Реверсивный бесконтактный тахогенератор постоянного тока и способ его настройки

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке реверсивных бесконтактных тахогенераторов постоянного тока. Целью изобретения является снижение величины пульсации выходного напряжения. Для этого выводные концы фаз обмотки первой синхронной машины подключены к первому выходному зажиму тахогенератора через введенные ключи коммутатора, средняя точка однофазной обмотки второй синхронной машины подключена ко второму выходному зажиму тахогенератора, причем начало однофазной обмотки подсоединено к средней точке первой фазы первой машины, а конец - к средней точке второй фазы первой синхронной машины. Фазы двухфазной обмотки первой синхронной машины включены в первые диагонали мостовых коммутаторов, выполненных на полупроводниковых ключах, а вторые диагонали подключены к первому выходному зажиму тахогенератора и выводам однофазной обмотки второй синхронной машины. Для исключения пульсаций выходного напряжения число витков полуфаз или фаз первой синхронной машины соотносится с числом витков полуфаз второй синхронной машины так, что амплитуда ЭДС полуфаз или фаз первой машины в 2 раза больше, чем амплитуда ЭДС полуфаз второй машины, ЭДС фаз обеих машин имеют треугольную форму, а зона коммутации фазных обмоток первой машины составляет 180 эл.град. При реализации способа настройки подключают средние точки фаз первой синхронной машины или выводы диагоналей мостовых коммутаторов ко второму выходному зажиму тахогенератора, устанавливают равенство амплитуд выходного напряжения порознь каждой из полуфаз с помощью подстроечных резисторов, подключают выводы однофазной обмотки второй синхронной машины к первому выходному зажиму тахогенератора, выравнивают амплитуды выходного напряжения каждой из полуфаз при постоянной фиксированной частоте, а также равенство их половине амплитуды выходного напряжения полуфаз, производят соответствующие соединения и поворачивают статор второй синхронной машины до тех пор, пока пульсация выходного напряжения тахогенератора не будет минимальной. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ социАлистичесних

РЕСПУБЛИН (51) 5 Н 02 29/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ по изоБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4452351 /24-07 (22) 29.06.88 (46) l 5.04.90. Бюл. ¹ 14 (72) Г.Б. Михайлов, В.В. Омельченко и В.В. Путников (53) 62).313.292(088.8) (56) Патент Великобритании ¹ 1 251927, кл. Н 02 К 29/00, 1971.

Авторское свидетельство СССР №- 936255, кл. Н 02 К 29/00, 1980. (54) РЕВЕРСИВНЫЙ .БЕСКОНТАКТНЫЙ ТАХОГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА И СПОСОБ

ЕГО НАСТРОЙКИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке реверсивных бесконтактных тахогенераторов постоянного тока. Целью изобретения является снижение величины пульсации выходного напряжения.

Для этого выводные концы Фаэ обмотки первой синхронной машины подключены к первому выходному зажиму тахогенератора через введенные ключи коммутатора, средняя точка однофазной обмотки второй синхронной машины подключена к второму выходному зажиму тахогенератора, причем начало одноФазной обмотки подсоединено к средней точке первой фазы первой машины, а конец — к средней точке второй Фазы первой синхронной машины. Фазы двухфазной обмотки первой синхронной машины включены в первые диагонали мостовых коммутаторов, выполненных . на полупроводниковых ключах, а вто„„SU„„3557642 А1 рые диагонали подключены к первому выходному зажиму тахогенератора и выводам однофаэной обмотки второй синхронной машины. Для исключения пульсаций выходного напряжения число витков полуфаэ или Фаэ первой синхронной машины соотносится с числом витков полуфаэ второй синхронной машины так, что амплитуда ЭДС полуфаз или Фаз первой машины в 2 раза больше, чем амплитуда ЭДС полуфаз второй машины, ЭДС Фаз обеих машин имеют треугольную Форму, а зона коммутации фазных обмоток первой машины составляет

180 эл.град. При реализации способа настройки подклкчают средние точки фаз первой синхронной машины или выводы диагоналей мостовых коммутаторов к второму выходному зажиму тахогенератора, устанавливают равенст- С во амплитуд выходного напряжения порознь каждой из полуфаэ с помощью подстроечных резисторов, подключают выводы однофазной обмотки второй синхронной машины к первому выходному зажиму тахогенератора, выравнивают амплитуды выходного напряжения каж- Q3 дой иэ полуфаэ при постоянной фиксированной частоте, а также равенство фф их половине амплитуды выходного на- ф пряжения полуфаэ, производят соот- р ветствующие соединения и поворачивают статор второй синхронной машины до тех пор, пока пульсация выходного напряжения тахогенератора не будет ми-, В нимальной. 2 с. и 1 э.п. Ф-лы, 4 ил. Ъ

1 557642

Изобретение относится к элетротехнике и преимущественно может быть использовано при разработке реверсивных бесконтактных тахогенераторов постоян5 ного тока.

