SU919004A1

SU919004A1 - Device for measuring brush pressure to electric machine commutator

Info

Publication number: SU919004A1
Application number: SU802989102A
Authority: SU
Inventors: Александр Ефимович Дубинин; Анатолий Васильевич Потапов; Владимир Геннадьевич Толкачев
Original assignee: Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта
Priority date: 1980-09-30
Filing date: 1980-09-30
Publication date: 1982-04-07

Description

1one

Изобретение относитс к электротех-% нике, а -именно к устройствам дл измерени давлени щетки на коллектор электрических машин.The invention relates to electrical engineering, and specifically to devices for measuring the pressure of the brush on the collector of electric machines.

Известно устройство дл измерени давлени щетки на коллектор т говых машин, примен емое дл контрол щеткодержателей , содержащее электроизмерительный прибор, датчик давлени , разрезную щетку и щеткодержатель l} .A device for measuring the pressure of a brush on a collector of traction machines used for monitoring brush holders, comprising an electrical measuring instrument, a pressure sensor, a split brush and a brush holder, is known.

Недостаток данного устройства заключаетс в невозможности измерени давлени щетки на коллектор неносред- ственно на электрических машинах, работающих при бодьших напр жени х питани .The disadvantage of this device lies in the impossibility of measuring the pressure of the brush on the collector directly on electrical machines operating under large supply voltages.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому вл етс устройство дл измерени нажатий щетки на коллектор электрических машин, содержащее электроизмерительный Ьрибор, датчик давлени в виде упругого чувствительного силоизмерительного элемента с обмотками возбуждени и измеритель-The closest technical solution to the present invention is a device for measuring brush strokes on the collector of electrical machines, comprising an electrical measuring instrument, a pressure sensor in the form of an elastic sensitive force-measuring element with field windings and

ной, расположенный в корпусе металлический щар, взаимодействующий с указанным датчиком, щетку, щеткодержатель и источник синусоидального напр жени metal crater located in the housing, interacting with the specified sensor, brush, brush holder and a sinusoidal voltage source

Недостатком данного устройства вл етс невозможность измерени давлени щетки на коллектор непосредственно на электрической машине,, работающей при большом напр жении питани , так как возникает опасность попадани напр жени Б цепь электроизмерительного прибора. Кроме того, подобна консгрук- 1ШЯ не обеспечивает высокой надежности устройства и безопасности работы с ним. Устройство имеет также низкую чувствительность и точность измерени вследствие значительных помех из-за наличи больших электромагнитных полей в зоне измерени давлени .The disadvantage of this device is the impossibility of measuring the pressure of the brush on the collector directly on an electric machine, operating under high supply voltage, since there is a danger that voltage B comes from an electrical measuring instrument circuit. In addition, such a congruence does not ensure the high reliability of the device and the safety of working with it. The device also has a low sensitivity and measurement accuracy due to significant interference due to the presence of large electromagnetic fields in the pressure measurement zone.

