device 28 and the input of the quad 34. The output of the 34 34 is connected to the second input of the multiplication unit 29. The output of multiplication unit 29 is connected to the fourth input of the recording pickup 28 and the second input of the first division unit 30.

Устройство работает следунвдим образом .The device works as follows.

Перед измерением давлени сХ|ема устройства приводитс в исходное состо ние , дл чего масштабным блоком 33 задаетс выходное напр жение, пропорциональное массе новой щетки т. От источника 16 напр жение питайи да:тчика подаетс через высоковольтные конденсаторы 14 и 15 и разделительный трансформатор 12 на обмотки 9 и 10, отдел тем самым источник 1 сийусоидального напр жени от высокого потенциала щеткодержател 3. Защитное устройство 4 предохран ет чувствительный силоизмерительный элемент 6 от резких ударов нажимного пальца. При отсутствии давлени нажимного пальца 8 схема устройства сбалансирована и сигналы Hia входах регистрирующего прибора 28 равны нулю . При опущенном нажимнотв пальце 8 щеткодержател 3 и вращении коллектора создаетс динамическое давление на корпус 1 и через чувствительный элемент 6, металлический шар 5, защитное устройство 4 и щетку 2 передаетс на коллектор электрической машины. Под действием давлени нажимного пальца в чувствительном силоизмерительном элементе,6 возникают механические напр жени , которые привод т к изменению его магнитной проницаемости/. В результате этого на выходах измерительных обмоток 17 и 18 по вл етс разностный сигнал пропорциональный давлению щетки. Этот сигнал за счет резонансных свойств контура, образованного измерительными обмотками 17 и 18, обмоткой 19 разделительного трансформатора 20 и контурного конденсатора 21, усиливаетс в первичной обмотке 1 трансформатора 20 и трансформируетс в , обмотку 22 трансформа ора 20, отдел сь о,т высокого потенциала щеткодержател 3 электрической машины. Далее сигнал с обмотки 22 разделительного трансформатора 20 через внсоковольтные конденсаторы .23 Before measuring the pressure, the storage device is reset, for which the scale unit 33 sets the output voltage proportional to the mass of the brush t. From the source 16, the power voltage is supplied to the tachometer through the high-voltage capacitors 14 and 15 and the isolation transformer 12 at windings 9 and 10, thereby separating the source 1 of the siiusoidal voltage from a high potential of the brush holder 3. The protective device 4 protects the sensitive load element 6 from sharp blows of the pressure pin. In the absence of pressure of the pressure pin 8, the device circuit is balanced and the signals Hia to the inputs of the recording device 28 are zero. When the brush holder 3 is pressed down by the finger 8 and the collector rotates, dynamic pressure is created on the housing 1 and through the sensing element 6, the metal ball 5, the protective device 4 and the brush 2 is transmitted to the collector of the electric machine. Under the pressure of the pressure pin in the sensitive force-measuring element, 6 mechanical stresses arise, which lead to a change in its magnetic permeability /. As a result, at the outputs of the measuring windings 17 and 18, a difference signal appears proportional to the brush pressure. This signal due to the resonant properties of the circuit formed by the measuring windings 17 and 18, the winding 19 of the isolation transformer 20 and the loop capacitor 21, is amplified in the primary winding 1 of the transformer 20 and is transformed into, the winding 22 of the transformer 20, separates about, the high potential of the brush holder 3 electric cars. Next, the signal from the winding 22 of the isolation transformer 20 through the high-voltage capacitors .23