Цель изобретения — снижение величины пульсаций выходного напряжения.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема тахогенератора; на фиг. 2 и 10

3 — электрическая схема тахогенератора,.примеры исполнения; на фиг. 4— графики изменения ЭДС от времени, поясняющие принцип действия тахогенератора. 15 !

Реверсивный бесконтактный тахогенератор постоянного тока (фиг.l) содержит установленные в общем корпусе

1 два электромеханических преобразователя: первый со статором 2, имею- 2р щим обмотку 3, и второй со статором

4, снабженным обмоткой 5, На общем валу 6 закреплены соответственно роторы 7 и 8 из постоянных магнитов.

Ротор 7 и обмотка 3 первого электро- 25 механическбго преобразователя имеют число полюсов в 2 раза меньше, чем ротор 8 и обмотка 5 второго преобразователя. На валу 6 также установлен ротор 9 датчика положения ротора (ДРП) с сигнальным сектором 180 эл. град. Обойма 10 ДПР с чувствительными элементами закреплена в корпусе l.

На фиг. 2 представлена электрическая схема тахогенератора, которая

35 включает в себя первый электромеханический преобразователь .с якорной обмоткой, состоящей из четырех, секций

11-14.

Секции 11 и 12 (а также 13 и 14) сдвинуты друг относительно друга на 180 эл.град. Пары секций 11, 12 и 13, 14 снабжены выведенными средними точками и сдвинуты друг относительно друга на 90 эл.град. К сек- 45 циям подключены полупроводниковые ключи 15-18; управляющие цепи ключей подсоединены к ДПР (на фиг.2 не показан). Эмиттеры полупроводниковых ключей 15-18 подсоединены к первому

5 выходному зажиму тахогенератора. 3 цепи секций 11-14 последовательно включены подстроечные резисторы 19-22.

Средние точки пар секций соединены через подстроечные резисторы 23 и 24 соответственно с началом и концом однофазной обмотки второго электромеханического преобразователя, включающего в себя секции 25 и 26, сдвинутые друг относительно друга на

180 эл.град .Средняя точка секций подсоединена к второму выходному зажиму тахогенератора.

Схема тахогенератора по фиг ° 3 отличается от схемы по фиг. 2 наличием двухполупериодного выпрямления (на схеме по фиг.2 выпрямление однополупериодное). Секции 27 и 28 обмотки первого электромеханического преобразователя, сдвинутые друг относительно друга на 90 эл.град.,и последовательно включенные с ними подстроечные резисторы 29 и 30 подсоединены в диагонали мостовых коммутаторов, выполненных на полупроводниковых ключах 31-38.

РеверсивньпЪ бесконтактный тахогенератор постоянного тока (фиг.2) работает следующим образом.

При вращении вала тахогенератора в секциях II — 14 возникают ЭДС треугольной формы, которая обеспечивается посредством выбора конфигурации постоянных магнитов ротора 7 и соответствующего распределения секций

11 14. В соответствии с сигналами

ДПР происходит коммутация полупроводниковых ключей 15-18.. Длительность открытого состояния ключей 180 эл. град. соответствует величине сигнального сектора датчика положения ротора.

Открытому состоянию ключа 15 (17) соответствует закрытое состояние ключа 16 (18) и наоборот. Выпрямленные значения ЭДС е« -е,4секций I)-14, дей" ,ствующие на выходах выпрямительных ячеек (между точками А, В и С, В), представлены на фиг.4а °

Одновременно при вращении вала тахогенератора в секциях 25 и 26 второго электромеханического,преобразователя возникают ЭДС треугольной формы е,е<б,представленные на фиг.4б.

При этом амплитудное значение этих

ЭДС равно амплитуде основных пульсаций выпрямленных ЭДС на выходах выпрямительных ячеек (фиг.4а), а фаза.

ЭДС противопрложна фазе основных пульсаций. Частота ЭДС секций 25 и 26 равна частоте основных пульсаций.