Цель изобретени - повышение надежности и безопасности измерени . The purpose of the invention is to increase the reliability and safety of measurement.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дополнительно введены второй упругий компенсационный силоизмерительный элемент с обмотками возбуждени и измерительной, два разделительных трансформатора, четыре разделительных высоковольтных конденсатора и контурный конденсатор, обраауюишй совместно с включенными после довательно встречно измерительными обмотками чувствительного и компен- сашюнного силоизмерительных элементов и первичной обмоткой первого раз- делительного трансформатора резонансны контур, а вторична обмотка этого же трансформатора через первую пару разделительных высоковольтных конденсаторов св зана с измерительным приборо при этом источник синусоидального напр жени через другую пару разделител ных высоковольтных конденсаторов св з с первичной обмоткой второго разделительного трансформатора, вторична об- мотка которого св зана с последователь но согласно включенными обмотками возбуждени чувствительного и компенсационного силоизмерительных элементо Кроме того, с целью повьинени чувствительности и точности измерени чувствительный и компенсационный силоизмерительный . элемент и магнитопро воды разделительных трансформаторов выполнены из магнитом гкого феррита, а также в него введены биметаллически экраны, в которые заключены силоизме- рительные элементы. Конструкци устройства дл измерен давлений щетки на коллектор э Еектри- ческих машин представлена на чертеже. Устройство дл измерени давлений щетки на коллектор электрических маши состоит из биметаллического корпуса 1 с которым соединена щетка 2, расположенные в щеткодержателе 3. Щетка 2 через защитное устройство 4 и металлический шар 5 св зана с чувствител1з- ным силоизмерительным элементом 6. Компенсационный силоизмерительный элемент 7 также установлен в корпусе Измерительна обмотка 8 чувствительного силоизмерительного элемента 6 соединена с измерительной обмоткой 9 компенсационного силоизмерительного эле мента 7 последовательно встречно. Выходные концы обмоток 8 и 9 силоизмерительных элементов 6 и 7 подключены параллельно обмотке 10 разделительного трансформатора 11 и па- раллельно им подключен контурный конденсатор 12, образующий совместно с этими обмотками резонансный контур. Вторична обмотка 13 разделительного трансформатора 11 св зана с измерительным прибором 14 через раздельные высоковольтные конденсаторы 15 и 16. Обмотка 17 возбуждени чувствительного силоизмерительного элемента 6 соединена с обмоткой 18 компенсационного силоизмерительного элемента 7 последовательно согласно. Выходные концы обмоток 17 и 18 силоизмерительных элементов 6 и 7 подключены параллельно обмотке 19 разделительного трансформатора 20. Первична обмотка 21 этого трансформатора через разделительные высоковольтные конденсаторы 22 и 23 св зана с источником 24 синусоидального напр жени . Нажимной палец 25: опираетс на корпус 1. Магнитопроводы силоизмерительных элементов 6, 7 и разделительных трансформаторов 11, 20 выполнены из материала одной магнитной проницаемости, например, магнитом гкого феррита. Устройство дл измерени давлений щетки на коллектор электрических машин р 1ботает следующим образом. При отсутствии давлени нажимного пальца 25 на щетку 2 схема устройства сбалансирована, и сигнал на входе измерительного прибора 14 равен нулю. При опущенном нажимном пальце 25 щеткодержател 3, наход щемс под высоким потенциалом, создаетс давле- ш-ie на корпус 1 и через чувствительный силоизмерительный элемент 6, металлический щар 5, защитное устройство 4, щетку 2 передаетс на коллектор электpi-FjecKOji машины. Под действием давле 1и нажимного пальца 25 в чувствительном силоизмерительном элементе 6 возникают механические напр жени , которые привод т к уменьшению магнитной проницаемости этого элемента. В результате на выходе измерительных обмоток 8 и 9 силоизмерительных элементов б и 7 по вл етс разностный сигнал. Этот сигнал за счет резонансных свойств контура, образованного измерительными обмоткаии 8 и 9, обмоткой 10 разделительного трансформатора 11 и контурного конденсатора 12 усиливаетс в первичной обмотке 10 трансформатора 11 и трансформируетс в обмотку 13 того зке трансформатора 11, отдел сь от высокого потенциала щеткодержател 3 электрической машины. Сигнал измерени , пропорционашэный давленто щетки 2 на коллектор, со вторичной обмотки 13 разделительного трансформатора 11 чере разделительные высоковольтные конденсаторы 15 и 16, предназначенные дл повьшдени надежности и безопасности в случае пробо изол ции обмоток Ю и 13 разделительного трансформатора 1 подаетс на вход измерительного прибора 14. Обмотки возбуждени 17 и 18 силоизмерителъных элементов 6 и 7 питаютс от источника 24 синусоидального напр жени через разделительные высоковольтные конденсаторы 22, 23 и обмотки 19, 21 разделительного трансформатора 20, отдел тем самым источник 24 синусоидального напр жени от высокого потен1щала щеткодержател 3. Защитное устройство 4 предохран ет чувствительный силоизмерительный элемент 6 от резких ударов нажимного пальца. Использование в предлагаемой конструкции устройства силоизмерителъных элементов и магнитопроводов разделительных трансформаторов из магнитом г кого феррита позвол ет повысить уровен выходного сигнала и линейность выходн характеристики устройства. Биметаллическое экранирование датчика давлени позвол ет снизить уровень помех от работающей машины, увеличива полез- ный сигнал. Наличие этих конструктивны . особенностей устройства повьпвает чувс вительность и точность измерени . В целом вс конструкци устройства позво л ет измер ть статические и динамичес- кие давлени на электрических машинах работающих при больших напр жени х с высокой степенью надежности и безопас ности. V формула изобрет.ени 1. Устройство дл измерени давлени щетки на коллектор электрических машин, содержащее электроизмеритель- ный прибор, датчик давлени в виде упругого чувствительного силоизмери- тельного элемента с обмотками возбуждени и измерительной, расположенный в корпусе металлический шар, взаимодействующий с датчиком, щетку, щеткодержатель и источник синусоидального напр жени , отличающеес тем, что, с целью повьпиени надежности и безопасности измерени , в него дополнительно введены второй упругий компенсационный силоизмерительный элемент с обмотками возбуждени и измерительной, два разделительных трансформатора, четыре разделительных высоковольтных конденсатора и контут ный конденсатор, образующий совместно с включенными последовательно встречно измерительными обмотками чувствительного и компенсационного силоизмерительных элементов и первичной обмоткой первого разделительного трансформатора резонансный контур, а вторична обмотка этого же трансформатора через первую пару разделительных высоковольтных конденсаторов св зана с измерительным прибором, при этом источник синусоидального напр жени через другую пару разделительных высоковольтных конденсаторов св зан с первичной обмоттсой второго разделительного трансформатора, вторична обмотка которого св зана с последовательно согласно включенными обмотками возбуждени чувствительного и компенсационного силоизмерительных элементов. 2.Устройство поп. 1, отли - чающеес тем, что, с целью повьшгени чувствительности и точности измерени , чувствительный и компенсационный силоизмерительные элементы и магнитопроводы разделительных трансформаторов выполнены из магнитом гкого феррита. 3.Устройство по п. 1, о т л и - чающеес тем, что в него введены биметаллические экраны, в которые заключены силоизмерительные элементы. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Электровоз ВП-80Т. Руководство по эксплуатации под ред. Бондаренко Б. Р. М., Транспорт, 1977, с. 507. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2786136/24-07, кл. Н 01 1 39/58, 20.