Способ улучшения коммутации коллекторных электрических машин

 

Изобретение относится к электро- . машиностроению и может быть использовано при разработке автоматических устройств, обеспечивающих мальные условия коммутации. Цель изобретения - повьшение точности настройки коммутации при изменении скорости вращения и. нагрузки. Способ включает преобразование текущего значения тока коммутируемой секции , создание импульсов в моменты изменения полярности выходной величины , формирование сигнала рассогласования и изменение в его функции тока дополнительных полюсов. С помощью датчика угла поворота создают импульсы, соответствующие началу и концу периода коммутации. Создают два сигнала, пропорциональных периоду коммутации и длительности, а сигнал рассогласования получают путем сравнения указанных двух сигналов . 2 ил. I (Л

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 Н 02 К 13/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2!) 3859989/24-01 (22) 27.02.85 (46) 07.08.86. Бюл. У 29 (71) Куйбьппевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им, В.В. Куйбьппева (72) Н.А. Елшанский, А.И. Скороспешкин, Э.Г. Чеботков, А.И . Абакумов и В.E. Антропов (53) 621.313.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 315250, кл. Н 02 К 23/24, 1971.

Авторское свидетельство СССР

Ф 974505, кл. Н 02 К 13/14, 1982. (54) СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ КОММУТАЦИИ КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

{57) Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при разработке автоматичес„.SU„, 1249656 А1 ких устройств, обеспечивающих опти-

-мальные условия коммутации. Цель изобретения — повышение точности настройки коммутации при изменении скорости вращения к нагрузки. Способ включает преобразование текущего значения тока коммутируемой секции, создание импульсов в моменты изменения полярности выходной величины, формирование сигнала рассогла сования и изменение в его функции тока дополнительных полюсов ° С помощью датчика угла поворота создают импульсы, соответствующие началу и концу периода коммутации. Создают два сигнала, пропорциональных периоду коммутации и длительности, а сигнал рассогласования получают путем сравнения указанных двух сигналов. 2 ил.

4 12

Изобретение относится к электромашиностроению, конкретно к способам улучшения коммутации коллекторных электрических машин путем настройки дополнительных полюсов на середину области безыскровой работы, и мо-. жет быть использовано при разработке автоматических устройств, обеспечивающих оптимальные условия протекания коммутационных процессов.

Цель изобретения — повышение точности автоматической настройки коммутации на середину области беэыскровой работы коллекторной электрической машины при изменении скорости ее вращения и нагрузки (тока якоря).

На фиг. 1 показаны кривые изменения выходной величины, соответствующие характеру изменения тока коммутируемой секции при различном õàрактере коммутации (кривая 1 соответствует характеру изменения выходной величины при прямолинейной коммутации, кривая 2 — при ускоренной коммутации, кривая Э вЂ” прн замедленной); на фиг. 2 — блок-схема устройства, реализующего способ.

Сущность способа. улучшения коммутации коллекторных электрических машин состоит в следующем.

При управлении процессом коммутации с помощью датчика угла поворота вала машины создают импульсы, соответствующие моментам начала и окончания текущего периода коммутации и, таким образом, формируют первый временной интервал, равный длительности периода коммутации (Т„, фиг. 1).

Одновременно формируют второй временной интервал, длительность которого равна промежутку времени между импульсом, соответствующим началу текущего периода коммутации, и импульсом, соответствующим моменту изменения полярности выходной величины.

Указанные временные интервалы преобразуют соответственно в первую и вторуго промежуточные величины согласно выражениям . где К„ и К вЂ” коэффициенты преобразования соответственно первого и второго временных интервалов в первую и вторую промежуточные величины.

Полученное на текущем периоде коммутации значение второй промежуточной величины U„p запоминают до момента окончания периода коммутации.

Если в качестве оптимального принимается ускоренный процесс коммута- ции, то при управлении им по предлагаемому способу значение коэффициента преобразования К„ задают меньшим 0,5 от значения К (конкретно в зависимости от желаемой степени ускорения процесса).При этом процесс управления происходит аналогично.