Выходное напряжение схемы Юя „, равное сумме ЭДС Хе, действующих между точками А, В (С, В), и ЭДС между точками А, D (С, D) представлено на фиг. 4в (сопротивление подстроечных резисторов 19-24 принято равным нулю) ° Из фиг.4в видно, что пульса1557642 ции выходного напряжения тяхагенератора в случае треугольной формы ЭДС е ц — е 1, е«1 в я, секций 11-14, 25 и 26 электрамеханических преобразователей полностью отсутствуют.

Получение треугольной Формы ЭДС секций электромеханическаго преобразователя с возбуждением от постоянных магнитов осуществляется легко за счет выбора конфигурации постоянных магнитов и .геометрии зубцавай эоны статора. При проведении исследований были использованы шаговые электродвигатели с перематанной сосредоточенной обмоткой на зубцах, имеющие треугольную форму ЭДС секций.

При изменении направления вращения вала тахогенератора фаза ЭДС секций 11-14 первого электрамеханическо- 20

ro преобразователя и секций 25 и 26 второго электромеханического преобразователя меняется на к, т.е; имеет место зеркальное отображение относительно оси абсцисс зависимостей 25 на фиг.4а-в. Следовательно, при изменении направления вращения полярность выходного напряжения тахогенератора меняется, т.е. тахогенератор является реверсивным. 30

Аналогична работает тахагенератор па схеме на Фиг.З. При вращении вала тахогенератора в соответствии с сигналами ДПР происходит одновременное открытие полупроводниковых ключей 31-38 в противоположных плечах

35 мостовых коммутаторов (например 31, 34; 35, 38 при закрытых ключах 32, 33; 36, 37). В связи с длительностью открытого состояния ключей

180 эл.град,и переключением клкчей при смене полярности ЭДС секций 27 и 28 на выходах А, В (С, В) мостовых коммутаторов имеет место карти.— на ЭДС, аналогичная фиг.4а. При вы- 45 полнении условия, при котором амплитудное значение ЭДС секций 25 и

26 второго электромеханического преобразователя (Фиг .4б) равно амплитуде основных пульсаций на выходах выпрямительньтх ячеек между точками

А,В и С, В (фиг.4а), Фаза ЭДС противоположна фазе основных пульсаций, а частота ЭДС секций 25 и 26 равна частоте основных пульсаций, на вы55 ходе тахогенератора получают напряжение, представленное на Фиг.4в.

В случае, если Форма ЭДС секций первого и второго электромеханичеческнх преобразователей имеет отступления ат строго треугольной, та кривая выходного напряжения отличается ат приведенной ня Фиг.4в за счет появления высших гармонических и коэффициент пульсаций выходного напряжения по опытным данным равен

1-37.

Тахагенератары (Фиг.2 и 3) обладают простатой, пониженным уровнем пульсаций выходного напряжения (вплать да отсутствия пульсаций) при треугольной Форме ЭДС секций первого и второго преобразователей без применения емкостнога фильтра на выходе, что дает возможность применять их в системах, требующих высокого быстродействия тяхогенератара и не допускающих запаздывания выходного сигнала тякагенератаря относительно частоты вращения вяля. Предлагаемое техническое решение позволяет исключить требование по организации стабильной зоны коммутации полупроводниковых ключей коммутатора, что снижает точность изготовления деталей и сборки ДПР и существенно упрощает технологию изготовления.

Возможность визуального нябгподения сигналов тахагенератаря с помощью двухлучевага осциллографа позволяет достаточно просто провести настройку тахогенератора с целью обеспечения минимальной величины пульсаций выходного напряжения. Настройку осуществляют по схеме ня фиг.2 (или

Фиг.3) прн подключении к выходным зажимам номинального нагрузочного сопротивления в следующей последовавЂ, тельности:

1. подключают средние точки пар секций 11, 12 и 13, 14 (тачки А и С) первого электромехяническаго преобразователя (или выходы выпрямительных ячеек — точки А и С Фиг,З)к второму выходному зажиму тахагенерятора,при постоянной фиксированной (номинальной) частоте вряшения вяля с помощью подстроечных резисторов 1 9-22 (29 и 30 на фиг.З) обеспечивают равенство амплитуд выходного напряжения порознь каждой из секций ll 14 (или секций 27 и 28 ня фиг.3) первого электромеханического преобразователя, при этом наблюдаемые на экране осциллографа ЭДС секций 11 — 14 (27 и 28) должны соответствовать по

