УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАЖАТИЙ ЩЕТКИ НА КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройствам для измерения нажатий щетки на коллектор непосредственно на электрической машине в рабочем режиме и может измерять как статические, так и динамические нажатия щетки на коллектор электрических машин.
Известно устройство для измерения нажатий щетки на коллектор электрической машины, содержащее датчик давления, преобразующий давление в механические колебания и далее в электрический сигнал, который регистрируется измерительным прибором (А.С. СССР №828280, МКИ: Н01R 39/58, Устройство для измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин, авторы Попов Д.А. и др., опубл. 07.05.1981 г.).
Устройство имеет ограниченные функциональные возможности, так как предназначено для контроля щеткодержателей при изготовлении и ремонте и не может использоваться для измерения сил нажатия непосредственно на электрической машине.
Известно устройство для измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин, содержащее щеткодержатель с нажимным пальцем, щетку и жестко связанный с ней корпус, размещенный в щеткодержателе, расположенный в корпусе чувствительный силоизмерительный элемент датчика силы с обмотками, соединенными с электроизмерительным прибором и источником напряжения, при этом чувствительный элемент датчика силы связан через сферическую поверхность с подпружиненным штоком и регулировочным винтом, размещенными в подвижной части устройства, взаимодействующей с нажимным пальцем, корпус имеет центральное углубление, в котором размещена подвижная часть устройства, которая выполнена в виде полой втулки с упором и выступает за поверхность корпуса со стороны нажимного пальца, при этом упомянутая сферическая поверхность выполнена в виде полусферического выступа на поверхности штока и внутри корпуса дополнительно установлен компенсационный элемент датчика силы с обмотками (А.С. СССР №989635, МКИ: Н01R 39/58, Устройство для измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин, авторы Дубинин А.Е. и др., опубл. 15.01.1983 г.).
Недостатком устройства для измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин является высокий уровень помех в составе полезного сигнала и возможность использования из-за габаритов на электрических машинах лишь большой мощности.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение точности измерения путем уменьшения уровня помех в составе полезного сигнала.
Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин, содержащее щеткодержатель с нажимным пальцем, щетку и жестко связанный с ней корпус, размещенные в щеткодержателе, в корпусе размещены чувствительный и компенсационный упругие элементы с обмотками возбуждения, соединенные последовательно согласно и измерительными обмотками, соединенными последовательно встречно между собой при этом, чувствительный элемент связан через сферическую поверхность, пружину со штоком, пластину с нажимным кольцом, дополнительно введена вторая сферическая поверхность, пружина выполнена плоской, при этом чувствительный и компенсационный упругие элементы расположены горизонтально один над другим, шток проходит через отверстие боковой поверхности компенсационного элемента и через плоскую пружину и обе сферические поверхности связан с чувствительным элементом, причем обе сферические поверхности расположены на боковой поверхности чувствительного элемента, а нажимная пластина перемещается по направляющим винтам.
На фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство.
Устройство для измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин содержит щеткодержатель 1 с нажимным пальцем 2, щетку 3 и жестко связанный с ней корпус 4, размещенные в щеткодержателе и расположенные в корпусе чувствительный 5 и компенсационный 6 упругие элементы с обмотками возбуждения 7, соединенные последовательно - согласно и измерительными обмотками 8, соединенными последовательно - встречно между собой при этом, чувствительный элемент 5 связан через две сферические поверхности 9, пружину 10, шток 11 с нажимной планкой 12 перемещающейся по направляющим винтам 13.
Устройство работает следующим образом.
При отсутствии действия внешнего усилия на нажимную планку 12 электрическая схема устройства сбалансирована и сигнал на входе электроизмерительного прибора равен нулю. При наличии действия внешнего усилия на нажимную планку 12 сила нажатия от нее передается через шток 11, плоскую пружину 10 и две сферические поверхности 9 на чувствительный элемент 5. Под действием силы нажатия в чувствительном элементе 5 возникают механические напряжения, приводящие к изменению его магнитной проницаемости. На выходе измерительных обмоток датчика силы появляется разностная ЭДС, пропорциональная измеряемой силе, которая и фиксируется электроизмерительным прибором.
Плоская пружина 10 предварительно сжата направляющими винтами 13 с силой, величина которой меньше предела прочности чувствительного элемента 5 (ферритового кольца), но выше максимального измеряемого усилия.
При ударах по нажимной планке 12 защитная пружина 10 сжимается и нажимная планка 12 опускается до ее упора в верхний край корпуса 1. Таким образом, осуществляется защита чувствительного элемента 5 от ударов по нажимной планке 12.
Предлагаемая конструкция устройства для измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин понижает уровень помех в составе полезного сигнала, а также уменьшает массу и размеры устройства, расширяя область его применения, а конкретнее на больших электрических машинах повышает точность измерения, так как уменьшается зависимость выходного сигнала от нагрева, вибраций и электромагнитных полей.