49656

По окончании текущего периода. коммутации формируют сигнал рассогласования U путем сравнения первой и второй промежуточных величин U 5=0 б hei

S 16Р °

При необходимости обеспечения настройки машины на прямолинейную коммутацию коэффициент преобразования

К, первого временного интервала в !

О первую промежуточную величину принимают равным 0,5, от коэффициента преобразования К второго временного нн2 тервала во вторую промежуточную величину. Если при такой настройке дейст15 вительный процесс коммутации является прямолинейным, то второй временной интервал (7,., фиг. 1) равен 0 5 Т„.

При этом первая и вторая промежуточные величины равны соответственно

Учитывая, что К =0,5K, получим

1 Ф

У „=0,5 К Т„=1.1„ т.е. в этом случае сигнал рассогласования Ба= 1,1 -U„" =0 и ток дополни-.

25 тельных полюсов остается неизменным по величине.

Если процесс коммутации отклоняется от прямолинейного и становится ускоренным (кривая 2, фиг. 1), то щб длительность второго временного ин-: тервала (i, фиг. 1) становится меньше длительности первого временного интервала, равного 0,5 Т„ . При этом вторая промежуточная величина У„

К становится меньше первой U»

0,5 К T и появляется сигнал рассогласования Ug--U„, -U„ð. положительного знака, в функции которого ток дополнительных полюсов уменьшают.

40 В случае замедленного процесса коммутации второй временной интервал (<, фиг. 1) становится больше длительности первого временного интер- . вала, равного 0,5T,„, а вторая проме45 жУточнаЯ величина U„r =Камаз пРевышает первую U ð =0,5К T Ä. Появляется сигнал рассогласования отрицательного знака, в функции которого ток дополнительных полюсов увеличивают.. з 1249

Если действительный процесс коммутации имеет ускоренный характер и сов падает с заданным оптимальным, то и сигнал рассогласования

0 =0. Если действительный процесс коммутации отклоняется от оптималь" ного в сторону ускорения, появляется сигнал рассогласования положительного знака, при отклонении процесса от заданного в сторону замедления 1О появляется сигнал рассогласования отрицательного знака. В функции сигнала рассогласования соответствующим .образом изменяют ток дополнительных полюсов. 15

Таким образом, .при всяком отклонении процесса коммутации от заданного оптимального появляется сигнал рассогласования, в функции которого измеряют ток дополнительных полюсов 20 так, чтобы свести сигнал рассогласования к нулевому значению, т.е. приблизить процесс коммутации к заданному оптимальному, .При управлении процессом кбммута- 25 ции по предлагаемому способу, в отличие от известного обеспечивается точная автоматическая настройка ма-. шины на середину области безыскровой работы в условиях изменения ско- 3О рости ее вращения и нагрузки. Это достигается благодаря тому, что по предлагаемому способу сигнал рассогласования формируют путем сравнения .первой и второй промежуточных вели35 чин, полученных в результате преобразования первого и второго временных интервалов. Указанные промежуточные величины при заданном оптимальном характере коммутации инварианты 4 к изменению нагрузки (тока якоря).

Поэтому изменение нагрузки не вызывает в отличие от известного способа ошибочного изменения тока дополнительных полюсов. В случае изменения 45 скорости вращения машины одновременно пропорционально изменяются первая и вторая промежуточные величины и заданному оптимальному характеру коммутации в отличие от известного способа вновь соответствует нулевое значение сигнала рассогласования.

Таким образом, лредлагаемый способ позволяет повысить точность автоматической настройки коммутации на середину области безыскровой работы машины при широком диапазоне иэменеЙия ее режима работы. Причем по пред65б, 4 лагаемому способу возможна автоматическая. настройка как на прямолинейный, так и на ускоренный прЬцесс коммутации в тех случаях, когда последний является предпочтительным оптимальным, т.е. предлагаемый способ при его реализации имеет большие функциональные возможности.