и 24, предназначенные дл повышени надежности и безопасности вслучае пробо изол ции обмоток 19 и 22 разделительного трансформатора 20, подаетс на вход детектора 25. В результате детектировани сигнал отдел етс от несущей частоты генератора 16 синусоидального напр жени питани датчика и подаетс на входы блоков преобразовател 26 частоты в посто нное напр жение и преобразовател 27 переменного напр жени в посто нное. Свыхода блока 2 сигнал, пропорциональный дингмическому давлению Р, подаетс на первый вход регистрирующего прибора 28 и на входы блока 30 делени и блока 29 умножени , В то же врем сигнал с выхода блока 26, пропорциональный частоте колебаний f щётки, подаетс на п тый вход регистрирующего прибора на вход квадратора 34, где происходит возведение в квадрат сигнала f, С выхода блока 34 сигнал, про:порциональный f, подаетс на вход блока 29 умножени , в котором происходит умножение сигнала Р, поданного на ;цругой вход блока 29 умножени , на сигнал, f . В результате ,этого на выходе блока 29 по вл етс сигнал, пропорциональный ускорению а . Сигнал, пропорциональный а, с блока 29 подаетс на четверTtrti вход регистрирующего прибора 28 и йа первый блок делени 30. На выходе блсжа 30 образуетс сигнал,and 24, designed to improve reliability and safety from the point of breakdown of the insulation of the windings 19 and 22 of the isolation transformer 20, is fed to the input of the detector 25. As a result of the detection, the signal is separated from the carrier frequency of the generator 16 of the sinusoidal voltage supply of the sensor 26 frequency to constant voltage and variable voltage to constant voltage converter 27. The output of unit 2, a signal proportional to the dingmic pressure P, is supplied to the first input of the registering device 28 and to the inputs of the division unit 30 and the multiplication unit 29. At the same time, a signal from the output of the block 26, proportional to the oscillation frequency f of the brush, is fed to the fifth input of the registering the device to the input of the quadrant 34, where squaring the signal f occurs; From the output of block 34, the signal, pro: fractional f, is fed to the input of multiplication unit 29, in which the signal P multiplied by; the input of multiplication unit 29 is multiplied by f. As a result, at the output of block 29, a signal appears that is proportional to the acceleration a. A signal proportional to a, from block 29, is fed to a fourth Trti input of a registering device 28 and a first dividing block 30. At the output of the power supply 30, a signal is generated,

Р пропорциональный массе щетки m -.P proportional to the mass of the brush m -.

.,О. .,ABOUT.

Этот сигнал подаетс .на второй вход регистрирующего прибора 2В и на блоThis signal is applied to the second input of the registering device 2B and to the

31вычитани , на другой входкоторого подаетс сигнал,, пропорциональный массе новой щетки Год, с масштабного блока 33, На выход блока 31 вычитани по вл етс сигнал, пропорциональный абсолютному износу щетки Д т. Этот сигнал подаетс на второй блок31, to another input of which a signal is given, proportional to the mass of the new brush Year, from the scale unit 33. A signal proportional to the absolute wear of the brush D t appears on the output of the 31 subtractor. This signal is sent to the second block

32делени , на другой вход которого подае тс с иг нал, пропорциональ ный массе новой щетки т,,, с масштабного блока 33, в результате на выходе блока 32 образуетс сигнал, пропорциональный относительному (процентAm 32 divisions, to another input of which is fed from the needle, proportional to the mass of the new brush t ,,, from the scale unit 33, as a result, the output of the block 32 produces a signal proportional to the relative (percentage Am

ному) износу щетки ;-, который по™0a) wear of the brush; -, which by ™ 0

даетс на третий вход регистрирующего прибора 28.given to the third input of the recording device 28.

Использование в устройстве двух блоков делени , блока умножени , блока вычитайи , масштабного блока, квадратора, преобразовател частоты в посто нное напр жение, преобразовател переменного напр жени .в посто нное и детектора расшир ет функциональные возможности устройства и позвол ет измер ть в динамике изменени щётки на коллектор, ускорени , развиваемые щеткой, и маеThe use of two division units, a multiplication unit, a subtraction unit, a scale unit, a quadrant, a frequency converter for direct voltage, an alternating voltage converter and a detector expands the functionality of the device and allows measuring the changes in the brush dynamics in the device. on the collector, accelerated by the brush, and May

Claims

DEVICE FOR MEASUREMENT. PRESSURE BRUSH ON THE COLLECTOR OF ELECTRIC MACHINES but author. St. No. 919004 characterized in that, in order to expand the functionality by measuring changes in pressure, accelerations developed by the brush, brush vibration frequencies, brush mass and its wear in the dynamic modes of the machine, two division blocks, a multiplication block, a subtraction block are additionally introduced into it , a large-scale unit, a quadrator, a frequency to DC converter, an AC to DC converter, and a detector whose input is connected to high voltage capacitors in the pressure sensor measuring circuit and the output is simultaneously connected to the inputs of the frequency converter to constant voltage and the converter of alternating voltage to constant voltage, the output of the latter is connected to the first input of the recording device and the first inputs of the multiplication unit and the first division unit, which is connected by its output to the second input of the recording device and the first input of the subtraction unit, the second input, which is connected to the scale unit, and the output of the subtraction unit is connected to the first input of the second division unit, which is connected with the second input to the scale unit, the output of the second _ division unit is connected to the third input-g of the recording device, and the output of the frequency converter to DC voltage is simultaneously connected to the fifth input of the recording device and the input of a quadrator, the output of which is connected to the second input of the multiplication unit, the output of which is connected to the fourth the input of the recording device and with the second input of the first division block.

SU, 1026211>