Электрическая машина с вентильно-механическим коммутатором

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам постоянного тока с дополнительными устройствами для улучшения коммутации. Цель изобретения - упрощение конструкции. Машина содержит механический коллектор с проводящими и изолирующими пластинами, контактирующие с ними разнополярные группы щеток, подключенные к питающей сети через коммутирующие вентили, представляющие собой трехфазный управляемый выпрямитель со средней точкой, все вентили образуют две трехфазные мостовые схемы, одноименные зажимы переменного тока мостов объединены и подключены к одному из зажимов сети переменного тока через первичные обмотки трансформаторов, вторичные обмотки которых через выпрямитель связаны с обмоткой дополнительных полюсов, образующих вместе с трансформатором и выпрямителем коммутирующий блок машины. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5ц 4 Н 02 К 13/14 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4281170/24-07 (22) 13.07.87 (46) 07.10.89. Бюл. Р 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения (72) В.Н,Антипов, В.А.Ломакин и E.N.Ëóòêèí (53) 621.313.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 441631, кл. Н 02 К 13/14, 1973.

Авторское свидетельство СССР

9 1295497, кл. Н 02 К 13/14, 1985. (54,) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ВЕНТИЛЬНО-МЕХАНИЧЕСКИМ КОММУТАТОРОМ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к жектрическим машинам постоянного тока с дополнительными устройствами для улучшения коммутации. Цель изобретения. — упроИзобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам постоянного тока с дополнительными устройствами для улучшения коммутации.

Цель изобретения — упрощение электрической машины.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема машины с вентильно-механическим коммутатором (ВМК); на фиг.2 — функциональная схема машины с ВМК с. блок-схемой системы управления; на фиг.3 — - детальная блок-схема системы управления машиной с ВМК; на фиг.4 — диаграммы сигналов управления и токов в анодных щетках машины.

13570 А1

2 щение конструкции. Машина содержит механический коллектор с проводящими и изолирующими пластинами, контактирующие с ними разнополярные группы щеток, подключенные к питающей сети через коммутирующие вентили, представляющие собой трехфазный управляемый выпрямитель со средней точкой, все вентили образуют две трехфазные мрстовые схемы, одноименные зажимы переменного тока мостов объединены и подключены к одному из зажимов сети переменного тока через первичные обмотки трансформаторов, вторичные обмотки которых через выпрямитель связаны с обмоткой дополнительных полюсов, образующих вместе с трансформатором и выпрямителем коммутирующий блок машины. 4 ил.

Электрическая машина содержит обмотку якоря 1, подключенную к механическому коллектору 2, с проводящими 3-7 и изолирующими 8-13 пластинами, контактирующую с ними группу щеток 14 и 15, подключенных к питающей сети через ключевые элементы 16-19, коммутирующий блок 20 и схему 21 управления.

Каждый ключевой элемент представляет собой анодную или катодную группу вентилей двух мостовых схем на тиристорах 22 — 27 и 28-33. Одноимен-, ные зажимы мостов переменного тока объединены и подключены к зажимам сети через первичные обмотки трансформаторов 34 тока, вторичные обмотки

3 1513570 которых через мостовой выпрямитель на диодах 35 связаны с обмоткой 36 дополнительных полюсов машины.

Схема управления (фиг.2) состоит иэ многоканальной системы 37 импульсно-фазового управления (СИФУ), блока 38 ключей (БК), блока 39 логики (БЛ) и датчика 40 положения (ДП).

СИФУ (фиг.3), в свою очередь, является трехканальной системой, содержащей формирователи-усилители 41-43 импульсов (ФУИ1-ФУИЗ), на входы которых подаются сигналы синхронизации

U,„ и управления U и вводные уст- 15 ройства (ВВУ1-ВВУб) 44-49.

Каждое вводное устройство содержит по два импульсных трансформатора,первичные обмотки которых через ключевые элементы 50 и 51 (например, на тран- 20 зисторах) подключаются к источнику питания U . СИФУ 37 выполняет свои п обычные функции преобразования сигнала управления U в последователь3 ность импульсов для управления тиристорами. Номера каналов управления на выходе СИФУ (фиг.3). соответствуют номерам тиристоров на фиг.1. Одновременно благодаря связи с блоком логики по каналу U СИФУ вырабатывает 30

P управляющие импульсы на включение соответствующих вентилей мостового выпрямителя, вступающего в работу по сигналу датчика положения.

Ф

С помощью блока логики обеспечи- 35 вается выбор нужного комплекта ключевых элементов 16 и 18 при замыкании ключа 50 или 17 и 19 при замыкании ключа 51 в зависимости от знака входного сигнала U с датчика положения. .40

Датчик положения дискретного типа, как в вентильном двигателе, вырабатывает в общем случае серии прямоугольных импульсов. На фиг.3 представлен одноканальный, т.е. с одной сеРией 45 импульсов ДП. B каждой серии одному обороту вала двигателя соответствует число импульсов, равное числу проводящих пластин коллектора.