Выход электрической машины 4 с дополнительными полюсами .подключен к входу датчика 5 выходной величины, преобразующего ток коммутирующей секции в выходную величину, характер изменения которой соответствует действительному процессу коммутации. Вы-. ходная величина поступает на вход

1блока 6 формирования импульсов, вы ход которого соединен с первым входом блока 7 формирования второй промежуточной величины. Второй вход блока 7 подключен к первому .выходу импульсно-, го датчика 8 угла поворота вала машины, механически связанного с валом машины 4, Первый и второй выходы датчика 8 соединены соответственно с первым и вторым входами блока 9 формирования первой промежуточной вели чины, выход которого подключен к первому входу блока 10 формирования сигнала рассогласования. Второй вход; блока 10 соединен с выходом блока 7.

Сигнал рассогласования с выхода блока 10 через управляемый преобразователь 11 поступает на основную или вспомогательную обмотку дополнительных полюсов машины 4, Устройство работает следующим образом.

Импульсы, соответствующие моментам начала и окончания текущего периода коммутации, с датчика 8 угла поворота вала машины 4 поступают соответственно на первый и второй входы блока 9 формирования первой про-. межуточной величины. На выходе этого блока вырабатывается напряжение, величина которого пропорциональна длительности части, например половины, текущего периода коммутации (если в качестве оптимального принимается прямолинейный процесс коммутации).

На входы блока 7 формирования второй промежуточной величины поступают импульсы, соответствующие моменту начала текущего периода коммутации (с первого выхода датчика 8) и моменту изменения полярности выходной величины (с выхода блока 6 формирова1249656 ния импульсов). На выходе блока 7 вырабатывается напряжение, величина которого пропорциональна длительности временного интервала между импуль- 5 сами, соответствующими моменту начала текущего периода коммутации и моменту изменения полярности выходной величины. Сигнал рассогласования на выходе блока 10 формируется путем 10 сравнения первой и второй промежуточных величин и через управляемый преобразователь ll поступает на дополнительные полюса машины 4. Блоки формирования импульсов, промежуточных величин и сигнала рассогласования могут быть реализованы на операционных усилителях по известным схемам.

Таким образом, применение предлагаемого способа улучшения процес- Zp са коммутации коллекторных электрических машин позволяет повысить точность автоматической настройки коммутации на середину области безыскровой работы машины с условиях изме- 25 кения скорости ее вращения и нагрузки и расширить функциональные воэможности устройств, реализующих способ.

Достигнутая статическая точность автоматической настройки коммутации на середину области безыскровой работы машииы (величина смещения средней линии области от оси абсцисс) позволила при удовлетворительных по35 казателях качества переходных процессов получить значение диапазона регулирования частоты вращения ослаблением поля 10:1, снизить степень искрения в переходных режимах при изме-. 4О ненни тока якоря. до 1,5 баллов, увеличить полезную мощность машины, снабженной устройством, реализующим предлагаемый способ, с 42 кВт до

50 кВт по сравнению с известным уст- . 45 ройством — машиной постоянного тока

2II250N.

Формула изобретения

Способ улучшения коммутации коллекторных электрических машин путем обеспечения автоматической настройки коммутации на середину области безыскровой работы, включающий преобразование текущего значения тока коммутируемой секции в выходную величину, создание импульсов в моменты изменения полярности выходной величины, формирование сигнала рассогласования и изменение в его функции тока дополнительных полюсов, о т л ич а ю шийся тем, что,с целью по" вышения точности автоматической настройки на середину области безыскровой работы машины при изменении скорости ее вращения и нагрузки,с помо"„. щью датчика угла поворота вала машины создают импульсы, соответствующие моментам начала и окончания текущего периода коммутации, преобразуют длительность первого временного интервала между импульсами, соответствующими моментам начала и окончания текущего периода коммутации в первую промежуточную величину, одновременно преобразуют длительность второго временного интервала между импульсом, соответствующим моменту начала текущего периода коммутации, и импульсом, соответствующим моменту изменения полярности выходной величины во вторую промежуточную величину, и запоминают ее, а сигнал рассогласования получают путем сравнения первой и второй промежуточных величин после окончания текущего периода коммутации, при этом значение коэффициента преобразования первого временного интервала в первую,промежуточную величину задают. равным или меньшим 0,5 от коэффициента преобразования второго временного интервала во вторую промежуточную. величину.

1249656

QU88

Составитель С. Шутова

Техред М.уоданич Корректор М. Демчик

Редактор А. Сабо

Заказ 4336/56 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ю

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4