Об.79 (прототип ).The goal is achieved by the fact that the device additionally introduces a second elastic compensation force measuring element with field windings and a measuring one, two separation transformers, four high-voltage separation capacitors and a loop capacitor, together with the successively measuring windings of the sensitive and compensating force components the primary winding of the first separating transformer resonant circuit, and the secondary The same transformer is connected to the measuring device through the first pair of high-voltage isolating capacitors, and the source of sinusoidal voltage is connected to the primary winding of the second isolating transformer through the other pair of high-voltage separator capacitors, the secondary winding of which is connected to the windings excitation of a sensitive and compensatory force-measuring element. In addition, in order to determine the sensitivity and accuracy of measuring ity and compensation force measuring. the element and the magnetopropic water of the separation transformers are made of magnetically soft ferrite, and bimetallic shields are inserted into it, in which the force-measuring elements are enclosed. The design of the device for measuring the brush pressure on the collector of electric machines is shown in the drawing. The device for measuring the pressure of the brush on the collector of the electric machine consists of a bimetallic body 1 with which the brush 2 is connected, which are located in the brush holder 3. The brush 2 through the protective device 4 and the metal ball 5 is connected with a sensitive force-measuring element 6. The compensation force-measuring element 7 also mounted in the housing of the measuring winding 8 of the sensitive force-measuring element 6 is connected to the measuring winding 9 of the compensation force-measuring element 7 in series . The output ends of the windings 8 and 9 of the force-measuring elements 6 and 7 are connected in parallel to the winding 10 of the isolation transformer 11 and parallel to them are connected a loop capacitor 12, which, together with these windings, forms a resonant circuit. The secondary winding 13 of the isolation transformer 11 is connected to the measuring device 14 through separate high-voltage capacitors 15 and 16. The excitation winding 17 of the sensitive force-measuring element 6 is connected to the winding 18 of the compensating force-measuring element 7 in series. The output ends of the windings 17 and 18 of the force-measuring elements 6 and 7 are connected in parallel to the winding 19 of the isolation transformer 20. The primary winding 21 of this transformer is connected via a high-voltage isolating capacitor 22 and 23 to a sinusoidal voltage source 24. The pressure pin 25: rests on the housing 1. The magnetic cores of the load-bearing elements 6, 7 and the separation transformers 11, 20 are made of a material of one magnetic permeability, for example, a magnet of soft ferrite. A device for measuring the pressure of the brush on the collector of electric machines p 1 is as follows. In the absence of pressure of the pressure pin 25 on the brush 2, the device circuit is balanced, and the signal at the input of the measuring device 14 is zero. When the pressing finger 25 is lowered, the brush holder 3, which is under high potential, creates pressure-ie on the housing 1 and through the sensitive force-measuring element 6, the metal hole 5, the protective device 4, the brush 2 is transmitted to the collector of the electric-FjecKOji machine. Under the action of pressure 1 and pressure pin 25, mechanical stresses arise in the sensitive force-measuring element 6, which lead to a decrease in the magnetic permeability of this element. As a result, a differential signal appears at the output of the measuring windings 8 and 9 of the force-measuring elements b and 7. This signal due to the resonant properties of the circuit formed by the measuring windings 8 and 9, the winding 10 of the isolation transformer 11 and the loop capacitor 12 is amplified in the primary winding 10 of the transformer 11 and transformed into the winding 13 of that transformer 11, separated from the high potential of the brush holder 3 of the electric machine . The measurement signal, proportional to the pressure of the brush 2 to the collector, from the secondary winding 13 of the isolation transformer 11 over the separation high-voltage capacitors 15 and 16, is designed to increase reliability and safety in the case of insulating the windings U and 13 of the separation transformer 1 to the input of the measuring device 14. The excitation windings 17 and 18 of the force-measuring elements 6 and 7 are fed from a sinusoidal voltage source 24 through high-voltage isolating capacitors 22, 23 and separator windings 19, 21 a transformer 20, a source of sinusoidal voltage 24 from a high potential of the brush holder 3. The protective device 4 protects the sensitive force-measuring element 6 from sharp blows of the pressure pin. The use of force-measuring elements and magnetic cores of separation transformers made of magnet ferrite magnetics in the proposed design of the device makes it possible to increase the level of the output signal and the linearity of the output characteristics of the device. Bimetallic shielding of the pressure transducer allows to reduce the level of interference from a running machine, increasing the useful signal. The presence of these are constructive. The device features are characterized by sensitivity and measurement accuracy. In general, the entire design of the device makes it possible to measure static and dynamic pressures on electric machines operating at high voltages with a high degree of reliability and safety. V formula of the invention 1. A device for measuring the pressure of the brush on the collector of electric machines, containing an electrical measuring instrument, a pressure sensor in the form of an elastic sensitive force measuring element with excitation windings and a measuring gauge, located in a housing a metal ball interacting with a sensor, a brush , a brush holder and a sinusoidal voltage source, characterized in that, in order to improve the reliability and safety of the measurement, a second elastic compensating force is additionally introduced into it measuring element with excitation and measuring windings, two isolating transformers, four isolating high-voltage capacitors and a contact capacitor, which together with the measuring windings of the sensing and compensating load cells and the primary winding of the first isolating transformer connected in series with the primary transformer and the secondary winding of the same transformer through The first pair of high-voltage isolating capacitors is associated with a measuring lnym device, the sinusoidal voltage source via another pair of high voltage dividing capacitors associated with primary obmottsoy second isolating transformer, whose secondary winding is coupled in series with the excitation windings included according to the sensing and compensating force measuring elements. 2. Device pop. 1, differing from the fact that, in order to increase the sensitivity and accuracy of measurement, the sensitive and compensating load cells and the magnetic circuits of the separation transformers are made of magnetically soft ferrite. 3. The device according to claim 1, about tl and - the fact that bimetallic shields are inserted into it, in which the force-measuring elements are enclosed. Sources of information taken into account in the examination 1. Electric locomotive VP-80T. Operation Guide, ed. Bondarenko B.R.M., Transport, 1977, p. 507. 2. USSR Author's Certificate for Application No. 2786136 / 24-07, cl. H 01 1 39/58, 20. About 79 (prototype).