7642 8

Формула изобретения

155 форме фиг .4а, а их амплитуды быть одинаковыми, 2. подключают выводы А, С цепей секций 25 и 26 (фиг.2 и 3) второго электромеханического преобразователя к первому выходному зажиму тахогенератора, при той же, что в п.1 постоянной фиксированной (номинальной) частоте вращения тахогенератора обеспечи—

У 10 вают с помощью подстроечных резисторов

23 и 24 равенство амплитуд выходного напряжения порознь каждой из секций второго электромеханического преобразователя между собой, а также равенство их амплитуде основных пульсаций выпрямленных ЭДС секций 11-)4 (27 и 28) на выходах выпрямительных ячеек, при этом наблюдаемые на экране осциллографа ЭДС секций 25 и 26 20 должны соответствовать по форме фиг.

4б, а их амплитуды быть одинаковыми", З,производят соединения в соответствии с электрической схемой тахо- 25 генератора (Фиг.2 или 3), при той же, что в пн .1 .и 2 .постоянной фиксированной (номинальной) частоте вращения вала тахогенератора, наблюдая одновременно кривые ЭДС секций 11 — 14 30 (27 и 28) и секций 25-26 на экране осциллографа, поворачивают статор второго преобразователя до тех пор, пока Фазовый сдвиг максимума напряжения секций 11 — 14 (27 и 28) перво—

35 го электромеханического преобразователя относительно минимума напряжения секций 25 и 26 второго преобразователя в соответствии с графиками

Фиг.4а,б не будет минимальным, что свидетельствует в соответствии с

Фиг.4в о минимальном значении пульсаций выходного напряжения тахогенератора.

Способ позволяет обеспечить минимальный уровень пульсаций выходного напряжения тахогенератора, не требует специального оборудования и позволяет устранить даже существенные погрешности изготовления, например ошибки в числе витков, с помощьк подстроечных резисторов. Настройка тахогенератора занимает 5 мин.

Изобретение может быть испопьзовано при разработке и изготовлении автономных генераторов источников постоянного тока, имеющих малый уровень пульсаций выходного напряжения.

1. Реверсивный бесконтактный тахогенератор постоянного тока, содержащий первый электромеханический нреобразователь, секции обмотки якоря которого подключены к ключам полупроводникового коммутатора, образуя выпрямительные ячейки, второй электромеханический преобразователь, вал которого связан механически с валом первого, его обмотка якоря подключена к цепи постоянного выходного напряжения, второй электромеханический преобразователь выполнен с числом полюсов, обеспечивающим равенство частоты выходного напряжения на его обмотке частоте основных пульсаций выходного напряжения коммутатора, а амплитуду, равную амплитуде основных пульсаций, и Фазу, противоположную фазе основных пульсаций, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения величины пульсаций выходного напряжения, первый и второй электромеханические преобразователи выполнены с возможностью генерирования напряжения треугольной формы.

2. Тахогенератор по и. 1, о т— л и ч-а ю m и и с я тем, что он снабжен подстроечными резисторами в количестве, равном числу секций обоих электромеханических преобразователей, каждый резистор подключен последовательно к одной из секций.

3. Способ настройки реверсивного бесконтактного тахогенератора постоянного тока, в соответствии с которым ротор тахогенератора приводят во вращение с фиксированной частотой, поворачивают статор второго электромеханического преобразователя относительно статора первого, измеряют выходные напряжения фаз тахогенератора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения минимальной величины пульсаций выходного напряжения тахогенератора, при постоянной фиксированной частоте вращения тахогенератора обеспечивают с помощью подстроечных резисторов равенство амплитуд выходного напряжения порознь каждой из выпрямительных ячеек-, подключают выводы однофазной обмотки второго электромеханического преобразователя к первому выходному зажиму тахогенератора, при той же

1557642

10 постоянной Фиксированной частоте вращения тахогенератора обеспечивают с помощью подстроечных резисторов равенство амплитуд выходного напряже5 ния порознь каждой из секций второго электромеханического преобразователя между собой, а также равенство их. амплитуде основных пульсаций выходногс напряжения выпрямителъных ячеек, а поворот статора второго злектромеханического преобразователя производят до положения, при котором пульсации выходного напряжения тахогенератора станут минимальными.

1557642

Редактор А. Огар

Заказ 722 Тираж 437 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 е

Eg

Е

Хр

Е

Составитель А. Санталов

Техред Л.Олийнык Корректор 3.Лончакова