Электрическая машина постоянного тока с вентильно- механическим коммутатором

 

-< .зн, ла.е н,:,,„

О П И С-А-"Н- И-"ИЗОБРЕТЕНИ

Союз Советских

Социалистических

Республик

>708467

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ (63) Дополнительное и авт. сеид-ву (22) Заявлено 2705 77 (2() 2493615/24-0 7 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 050 180. Бюллетень М

Дата опубликования описания 050 1.8

1)М. Нл.

Н 02 К 13/14

Государственный комнтет

СССР по делан нзобретеннй н открытнй

3) УДН 621.313.2, .014.2 (088,8) (72) Автор изобретения

В.A.Ëoìàêèí (73) Заявитель (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ, МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА

С BEHT ИИЬНО-МЕХАНИЧЕСК ИМ КОММУТАТОРОМ

Изобретение относится к электри ческим машинам, в частности, к маши" нам постоянного тока с дополнительными устройствами для улучшения коммутации.

Известны электрические машины постоянного тока с вентильно-механической коммутацией (ВМК), содержащие механический коллектор, контактирую" щую с ним группу щеток и вентильный переключатель с системой управления

t1) °

Известно также устройство, которое содержит неподвижно установленный механический коллектор с 2Р проводящими и 2Р изолирующими пластинами, контактирующую с ним группу щеток, связанных механически и электрически с выводами обмотки вращающегося якоря, и вентильный переключатель с системой управления, обеспечиваю-. щий подключение обмотки якоря к разнополярным зажимам источника питания (2), Недостаток устройства состоит в том, что его коллектор имеет значительные аксиальные размеры и большие габариты.

Цель изобретения — снижение массы и габаритов устройства.

Для этого каждая проводящая пластина коллектора содержит. четыре проводящих элемента одинаковой ширины, равной (Дк/2Ив)-д, отделениых друг от друга с помощью трех изоляторов, ширина каждого из которых меньше ширины щетки, а каждая пара проводящих элементов одной проводящей пластины, расположенных между первым и третьим изоляторами, соединена двумя встречно-включенными неуправляемыми вентилями, электроды которых, объединенные в общую точку, подключены к зажимам источника питания через комьфтирующие элементы вентильного переключателя, где 2P — число полюсов Д1 — диаметр коллектора, Г1В-.число выводов обмотки якоря, д — ширина изолятора.

На чертеже изображена првдлагае мая машина.

Электрическая машина содержит якорную обмотку 1, связанную с меха" ническим коллектором 2, имеющим про" водящие 3 — 10 и изолирующие 11 — 12 пластины, через скользящие контакты

13 -16, которые электрически связаны с выводами укаэанной обмотки и раз708467 крещены на вращающемся якоре в специальнОм щетОчНОМ апПаРате à ПРОВОДЯЩИЕ пластины кОллектopBy который jcTBHoB лен неподвижна относительно вращающего якоря, объединяются в группы одноименной полярности, связ анные с соответствующими выводами источника питания черсз анодный 17 и катадный 18

;блоки вентильного переключателя, работоспособность элементов которого обеспечивается схемой 19 управления °

Принци пиал ьные схемы блОк Ов в ентил ь ного ггереключателя одинаковые. Лноднь1й блок "îäåðæ,èò линейные дроссели

20-21, силовые тиристоры 22-23, обратные вентили 24-25, коммутирующий конденсатор 26 и диодЫ 27-30. Катодный блок содержит аналогичные элементы. Каждая однополярная группа содержит по четыре проводящие пластины одинаковой ширины (например, 3, 4, 5, 6), отделенные друг от друга изоляторами 31 р 32 у 33.

При работе машины двигателем в рассматриваемый момент времени ток ыагруз кн протекает QT ПОлажит ельного ЛОлюса источника питания через драссель 25

21, ТНрНОТор 23, диод 29, пластину 5, щетку 15, обмотку 1 якоря, через скользящий кон акт, находящийся на пластине 9, и связанные с этой пласти-. ной диод и тиристор к минусу источни- Зп ка питания. Тиристоры, связанные при

Bтом через диоды с проводящими пластинами --4 и 7-8 находятся в непроводящем состоянии . Коммутационный процесс реверсирования тока в секциях обмотки якоря рассмотрим на примере аноднаго блока 17 вентильного переключателя машины, Коммутационные процессы в катодном блоке 18 протекают аналогично . К оммутирую ш,и.й к онден сатор

26 в рассматриваемый момент заряжен от предыдущего коммутационного цикла да напряжения, полярность которого обозначена на фиг, 2 без скобок.

Скользящие контактЫ перемещаются QTHoсительно неподвижного коллектора сле- 45 ва направо.

