Электрическая машина постоянного тока с вентильно- механическим коммутатором

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПСХ:ТОЯННОГО ТОКА С ВЕНТИЛЬНО-МЕХАИИЧЕСКИМ КОММУТАТОРОМ, содержащая механический коллектор с проводящими и изолирующими пластинами, связанные с ними разнополярные группы контактов, каждая из которых состоит из нескольких подгрупп, состоящих в свою очередь из основной и двух расположенных по разные стороны от нее, дополнительных щеток, связанных с коммутирующим контуром, состоящим из конденсатора и включенного с ним последовательно реверсивного узла из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров , и двумя соединенными последовательно встречно управляемыми вентилями , однополярные электроды которых , объединенные в одну точку с основной щеткой подгруппы, подключены к зажиму цепи питания через линейный дроссель,-и схему управления, о тличающаяся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов машины,. она снабжена дополнительными коммутирующими контурами, однотипные щетки всех подгрупп, входящие в одну общую группу контактов, расположены на рабочей поверхности коллектора друг относительно друга на расстоянии , равном г /ti, основные и допол5S нительные щетки смещены вдоль рабо (Л чей поверхности коллектора и каждая пара дополнительных щеток в каждой подгруппе контактов подключена к индивидуальному коммутирующему контуру, где h - число подгрупп щеток одной группы контактов, f - ширина коллекторного деления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) Н 02 К 13 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3518342/24-07 (22) 01.12.82 (46) 23,01.84. Бюл. Р 3 (72) В.A,Ëîìàêèí (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. М.Азизбекова (53) 621.313 ° 236(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 811418, кл» Н 02 К 13/14 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

9 888287, кл, Н 02 К 13/14, 1981. (54)(57) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА С ВЕНТИЛЬНО-МЕХАНИЧЕСКИМ

КОММУТАТОРОМ, содержащая механический коллектор с проводящими и изолирующими пластинами, связанные с ними раэнополярные группы контактов, каждая иэ которых состоит из нескольких подгрупп, состоящих в свою очередь йз основной и двух расположенных по разные стороны от нее, дополнительных щеток, связанных с коммутирующим контуром, состоящим из конденсатора и включенного с ним последовательно реверсивного узла из двух

„.ЯО„„. ЦЯ 75 А встречно-параллельно соединенных тиристоров, и двумя соединенными последовательно встречно управляемыми вентилями, однополярные электроды которых, объе)чиненные в одну точку с основной щеткой подгруппы, подключены к зажиму цепи питания ч рез линейный дроссель, и схему управления, о тл и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью уменьшения массы и габаритов машины, она снабжена дополнительными коммутирующими контурами, однотипные щетки всех подгрупп, входящие в одну общую группу контактов, расположены на рабочей поверхности коллектора друг относительно друга на расстоянии, равном p /h основные и дополнительные щетки смещены вдоль рабочей поверхности коллектора и каждая пара дополнительных щеток в каждой подгруппе контактов подключена к ин- С дивидуальному коммутирующему контуру где П вЂ” число подгрупп щеток одной я группы контактов, — ширина коллекторного деления.

1. 06 9075

Nýoáp:=,Iение Относится к электри=,с(.-." .. аы нам,.- в частности к машинам постоянного -;ока с дополнителььв-. .и устройствами для улучшения коммутации

Известны электрические машины с лентильно-механическим коммутатором, coäержащие механический коллектор с проводящими и изолирующими пластинами, I(онтактирующие с ними раэíollолярные группы контактов, каждая из кото- 10 рых состоит иэ Основного, подключенного к соответствующему зажиму источника питания, и двух вспомогательных контактов,. Установленных на рабочей поверхности коллектора перед набегаю- 1 щим и за сбегающим краями основного ( контакта, связанных с тем же зажимом источника через управляемые вентили, коммутирующий контур, включенный между вспомогательными контактами и состоящий из конденсатора и включенного с ним последовательно реверсивного узла иэ двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, и устройство управления Llj.

Недостаток этой схемы выражается в "=:Bà÷ительных габаритах коммутирую. ";FIx конде-:càòopoII, емкость которых существенно возрастает с увеличением мощности машины и тока в параллель- 0 ных ветвях обмотки якоря.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому ре=,óëьтату является электрическая маI.,:(,Ià,,oc", oIIí!Ого тока с вентильномэхан..(ческим коммутатором содержа ща,; меха ь нческий коллектор с провол нк. Нк|.-; и из олирующими пластинами, к он ".:;ò ру:.".щие " ними раз нополярные г углы КС.I Iактов, каждан из которых нескот(ькнх подгpvnn со- 40

