УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ 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 быть использовано при изготовлении и ремонте электрических машин.
Известно устройство для измерения нажатий щетки на коллектор электрической машины, содержащее щетку, щеткодержатель, упругий элемент с обмотками возбуждения и измерительной, который расположен в корпусе и жестко связан со щеткой, установленные в щеткодержателе машины до упора с коллектором, при этом кольцевой магнитопровод через стальной шар и защитную пружину соединен с нажимным кольцом щеткодержателя (А.С. СССР №828280, МКИ: Н01R 39/58, опуб. 07.05.81 БИ №17, «Устройство для измерения нажатия щетки на коллектор электрических машин» авторы Дубинин А.Е. и др.).
Устройство имеет низкую чувствительность и точность вследствие измерения только усилия сжатия, имеет большие габариты из-за использования компенсационного элемента и не может быть использована на работающей электрической машине, так как предназначена только для контроля щеткодержателей.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин, содержащее щеткодержатель с нажимным пальцем, щетку и жестко связанный с ней корпус, размещенные в щеткодержателе, расположенный в корпусе чувствительный силоизмерительный элемент датчика силы с обмотками возбуждения и измерительной, при этом чувствительный силоизмерительный элемент датчика силы связан через металлический шар и пружину с подвижной частью устройства, взаимодействующей с нажимным пальцем (А.С. СССР №919004, МКИ: Н01R 39/58, опуб. 07.04.82, БИ №13, «Устройство для измерения давления щетки на коллектор электрических машин» авторы Дубинин А.Е. и др.).
Недостатком устройства для измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин является низкая чувствительность и точность вследствие измерения только напряжения сжатия и имеет большие габариты из-за использования компенсационного элемента.
Техническим результатом является повышение чувствительности, точности измерения и упрощения конструкции устройства.
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, расположенный в корпусе чувствительный силоизмерительный элемент датчика силы с обмотками возбуждения и измерительной, при этом чувствительный элемент датчика силы связан через металлический шар и пружину с подвижной частью устройства, взаимодействующей с нажимным пальцем, дополнительно введена мостовая измерительная схема, при этом силоизмерительный элемент выполнен со средним стержнем и на нем расположена дополнительная выходная обмотка, которая включена в одно из смежных плеч мостовой измерительной схемы, а в ее другое плечо включены обмотки возбуждения и измерительная, которые соединены последовательно согласно.
Применение упругого элемента со средним стержнем с обмоткой позволит повысить чувствительность и точность измерения за счет одновременного измерения напряжений сжатия и силы растяжения, а также позволит уменьшить габариты за счет применения одного кольцевого чувствительного элемента.
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 1 и расположенные в корпусе 4 чувствительный силоизмерительный элемент 5 со средним стержнем 6 с измерительной обмоткой 7 и обмоткой возбуждения 8, соединенными последовательно - согласно, и дополнительной выходной обмоткой 9, расположенной на среднем стержне 6, чувствительный силоизмерительный элемент 5 связан через металлический шар 10, опорную планку 11, пружину 12, с нажимной планкой 13, перемещающейся по направляющим винтам 14, измерительная обмотка 7, соединенная последовательно - согласно с обмоткой возбуждения 8 и дополнительная выходная обмотка 9 включены в смежные плечи мостовой электрической схемы.
Устройство работает следующим образом.
Питающий сигнал U1 подается на мостовую измерительную схему 15. При отсутствии действия внешнего усилия на нажимную планку 12 мостовая электрическая схема устройства сбалансирована и сигнал U2 на выходе равен нулю. При действии внешнего усилия нажатия пальца 2 щеткодержателя 1 на нажимную планку 13 сила нажатия от нее передается через пружину 12, опорную планку 11 и металлический шар 10 на чувствительный силоизмерительный элемент 5, корпус 4 и щетку 3. Под действием силы нажатия в чувствительном силоизмерительном элементе 5 возникают механические напряжения сжатия и растяжения во взаимно перпендикулярных плоскостях, приводящие к сжатию кольца и растяжению среднего стержня. Магнитная проницаемость кольца при сжатии уменьшается, а магнитная проницаемость среднего стержня при растяжении увеличивается. Так как обмотки возбуждения 8 и измерительные 7 включены с дополнительной выходной обмоткой 9 в смежные плечи мостовой измерительной схемы 15, на ее выходе появиться сигнал U2 пропорциональный силе нажатия.
Пружина 12 предварительно сжата направляющими винтами 14 с силой, величина которой меньше предела прочности чувствительного силоизмерительного элемента 5 (ферритового кольца), но выше максимального измеряемого усилия.
При ударах по нажимной планке 13 защитная пружина 12 сжимается и нажимная планка 13 опускается до ее упора в верхний край корпуса 1. Таким образом, осуществляется защита чувствительного силоизмерительного элемента 5 от ударов по нажимной планке 13.
Устройство позволяет измерять как статические, так и динамические нажатия щетки на коллектор электрических машин. Предлагаемая конструкция устройства для измерения давления щетки на коллектор электрических машин повышает точность измерения не менее чем в 2 раза, а также уменьшает габариты устройства.