Claims

Claim

1. A device for measuring the pressure of the brush on the commutator of electric machines, comprising elektroizmeritel- 'ny device, a pressure sensor in the form of elastic siloizmeri- sensitive to the elements with excitation and measuring windings arranged in the housing a metal ball, which interacts with the sensor, the brush ⁵⁰ schetko- a holder and a source of sinusoidal voltage, characterized in that, in order to increase the reliability and safety of measurement, a second elastic compensation force-measuring element is additionally introduced into it entent with excitation and measuring windings, two isolation transformers, four isolation high-voltage capacitors and a loop capacitor, which forms, together with the counter-measuring windings of the sensing and compensation force measuring elements and the primary winding of the first isolation transformer connected in series, a resonant circuit, and the secondary winding of the same transformer through the first pair isolation high-voltage capacitors connected to the measuring device, at m sinusoidal voltage source via another pair of high voltage dividing capacitors connected to the primary winding of the second isolating transformer, whose secondary winding is connected in series with the excitation windings included according to the sensing and compensating force measuring elements.

2. The device according to π. 1, on the basis of the fact that, in order to increase the sensitivity and accuracy of measurement, the sensitive and compensating power measuring elements and magnetic circuits of isolation transformers are made of soft magnetic ferrite.

3. The device according to claim 1, which is characterized in that bimetallic screens are inserted into it, in which force-measuring elements are enclosed.