Устройство для улучшения коммутации коллекторной электрической машины постоянного тока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ КОММУТАЦИИ КОЛЛЕКТОРНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее основную обмотку дополнительных полюсов, управляемый усилитель и датчик добавочного тока коммутации, отличают еес я тем, что, с целью повышения коммутационной устойчивости в переходных и снижения мощности , оно снабжено вспомогательной обмоткой, размещенной на дополнительном полюсе и включенной встречно-параллельно основной обмотке дополнительных полюсов, а управляемый усилитель включен последовательно в цепь вспомогательной обмотки. сд да ел to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ6ЛИН

„.,SU„„1051652 А

Здц Н 02 К 13/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Р.":

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

* виий (21) 3457961/24-.07 (22) 21.06 ° 82 (46) 30.10.83. Бюл, 9 40 (72) A.È. Скороспешкин, Э,Г. Чеботков, Н.А. Елшанский, В,Е. Антропов и В.A Казначеев (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В. Куйбышева (5З) 621.З1З(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 181181, кл. Н 02 K 13/14, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 564691, кл. Н 02 К"23/24, 1977

3. Патент Франции В 2261646, кл. Н 02 К 23/40, 1975.

4. Авторское свидетельство СССР

В 630714, кл. Н 02 К 13/14, 1978. (54) (57) УСТРОЯСТВО ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ

КОММУТАЦИИ КОЛЛЕКТОР НОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОН МАШИНЫ ПОСтОяННОГО ТОКА содержащее основную обмотку дополнительных полюсов, управляемый усилитель и датчик добавочного тока коммутации, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения коммутационной устойчивости в переходных режимах и снижения мощности, оно снабжено вспомогательной обмоткой, размещенной на дополнительном полюсе и включенной встречно-параллельно основной обмотке дополнительных полюсов, а управляемый усилитель включен последовательно в цепь вспомогательной обмотки.

1051652

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности, к коллекторным электрическим машинам с регулируемой частотой вращения прн питании их от источников постоянного или пульсирующего напряжений.

В электрических машинах постоянного тока с широким диапазоном регулирования частоты вращения в переходных режимах при изменении магнитного потока в станине и дополнительных полюсах возникают вихревые токи, которые препятствуют нарастанию магнитного потока дополнительных полюсов, что вызывает отставание магнитного потока дополнительных полюсов от тока якоря.Это приводит к расстройке коммутации и появлению искрения, Известно устройство для улучшения коммутации электрических машин постоянного тока, работающих с переменной нагрузкой, содержащее размещенные на сердечниках добавочных полюсов вспомогательные обмотки, усилитель для питания вспомогательных обмоток и элементы для управления усилителем P1).

Недостатком является то, чтб форсировка возбуждения дополнительных полюсов в переходных режимах осуществляется с помощью вспомогательной обмотки, питаемой от тиристорного усилителя постоянного тока.

Для достижения поставленной цели в этом устройстве требуется источник питания, кроме того, в установившихся режимах устройство не воздействует на коммутацию.

Известна также машина постоянного тока, содержащая дополнительный полюс с обмоткой, форсировочную .обмотку, размещенную на сердечнике дополнительного полюса и подключенную согласно-параллельно обмотке дополнительного полюса (2 1.

Однако при толчке нагрузки по форсировочной обмотке, обладающей значительно меньшим, чем обмотка дополнительного полюса, индуктивным сопротивлением, потечет пиковый ток, что вызовет резкое возрастание магнитного потока дополнительных полюсов. В результате повышается коммутационная надежность машины только в режимах толчкообразных нагрузок.

Известна также электрическая машина постоянного тока с шихтованной станиной (3 ).

Недостатком указанной машины является то, что шихтовк станины приводит к уменьшению вихревых токов, что уменьшает угол рассогласования коммутирующего потока и то- ка якоря в переходных режимах. Однако с увеличением. частоты вращения, ослаблением поля, зона безыск ровой работы смещается в область отпитки и настроить дополнительные полюса изменением воздушного зазора и числа витков обмотки на безыскровую коммутацию во всем диапазоне регулирования частоты вращения в известных машинах не удается. Если дополнительные полюса настроены на середину зоны безыскровой работы для нижнего предела, то на верхнем

10 пределе диапазона регулирования частоты вращения коммутация будет неудовлетворительной, и наоборот, если дополнительные полюса настроить на середину безыскровой эоны для верхнего предела, то коммутация будет неудовлетворительной на нижнем пределе диапазона регулирования частоты вращения.

Наиболее близким к предлагаемо-.

1 му является устройство для улучшения коммутации, содержащее управляемый усилитель, выходной блок которого представляет регулируемое активное сопротивление, подключенное

25 к обмотке дополнительн по ов и датчик добавочного тока коммутации. устройство осуществляет автоматическую настройку дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны при изменении режима работы или

З0 параметров коммутируемой секции.

Настройка дополнительных полюсов осуществляется путем отпитки и функции добавочного тока коммутации f4 1.

