Способ улучшения коммутации электрических машин постоянного тока работающих при ударных нагрузках

 

ttt! 8843И

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ бо1оа Советских

Социалистических

Республик (6)) Дополн1гтслы1ос к авт. свнд-ву (22) Заявлено 02.08.76 (21) 2391781 24-07 с присоединением заявки NI (23) rIpttovtlTcT (43) Опубликовано 15,12.77, Б1оллстень ¹ 46 (45) Дата опубликования описания 05.12.77 (51) М. Кл. - Н 02К 13l14

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делает изобретений и открытий (53) УДК 621.313.2 (088.8) (72) Автор изобретения

M. Ю. Файнберг (71) Заявитель (54) СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ КОММУТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА, РАБОТАЮЩИХ

ПРИ УДАРНЫХ НАГРУЗКАХ

Изобретение относится к области электротехники, к коммутации электрических машин постоянного тока, работающих при ударных нагрузках, преимущественно крупных прокатных электродвигателей для привода прокатных станов.

В режиме ударных нагрузок коммутация электродвигателей постоянного тока особенно затруднена, поскольку поле добавочных полюсов существенно отстает от коммутирующего поля секций якоря.

При ударных нагрузках возникает электромеханические резонансные явления в линии валопровода механизма, в частности в линии привода валков прокатных станов, появляются крутильные колебания вала, в том числе вала электродвигателя — в диапазоне частот примерно от 10 до 60 Гц.

В результате указанных крутильных колебаний вала электродвигателя соответствующие амплитуды колебаний (углов поворота) коллектора крупных прокатных двигателей, содержащих значительное число коллекторных пластин и большой диаметр коллектора, соизмеримы с величиной межсегментной изоляции коллектора.

Поэтому при захвате металла, когда имеют место указанные крутильные колебания вала и значительная вели 1ина якорного тока электродвигателя, на обычный процесс коммутации накладываются усугубляющие обстоятельства, связанные с крутильнымп колебаниями коллектора и влияющие на изменение коммутирующего поля секций якоря.

Коммутирующие секции якоря нз-за указанных крутильнь!х колеоаний Вала и коллектора в процессе коммутации многократно переходят из одной параллельной ветви в другую, что обуславливает дополнительное ис10 крение, т. е. коммутация существенно ухудшается.

Известен способ улучшения коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока путем подпитки добавочных полюсов током, пропорциональным изменению тока якоря (1).

Однако данный способ не позволяет улучшить коммутацию машины, работающей в режиме крутильных колебаний, так как не мо20 жет обеспечить подпитку обмотки добавочных полюсов непосредственно в функции амплитуды и частоты колебаний.

Известен и другой способ улучшения коммутации машин постоянного тока, работаю25 щих при ударных нагрузках, состоящий в подпитке обмотки дополнительных полюсов током, пропорциональным скорости Hp IHIeHIIII машины Ito времени (2).

Недостатком данного способа является то, 30 что необходимая форсировка поля добавоч584397

50 ных полюсов обеспечивается лишь при незначительном влиянии упругости валопровода механической системы электропривода на процесс коммутации.

Указанный способ не позволяет повысить быстродействие форсировки добавочных полюсов при больших крутильных колебаниях вала.

Кроме того, при крутильных колебаниях вала вследствие изменения его магнитоупругих свойств происходит изменение ЭДС подшипниковых токов, причем в спектре этой

ЭДС появляется высокочастотная составляющая значительной амплитуды, пропорциональная механическим напряжениям в вале, Частота этой составляющей соответствует указанной выше частоте упругих колебаний вала.

С целью повышения быстродействия форсировки возбуждения добавочных полюсов по предлагаемому способу измеряют ЭДС подшипниковых токов машины, усиливают эту

ЭДС, дифференцируют, выпрямляют, сравнивают с эталонным значением ЭДС, а полученную разность между эталонным значением и ЭДС подшипниковых токов подают на обмотку дополнительных полюсов.

На чертеже представлено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Прокатный электродвигатель 1 через шестеренную клеть 2 сочленен с валками 3, прокатывающими слиток 4, при этом один из подшипников 5 прокатного электродвигателя заземлен, а другой подшипник 6 изолирован от земли с помощью изолирующей прокладки 7.

Между заземленным и изолированным подшипниками 5 и 6 соответственно включен усилитель 8, к выходу которого подключены конденсатор 9 и мостовой выпрямитель 10.

Выходное напряжение мостового выпрямителя 10 сравнивается с источником 11 эталонного напряжения сравнения, а их разность в качестве входного сигнала подключена к дополнительной обмотке 12 на добавочных полюсах электродвигателя 1.

До захвата металла, т. е. при холостом ходе электродвигателя 1, вращающего через шестеренную клеть 2 валки 3, ЭДС подшипниковых токов электродвигателя невелика, и высокочастотная составляющая в спектре ЭДС практически отсутствует.

При захвате валками 3 слитка 4, благодаря возникновению крутильных колебаний и изменению магнитоупругих свойств вала электродвигателя, возникает высокочастотная составляющая ЭДС подшипнпковых токов значительной амплитуды.

Указанная ЭДС подшипниковых токов электродвигателя усиливается с помощью усилителя 8, переменная составляющая этой ЭДС, пропорциональная механическим напряжениям в вале электродвигателя, отфильтровывается с помощью конденсатора 9, выпрямляется мостовым выпрямителем 10 и сравнивается с источником 11 эталонного напряжения сравнения.

Эталонное напряжение необходимо для исключения попадания помех в дополнительную обмотку 12 добавочных полюсов от дифференцирования низкочастотной составляющей

ЭДС подшипниковых токов, пропорциональной скорости вращения электродвигателя.

Разность напряжений выпрямителя 10 и напряжения источника 11 подключена к дополнительной обмотке добавочных полюсов электродвигателя 1.

Таким образом, при приложении ударной нагрузки к валу электродвигателя, на дополнительную обмотку 12 добавочных полюсов электродвигателя 1 поступает упреждающий сигнал, предшествующий появлению якорного тока и его производной и обеспечивающий необходимую форсировку поля добавочных полюсов, в результате чего коммутация машины улучшается.

Формула изобретения

Способ улучшения коммутации электрических машин постоянного тока, работающих при ударных нагрузках, путем подпитки током обмотки добавочных полюсов, отл и чающийй ся тем, что, с целью повышения быстродействия форсировки добавочных полюсов, измеряют ЭДС подшипниковых токов машины, усиливают эту ЭДС, дифференцируют, выпрямляют, сравнивают с эталонным значением ЭДС, а полученную разность напряжений между эталонным значением и ЭДС подшипниковых токов подают на обмотку дополнительных полюсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ¹ 438081, кл. Н 02К 13/14, опублик. 07.01.70.

2. Авторское свидетельство СССР №269276, кл. Н 02К 23/24, опубл. 24.03.69.

Редактор Т. Янова

Составитель С. Шутова

Техред Н. Рыбкина

Корректор Л. Тарасова

Заказ 2608/10 Изд. Уо 970 Тираж 917 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2