SU1401542A2 - Устройство дл измерени нажатий щетки на коллектор электрических машин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей путем улучшени  коммутации машины и уменьшени  износа элементов контакта . Дл  этого дополнительно введены исполнительный электродвигатель 43, редуктор 45, усилитель 42, задающее устройство 41 и сравнивакщее устройство 40. Первый вход сравнивающего устройства 40 соединен с выходом фазового детектора 38 преобразовател  30, второй вход.соединен с задающим устройством 41, а выход через усилитель 42 соединен с обмоткой управлени  исполнительного электродвигател  43, вал которого через редуктор 45 соединен с валом 6 шестерни 5 поворотного механизма траверсы 4. Установка щеток 2 на нейтраль осуществл етс  их смещением по коллектору 12 путем поворота траверсы 4 совместно с щеткодержателем 3. В процессе работы устройства осуществл етс  автоматическа  установка щеток на нейтраль. 1 ил. i (Л

Description

ш.

01

4; Ю

IS

К)

п

11

Изобретение относитс  к эпектро- технике, в частности к устройствам дл  измерени  нажатий щетки на коллектор электрических мапгин, и  вл етс  усовершенствованием изобретени  по авт. св. № 1275602.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства путем улучшени  коммутации машин и згменьшени  износа элементов скольз щего контакта.

На чертеже представлена принципиальна  схема устройства дл  измерени нажатий щетки на коллектор электри- ческих машин.

Устройство состоит из металлического корпуса 1, с которым соединена щетка 2, расположенна  в щетко ержа- теле 3, закрепленном на траверсе Д. По наружному ободу траверса 4 имеет зубчатый венед, через который она сцепл етс  с шестерней 5, закрепленной на валу б поворотного механизма. Щетка 2 через защитное устройство 7, металлический шар 8 св зана с упругим чувствительным элементом 9 датчика силы, упругий компенсационный элемент 10 датчика силы также установле в корпусе 1. Нажимной палец М опираетс  на корпус 1 и. через элемент 9, элементы 8-, 7 и 2 на коллектор 12 машины . Обмотка 13 возбуждени  чувствительного элемента 9 соединена с контурным конденсатором 14 первого генератора 15 синусоидального напр жени  Обмотка 16 возбуждени  компенсационного элемента 10 соединена с контурным конденсатором 17 второго генератора 18 синусо зд льного напр жени . Оба генератора 15 и 18 мог,ут быть выполнены , например, на микросхемах и соединены с источником 19 посто нного напр жени  (например, в виде миниатюрных элементов типа СЦ-32) и выполнены в виде блока 20 питани , расположенного в корпусе 1 датчика силы.-Измерительные обмотки 21 и 22 чувствительного 9 и компенсационного 10 элементов датчика силы включены последовательно между собой и соеди- нены с входом смесител  23, выход которого соединен с обмоткой 24 передающей магнитной антенны 25, расположенной вне корпуса 1 датчика силы В поперечном пазу щетки 2, который выполнен на части ее боковой поверхности , примыкающей к рабочей зоне щетки (вблизи области контакта щетки

д

j

0 5 0 5

0

5

0

5

2 с коллектором 12), расположена дополнительна  измерительна  обмотка 26, соединенна  с дополнительной обмоткой 27 управлени , расположенной на чувствительном элементе 9 датчика силы. На определенном рассто нии от передающей магнитной антенны 25 расположена приемна  магнитна  антенна 28, обмотка 29 которой соединена с входом преобразовател  30. Преобразователь 30 может быть выполнен, например , из последовательно соединенных усилител  31 высокой частоты, амплитудного ограничител  32, частотного дискриминатора 33, вт)рой вход которого соединен с гетеродином 34. Выход частотного дискриминатора 33 соединен с индикатором 35 давлени  регистрирующего прибора 36, а также одновременно с входом фазового формировател  37. Выход фазового формировател  37 соединен с одним из входов фазового де-цектора 38, второй вход которого соединен с выходом усилител  31 вь(сокой частоты. Выход фазового детектора 38 соединен с индикатором 39 степени искрени  щетки регистрирующего прибора 36. Одновременно выход фазового детектора 38 соединен с первым входом сравнивающего устройства 40, второй вход которого соединен с задающим устройством 41. Выход сравнивающего устройства 40 через усилитель 42 соединен с обмоткой управлени  исполнительного электродвигател  43, Например, управл емого асинхронного двигател , обмотка возбуждени  которого соединена с источником 44 питани . Вал исполнительного электродвигател  43 через редуктор 45 соединен с валом 6 шестерни 5 поворотного механизма траверсы 4.