Недостаток заключается в том, 35 что с изменением режима работы или параметров коммутируемого контура машины изменяется величина добавочного тока коммутации, на вход усилителя поступает сигнал, уровень

49 которого зависит от величины и направления добавочного тока коммутации, что приводит к изменению активного сопротивления выходного блока управляемого усилителя, шунтирующего обмотку дополнительных полюсов. Изменяется величина тока, протекающего по обмотке дополнительных полюсов, и регулирование происходит до тех пор, пока коммутация не

0 станет прямолинейной, что соответствует настройке на середину безыскровой зоны.

Однако. шунтирование дополнительных полюсов регулируемым активным сопротивлением приводит в переходных режимах к ухудшению коммутации из-за рассогласования скоростей изменения тока дополнительных полюсов и тока якоря, и большим потерям мощности в регулируемом активном сопро60 тивлении выходного блока управляемого усилителя, которое должно быть рассчитано на ток, равный 5-10% от номинального тока якоря.

Цель изобретения - повышение точ65 ности настройки коммутации в пере1051652 ходных режимах и уменьшение габа-, ритов °

Указанная цель достигается тем, что устройство для улучшения коммутации коллекторной электрической машины постоянного тока, содержащей основную обмотку дополнительных по люсов, управляемый усилитель и датчик добавочного тока коммутации, снабжено вспомогательной обмоткой, размещенной на дополнительном полюсе и включенной встречно-параллель-, но основной обмотке дополнительныХ полюсов, а управляемый усилитель включен последовательно в цепь вспомогательной обмотки.

На фиг. 1 показано расположение на дополнительном полюсе основной обмотки и вспомогательной обмотки. На фиг. 2 показана блок-схема включения управляемого усилителя.

Устроиство содержит на дополнительном полюсе 1 основную обмотку 2 и вспомогательную обмотку 3, управляемый усилитель 4, выход которогс подключен последовательно вспомогательной обмотке 3, включенной вст« речно-параллельно основной обмотке дополнительных полюсов 2. На вход усилителя 4 поступает сигнал с датчика 5 добавочного тока коммутации.

Управляемый усилитель 4 настраивает. ся таким образом, что при работе машины на середине зоны безыскровой коммутации, когда сигнал с датчика 5 добавочного тока равен нулю, усилитель 4 обеспечивает начальный ток во вспомогательной обмотке 3, соответствующий настройке коммутации на прямолинейную. При изменении характера коммутации изменяется сигнал с датчика 5 добавочного тока, который поступает на вход управляемого усилителя 4, и регулирование тока дополнительных полюсов происходит до тех пор, пока не обеспечит-, ся их автоматическая настройка, соответствующая работе машины в се.редине безыскровой зоны.

Устройство работает следующим образом.

Последовательно подклоченные выходы управляемого усилителя 4 к вспомоГательной обмотке 3, включенной встречно-параллельно основной обмотке дополнительных полюсов 2, позволяют более эффективно, чем при настройке без вспомогательной об .мотки| регулировать лоток дополнительных полюсов, так как оптика дополнительных полюсов происходит ие только за счет уменьшения тока в основной обмотке на величину тока оптики, но и за счет уменьшения потока дополнительных полюсов на ве- .

5 личину потока, создаваемого вспомогательной обмоткой и направленного встречно основному потоку дополнительных полюсов. Таким образом, требуемый ток оптики 3о„„ предлагаемой машины с вспомогателей обмоткой

10 меньше требуемого тока оптики Jo n известной машины без вспомогательной обмотки. Их соотношение определяется в виде

15.

3 отов %/А ,3 отл А 6 где А - число витков основной об мотки дополнительных полю20 сов

Фз - число витков вспомогательной обмотки дополнительных полюсов °

При соответствующем выборе числа витков вспомогательной обмотки W

6 ток оптики Ja,„ìîæåò составлять т S незначительную часть требуемогО тока оптики J „ . Так при W > 4ИА ток оптики бртд в пять раз меньше тока оптики Лр р. Объем меди вспомо6

ЗО гательной, обмотки при этом меньше объема меди основной обмотки дополнительных полюсов ° Уменьшение величины тока отпитки приводит к уменьшению габаритов и повышению надеж35 ности управляемого усилителя. Кроме того, за счет запасенной электромагнитной энергии во вспомогательной обмотке обеспечивается форсировка тока основной обмотки допол-.

4g нительных полюсов за счет устранения рассогласования скоростей asменения тока дополнительных полюсов, а следовательно, и коммутирующего . тока и тока якоря, что улучшает процесс. коммутации в переходных режимах.

Таким образом,в предлагаемой электрической машине постоянного тока с автоматической настройкой коммутации за счет применения вспомо50 гательной обмотки, размещенной на дополнительиом полюсе и включенной встречно-параллельно основной обмотке дополнительных полюсов, обеспечивается точная настройка коьму55 тации на середину зоны безыскровой работы машины, снижается степень искрения в переходных режимах при изменении тока якоря.

1051652

Составитель С. Шутова

Редактор 0. Середа Техред Т.Фанта Корректор А. Ильин т

Заказ 8683/54 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4