При работе машины скользящие конО такты перемещаются по рабочей поверхности коллектора слева направо (фиг.1), До момента времени С СИФУ разрешает выдачу управляющих импульсов на тиристоры 23 и 29 фазы А и 55 на тиристоры 26 и 32 фазы С. Однако в проводящем состоянии находятся только тиристоры 23 и 26 благодаря замкнутому ключу 50, что соответст4 вует наличию в канале 16, 18 на выходе 52 блока логики сигнала логической единицы. Ток якоря 2 i протекает от фазы А через тиристор 23, контакт 14, проводящую пластину 3 коллектора, обмотку якоря 1,через один из контактов катодной группы, тиристор 26 к фазе С.

В момент времени t когда скользящие контакты занимают положение, изображенное на фиг.1, выходной сигнал датчика положения U изменяет свою полярность (фиг.4). При этом выходной сигнал логического устройства 39 UP становится равным нулю на время оо, в течение которого происходит подготовка формирователей-уси— лителей 41 и 43 импульсов СИФУ к выдаче очередных импульсов управления по каналам 23, 29 и 26, 32. По истечении времени а, на выходе 53 блока логики в канале 17, 19 появляется разрешающий сигнал логической единицы, в канале В1 выходной сигнал равен логическому нулю. Соответственно в блоке ключей ключ 51 замыкается, а ключ 50 размыкается, что обеспечивает выдачу управляющих сигналов по каналам 29 и 32 СИФУ (сигнал U изоб29 ражен на фиг.4), После включения тиристоров 29 и 32 в коммутируемых секциях обмотки якоря начинается процесс реверсирования тока. Например, в секции, связанной с пластинами 3 и 4 . коллектора, под действием коммутирующей ЭДС от магнитного потока дополнительных полюсов прямой ток в тиристоре 23 и в контакте 14 i<< постепенно уменьшается, а в тиристоре 29 и контакте 15 1„ нарастает. По истечении времени t прямой ток тиристора 23 становится равным нулю и он отключается, а ток тиристора 29 и контакта 15 становится равным 2 i . Перемещение контакта 14 с проводящей пластины 3 на изолирующую 8 осуществляется в обесточенном состоянии без искрения, Аналогичным образом протекает процесс коммутации в секции, связанной через катодные щетки с тиристорами 26 и 32.

После завершения коммутации в секциях ток якоря продолжает протекать по контуру фаза А — 29 — 15 — 4 — обмотка якоря и контакты катодной группы — 32 — фаза С.

При дальнейшем перемещении контактов по коллектору в момент времени

5 u13S С производится аналогичная работа элементов схемы управления и коммутация тока в секциях, завершающаяся уменьшением тока i до нуля и нарастанием тока „ в контакте до значения 2

При неподвижном якоре и низких частотах вращения, когда ЭДС, наводимая в секциях полем дополнительных полюсов, становится соизмеримой с падением напряжения под щетками,. коммутация тока в секциях обеспечивается переменным напряжением питающей сети так же, как в вентильных машинах r. циклоконверторами.

Рассмотренные коммутационные процессы соответствуют случаю, когда они по времени не совпадают с сетевой коммутацией тиристоров мостовых схем. Если начало коммутационного процесса в момент времени t совпало с сетевой коммутацией с фазы А на фа- 1 зу В, при которой одновременно открыты тиристоры 23 и 25, то со схемы управления будут поданы сигналы на включение тиристоров 29 и 31. После завершения коммутации в секции, свя- 20 занной с пластинами 3 и 4, тиристоры

23 и 25 отключаются под действием коммутирующей ЭДС, а сетевая коммутация осуществляется тиристорами 29 и

31. 25

Фор мул аизобретени я

Электрическая машина с вентильномеханическим коммутатором, содержащая механический коллектор, контактирующие с ними разнополярные группы щеток, связанные с ключевыми элемен— тами, и схему управления с блоком логики и датчиком положения ротора, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, машина снабжена дополнительными полюсами с обмотками, трансформатором тока и вы— прямителем, ключевые элементы выполненй в виде анодной и катодной групп тиристоров, одноименные выводы которых, предназначенные для подключения к сети переменного тока, объединены и соединены с первичными обмотками трансформаторов тока, вторичные обмотки которых соединены с обмотками дополнительных полюсов через выпрямитель, схема управления снабжена блоком импульсно-фазового управления и блоком ключей, причем блок импульс", но-фазового управления соединен с одним из входов блока ключей, другие входы которого соединены с двумя выходами блока логики, а выходы — с управляющими входами анодных и катодных групп тиристоров, вход блока логики соединен с датчиком положения, а третий выход блока логики соединен с одним из входов блока импульсно †фазового управления.

1513570

1513570

Ью

1 а

Ьр. 0

Ag

Редактор С.Пекарь

Заказ 6095/54 Тираж 648 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Ilp

7 и

81

Þ1

4 гз, Со став ит ель И. Каз анцев

Техред М.Дидык Корректор Л.Патай