Устройство работает следующим образом .

Перед измерением схемы устройство приводитс  в исходное состо ние, дл . чего путем настройки схем генераторов 15 и 18 синусоидального напр жени  (в отсутствии усили  нажати  пальца 11 на корпус 1 и чувствитель- ньй элемент 9 датчика силы) устанавливаетс  разность частот между ними, соответствующа  частотам настройки передающей 25 и приемной 28 магнитных антенн. При этом переменные напр жени  генераторов 15 и 18, в колебательные контуры которых включены конденсаторы 14, 7 и г Пмотки 13 и 16

возбуждени , трансформируютс  в измерительные обмотки 21 и 22 элементов 9 и 10 датчика силы. На выходе смесител  23 выдел етс  нап1) жение разностной частоты генераторов 15 и 18, которое подаетс  на обмотку 24 передающей магнитной антенны 25. Излучаема  передающей магнитной антенной 25 электромагнитна  волна распростран етс  на определенное рассто ние и принимаетс  приемной антенной 28. Наведенна  в обмотке 29 ЭДС разностной частоты генераторов 15 и 18 поступает на вход усилител  31 преобразовател  30. Усиленное напр жение с выхода усилител  31 подаетс  одновременно на вход амплитудного ограничител  32 и на один из входов базового детектора 38. Ограниченное по амплитуде напр жение с выхода ограничител  32 подаетс  на первый вход частотного дискриминатора 33, на второй вход которого подаетс  напр жение гетеродина 34, равное по частоте разности частот генераторов 15 и 18, При указанных вьппе услови х нз выходе частотного дискриминатора 33 сигнал равен нулю и на индикатор 35 давлени  регистрирующего прибора 36 и фазовый формирователь 37 напр жение не подаетс . С помощью подстройки гетеродина 34 устанавливаетс  нуль на входе индикатора 35 регистрирующего прибора 36 при отсутствии давлени  щетки 2 на коллектор 12. При этом автоматически устанавливаетс  нуль на входе индикатора 39 степени искрени , так как при нулевом напр жении на входе фазовый формирователь 37 запирает по второму входу фазовый детектор 38. При этом выходное напр жение фазового детектора 38 равно нулю при любом напр жении на его первом входе, посту- пагацем с выхода усилител  31. При опущенном нажимном пальце 11 на корпус 1 и вращении коллектора 12 создаютс  динамические давлени  на корпус 1 и чувствительный элемент 9, которые через металлический шар 8, защитное устройство 7 и щетку-2 передаютс  на коллектор 12 электрической машины. , Под действием давлени  в чувствительном элементе 9 датчика силы возникают периодические механические напр жени , которые привод т к изменению его магнитной проницаемости. В результате ЭТОГО измен етс  индуктивность обмотки 13 колебательного кон

5

5

0

5

0

5

0

5

тура генератора 15, который измен ет частоту своих колебанш. Периодически возникающее в момент схождени  щетки 2 с коллекторной пластины искрение под щеткой наводит в дополнительной обмотке 26 шумовое напр жение , которое подаетс  в управл ющую обмотку 27 чувствительного элемента 9 датчика силы,

В результате этого нар ду с час- тотной модул цией выходного напр жени  генератора 15 при изменении усили  нажати  щетки 2 на коллектор 12 происходит его амплитудна  модул ци  шумовым напр жением искрени . Частотно- и амплитудно-промодулированное высокочастотное напр жение генератора I5 трансформируетс  в измерительную обмотку 21 чувствительного элемента 9. Это напр жение подаетс  на смеситель 23 одновременно с неизменным по частоте и амплитуде опорным сигналом генератора 18 с измерительной обмотки 22 элемента 10. На выходе смесител  23 образуетс  сигнал разностной частоты генераторов 15 и 18, промодулированньпЧ по частоте и амплитуде . Этот сигнал подаетс  в обмотку 24 псредаю1цей магнитной антенной 25. Приемна  магнитна  антенна 28 принимает этот сигнал, который снимаетс  с обмотки 29 и усиливаетс  усилителем 3, ограничиваетс  амплитудным ограничителем 32 и подаетс  на первый вход частотного дискриминатора 33. На выходе дискриминатора 33 по вл етс  сигнал, пропорциональный изменению разностной частоты генераторов 15 и 18, который подаетс  на индикатор 35 давлени  регистрирующего прибора 36, пропорциональный усилию нажати  щетки 2 на коллектор 12 электрической машины.