С-..::, ЯШ:-(I(В:-ВОЮ ОЧ:ЕРЕДЬ ИЭ ОСНОВНОЙ двух,, р: сположенных по разные сто-. ро -ы =т нее,. дополнительных щеток, С.H.IBB;IB;- с:-:оммутирующим контуром, СОС OËÖ-Ы1 Н- I(OHQ;GFICIITOPB И ВКЛЮЧЕНног o c н нк! Нослет,ов ат ель но реверс ив но . о .: зл=-. Нз двух встречно-парал з „;сг -. Нь у "pll(торов и дву" мя вк::юченн. =:1н последовательно

Fc.Iре :.нс у:равляемыми вентилями, однопол..рные электроды которых, объединенны — Одну точку с основной щетк ОЙ п >дт рупь ы подключаются к эажи му Истo -.:ника пита нин через линейный а,.-Оссель, ь схему управления j23.

Недостатки этого устройства эаклюаются B эначитех.ьных габаритах и массе механического коллектора.

Целью изобретения является уменьшение массы и габаритов машины.

Эт.. вель достигается тем что, 60 электрическая машина, содержащая механический коллектор с проводящими

H изолирующими пластинами, связанные с ними разнополярные группы контактов, каждая из кстОрых сОстОит иэ нескольких подгрупп, состоящих в свою очередь из основной и двух, расположенных по разные стороны от нее, дополнительных щеток, связанных с коммутирующим контуром, состоящим из конденсатора и включенного с ним последовательно реверсивного узла из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, и двумя соединенными последователь но встречно управляемыми вентилями, однополярные электроды которых, объедин ен ные в одну точку с основной щеткой подгруппы, подключены к зажиму цепи питания через линейный дроссель, и схему управления, снабжена дополнительными коммутирующими контурами, однотипные щетки всех подгрупп, т.е. основные или дополнительные набегающие, или дополнительные сбегающие, входящих в одну общую группу контактов, расположены на рабочей поверхности коллектора друг относительно друга на расстоянии, равном /Ii, основные и дополнительные щетки смещены вдоль рабочей поверхности коллектора и каждая пара дополнительных щеток в каждой подгруппе контактов подключена к индивидуальному коммутирующему контуру, где n — число подгрупп щеток одной группы контактов, (. — ширина коллек- торного деления.

Если предположить, что в известном устройстве и в предлагаемом коллекторы машин имеют одинаковые диаметры, то активная длина коллектора в предлагаемом устройстве меньше приблизительно в и раэ. Это объясняется тем, что однотипные щетки каждой подгруппы, входящие в одну группу контактов, располагаются не по дли-не коллектора, как в известном устройстве, а на общей рабочей поверхности с относительным сдвигом íà расстояние, равное I /II . Используя укаэанный принцип, можно, не меняя активной длины коллектора, существен.но уменьшить его диаметр.

Кроме того, основные и дОполнительные щетки контактируют с разными рабочими поверхностями коллектора.

Это необходимо для устранения взаимного влияния продуктов износа различных типов щеток, входящих в основные и дополнительные контакты.

Необходимость использования инди-. видуальных коммутирующих контуров в каждой подгруппе контактов объясняется тем, что в отличие от известного устройства в предлагаемом однотипные дополнительные щетки не имеют гальванической связи. Поэтому суммарная установленная мощность коммутирующих конденсаторов в II раз больше, чем в известном устройстве (2), но все же в и раз меньше, чем в известном устройстве (1).

1069075

15 подключенную к механическому коллектору 2, с проводящими 3 и 4 и изолирующими 5 и 6 пластинами, контактирующие с ними группы контактов, состоящих из нескольких подгрупп, каж-. дая иэ которых в свою очередь состоит из основной щетки 7 (8) и двух З0

45 скобках). В тот же момент со схемы управления подаются управляющие сиг50

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема машины с вентильно-механическим коммутатором.

Для упрощения изображена только одна группа контактов, а также связанные с ней полупроводниковые и RQM- 5 мутирующие элементы, подключенные к положительному зажиму источника. Схема содержит две подгруппы контактов (п = 2) . Остальные группы контактов, число которых равно числу полюсов машины 2р, выполнены по аналогичной схеме.(для наглядности показана развертка части рабочей поверхности коллектора сверху) °

На чертеже щеточно-коллекторного узла обозначены активная длина коллектора Eк,. длина основной щеткиР,„ .длина дополнительной щетки Р „; ширина проводящей пластины а; ширина изолирующей пластины U ширина коллекторного деления 2.; ширина щетки 8. Ось 00 соответствует геометрической нейтрали машины.