Одновременно периодически измен ющеес  с частотой схождени  щетки 2 с коллекторных пластин напр жение дискриминатора 33 подаетс  на вход фазового формировател  37. Фазовый формирователь 37 определ ет период повторени  схождени  щетки с коллекторной пластины и по периоду повторени  схождени  формирует временной интервал, точно соответствующий моменту схождени  щетки 2 с коллекторной пластины и по влению искрени  под щеткой 2, Выходное напр жение фазового формировател  37, точно совпадающее по времени с этим интервалом.

открывает в момент схождени  щетки 2 с коллекторной пластины фазовый детектор 38. Подаваемое на первьй вход фазового детектора 38 напр жение с усилител  31 детектируетс  в течение интервала времени искрени  детектором 38. Выходное напр жение детектора 38, пропорциональное степени искрени  под щеткой 2, фиксируетс  индикатором 39 регистрирующего прибора 36 и одновременно подаетс  на первый вход сравнивающего устройства 40. На второй вход сравнивающего устройства АО подаетс  напр жение с задающего устройства 41. Величина этого напр жени  с задающего устройства 41 устанавливаетс  равной выходному напр жению фазового детектора 3& при нормальной коммутации (и, соответственно , степени искрени  под щеткой 2) в процессе работы машины. Тогда на выходе сравнивающего устройства 40 сиг- , нал равен нулю, а щетки 2 наход тс 

на нейтрали. Установка щеток 2 на нейтраль осуществл етс  их смещением по коллектору 12 путем поворота траверсы 4 совместно со щеткодержател ми 3. Эта регулировка осуществл етс  перед началом работы.

При работе электрической мащины при значительных нагрузках реакции  кор  сдвигает токораздел в обмотке  кор , щетки 2 оказываютс  вне нейтральной линии, т.е. на положении физической нейтрали-. Это приводит к значительному искрению под щетками 2. Искрение вызывает по вление сигнала на входе сравнивающего устройства 40, отличного от нормального. Тогда на выходе сравнивающего устройства 40 по вл етс  сигнал, равньй разности сигналов от фазового детектора 38 и задающего устройства 41. Этот сигнал усиливаетс  усилителем 42 и подаетс  на обмотку управлени  исполнительного электродвигател  43, что приводит к по влению вращающего момента на его- валу, который начинает поворачиватьс . Вращающий момент от вала двигател  43 передаетс -на вал редуктора 45 и далее на вал 6 шестерни 5 поворотного механизма траверсы 4. Под действием крут щего момента траверса 4 поворачиваетс , перемеща  щеткодержатели 3 со щетками 2 по поверхности коллектора 12 (против вращени  колВГОШПИ Заказ 2790/51

лектора у двигател  и по направлению - вращени  у генератора). Поворот траверсы 4 осуществл етс  до момента установки щеток 2 на нейтрали. При установке щеток 2 на нейтральной линии сигнал на выходе фазового детектора 38 становитс  равным по величине напр жению с ведающего устройства 41. На выходе сравнивающего устройства 40 сигнал становитс  равным нулю. Б результате этого сигнал на обмотку управлени  двигател  43 не подаетс . Двигатель 43 останавливаетс , фиксиру  положение щеток 2 на нейтральной линии и обеспечива  тем самым нормальную работу под щетками. Така  работа щеточного узла осуществл етс  посто нно в процессе работы электрической мащины.

Использование в предлагаемом устройстве дополнительно введенных исполнительного электродвигател  43, редуктора 45, усилител  42, задающе- го 41 и сравнивающего 40 устройств позвол ет расишрить функциональные возможности устройства. При этом на-- р ду с измерением динамических усилий нажати  щетки 2 на коллектор 12, оценки степени искрени  под щеткой 2 можно улучшить коммутацию мащины и уменьшить электрический износ элементов контакта путем автоматической установки щеток на нейтраль.

Claims (1)

1. Формула из обре тени 

   .Устройство дп  измерени  нажатий щетки на коллектор электрических ма- щин по авт. св. № 1275602, отличающее с   тем, что, с целью расщирени  функциональных возможностей путем улучщени  коммутации машины и уменьщени  износа элементов сколь:з щего контакта, оно снабжено исполнительным электродвигателем, редуктором , усилителем, задающим блоком и сравниванмцим блоком, первый вход которого соединен с выходом фазового детектора преобразовател , второй вход - с задающим блоком, а выход через усилитель соединен с обмоткой управлени  исполнительного электродвигател , вал которого соединен с редуктором , предназначенным дл  соединени  с валом шестерни поворота траверсы .

   Тираж 632 Подписное