Машина содержит якорную обмотку 1, расположенных по разные стороны от нее, дополнительных щеток 9 (11) и

10 (12), связанных с индивидуальными коммутирукщими контурами, состоящими иэ конденсаторов 13 (14) и включенных с ними последовательно реверсивных узлов иэ двух встречно-параллельно соединенных тиристоров 15 (17) и 16 (18), и двумя управляемыми вентилями 19 (21) и 20 (22), включенными последовательно-встречно, однополярные электроды которых, объединенные в одну точку с основной щеткой подгруппы, подключаются к зажиму источника питания через линейные дрос-. сели 23 и 24 ° Необходимая последовательность включения вентилей обеспечивается схемой 25 управления.

При работе машины скользящие контакты перемещаются по рабочей поверхности коллектора слева направо.

Общий ток одной контактной группы (одного щеточного брикета) равномерно распределяется между подгруппами щеток с помощью индуктивных делителей, роль которых выполняют линейные дроссели 23 и 24. Коммутация тока в секции обмотки якоря производится последовательно с помсщью индивидуальных коммутирующих контуров по мере подхода соответствующей подгруппы 60 щеток к геометрической нейтрали машины 00. Каждая подгРуппа щеток коммутирует соответствующую часть общеГо тока 1В . Электромагнитные и электромеханические коммутационные процес- 65

Ъ сы во всех подгруппах щеток и в связанных с ними коммутирующих контурах протекают аналогич но.

В показанном положении контактов коммутационный процесс в подгруппе щеток 11-12 завершился. И через основной контакт 8 и проводящую пластину 4 протекает ток i /2. Вторая половина тока траверсы в /2 протекает через подгруппу щеток 7, 9 и 10. До тех пор, пока основная щетка 7, перемещаясь слева направо, контактирует с проводящей 1тластиной 3, ток нагрузки протекает от зажима источв ника питания через дроссель 23, щет-, ку 7 и пластину 3, через обмотку 1 якоря и соответствующие контакты, связанные с зажимом источника противоположной полярности. Все тиристоры заперты эа исключением тиристора 19, на который поступают отпирание импульсы со схемы 25 управления. По мере захода основного контакта 7 на изолятор 5 ток подгруппы 1в /2 переходит в шунтирующий контур, образованный открытым тиристором 19 и щеткой 9.

До начала коммутации конденсатор 13 имеет некоторое начальное напряжение, полярность котороГо обозначена без скббок, а ток в коммутируемой секции, связанной с пластинами 3 и

4, равен нулю, вследствие завершения коммутационного процесса в подгруппе щеток 11 и 12. Коммутационный процесс в подгруппе щеток 9 и 10 начи нается в момент времени, когда основная щетка 7 полностью заходит на изолятор 5, При этом со схемы управления подаются управляющие сигналы на включение тиристора 16. Конденсатор 13 начинает разряжаться через секцию обмотки, связанную. с пластинами 3 и 4 по контуру 13-16-10-4 секция обмотки-3-9-13. По ИстечеНии выдержки времени b i которая отсчитывается элементами схемы управления, разрядный ток конденсатора достигает значения 0,5 18 а напряжение иэменяет полярность (обозначена в налы на включение тиристоров 15 и 20.

Конденсатор начинает перезаряжаться по контуру 13-19-20-15-13. В момент времени, когда ток перезаряда конденсатора становится равным прямому току через тиристор 19, последний отключается ° Полный ток пОдгруппы

1g /2, протекающий через тиристор 20,. проходит через дополнительный контакт 10, а также через тиристор 15, конденсатор 13 и щетку 9. Процесс перезаряда конденсатора 13 до напряжения исходной полярности продолжается до тех пор,пока не закончится реверсирование тока в коммутируемой секции. Затем отключается тиристор

15, поскольку ток перезаряда конден1069075

Ф2

ВНИКНИ Заказ 11486/52 Тираж 672 Подписное

Филиал ППП "Патент" „г.ужгород,ул. Проектная,4 сатора 13 становится равным нулю, а полный ток подгруппы в /2 продолжает протекать через тиристор 20 и дополнительный контакт 10. По мере перехода основногс контакта 7 с изолирующей пластины 5 на проводящую 4 токовая загрузка дополнительной щетки 10 уменьшается. Когда основная щетка 7 переходит на проводящую пластину Приблизительно половиной своей контактной поверхности, ток дополнительной щетки 10 и тиристора 20 становится практически равным нулю. На этом заканчивается полный коммутационный цикл, связанный с реверсированием тока в„,секции, подключенной к пластинам 3 и 4. Следующий цикл начинается в момент времени, когда основная щетка 8 подгруппы 11 и 12 полностью переходит на изолирующую пластину 6, Таким образом, при одинаковых диаметрах коллекторов предлагаемая машина имеет в два раза меньше активную длину коллектора. ОднакФв предлагаемой машине габариты и массу коллектора можно снизить и за счет уменьшения диаметра коллектора, в этом случае необходимо уменьшить величину ширины щетки.

ggw