При контактировании щеток 14 и 15 с проводящими пластинами коллектора

3 и 5 соответственно (как показано на чертеже) схема 19 управления вы- Я) рабатывает управляющие сигналы на включение тиристора 22. При этом с помощью конденсатора 26 производится отключение ранее проводящего тиристора 23, а в секции, связанной со 55 щетками . 14 и 15, начинается реверсирование тока, которое заканчивается перезарядом конденсатора 26 до напряжения обратной полярности, обозначенной на фиг. 2 в скобках, В процессе коммутации скользящие контакты перемещаются 0 по проводящим пластинам. Поэтому, после завершения коммутационного процесса, когда разрядный ток конденсатора 26 становится равным нулю, ток нагрузки протекает через дроссель 20 65 тйристор 22, диод 27 или 28 в зависимости от того, на какой проводящей пластине 3 или 4 находится щетка 1.4 в рассматриваемый момент, обмотку 1 якоря и через соответствующие элементы катодного блока вентильного переклю ателя 18. При этом коммутационный процесс завершается раньше, чем щетка 15 начнет перемещаться с проводящей пластины 6 на изолирующую 11.

Таким образом, обеспечивается безыскровая коммутация в машине.

При последующем перемещении скользящих контактов по поверхности коллектора в момент времени, когда щетка 14 будет одновременно контактировать с проводящими пластинами 4 и 5, схема управления обеспечивает включение тиристора 23. Коммутирующий конденсатор 26 при этом отключает проводящий тиристор 22 и перезаряжается через обратный вентиль 24, линейные дроссели 20-21 и тиристор

23 до напряжения, полярность которого обозначена на чертеже без скобок.

ПО ОКОНЧаНиИ Процесса перезарядкИ конденсатора ток нагрузки продолжает протекать через дроссель 21, тиристор 23, диод 29, пластину 5 и щетку

14 . При вхождении щеток 13 и 14 в контактирование с пластинами 3 и 5 соответственно коммутационные процессы в схеме повторяются.

Рассмотрим основные особенности и преимущества предлагаемой машины.

Как указывалось, ширина изоляторов

31-33 должна быть меньше ширины щеточных контактов. Это условие необходима для того, чтобы щеточный контакт (например, 14) маг бы одновременно контактировать с проводящими пластинами 4 и 5 при переводе тока нагрузки машины с тнристора 22 на тиристор 23, т.е. с пластины 4 на пластину 5. Длительность переключения тока с одного тиристора на другой зависит главным образом От времени перезаряда коммутирующего конденсатора 26 через линейные дроссели, параметры которых, в свою очередь, определяются временем восстановленияия запирающих свойств применяемых тиристоров. В момент времени, когда разрядный ток конденсатора 26 становится равным току нагрузки, обратный вентиль 24 запирается, а ток нагруэки перебрасывается полностью на тиристор 23. Таким образом, процесс переключения тока с пластины 4 на пластину 5 осуществляется практически мгновенна после завершения электромагнитного процесса перезаряда коммутирующего конденсатора через линейные дроссели, Поэтому в момент перехода тока с пластины 4 на пластину 5 проводящая щетка (например, 14) должна иметь одинаковые площади контактирования с указанными пластинами. Эта условие может быть выполнено, если

70846 7

Формул а и з о бр ет е ни я

Р,Х.У»»

0S 7п

Составитель A.Ñàíòàëîâ

Редактор Ю,Челюканов Техред M.Ïåòêî Корректор Н.Горват

Заказ 8510/50 Тираж 783 Подпи сное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 включение тиристора 23, соответствующее началу процесса переключения тока, производится схемой 19 управления с учетом Фактической скорости вращения якоря и времени переразряда конденсатора. 5

Другая особенность к онструкции предлагаемой машины заключается в том, что ширина проводящих пластин должна быть меньше расстояния между щетками по поверхности коллектора.

Если это условие не выполняется, то любые две рядом расположенные щетки, будут закорачиваться проводяцими пластинами, что вызовет интенсивное искрение на коллекторе.

Благодаря переходу от двухдорожечной конструкции к коллектору с одной рабочей дорожкой, можно уменьшить длину рабочей поверхности коллектора и расход материалов для его изготовления. При этом появляется 2О возможность в том же габарите создать машину увеличенной мощности.

Электрическая машина постоянного тока с вентильно-механическим коммутатором, содержащая неподвижно установленный механический коллектор с 2Р проводящими и 2Р изолируюцими пластинами, контактирующую с ним группу щеток, связанных механически и электрически с выводами обмотки вращающегося якоря, и вентильный переключатель с системой управления, обеспечивающий подключение обмотки якоря к раэнополярным зажимам источника питания, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью уменьшения расхода цветных металлов и повышения удельной мощности путем перехода от многодорожечной конструкции к коллектору с одной рабочей дорожкой, каждая проводящая пластина коллектора содержит четыре проводящих элемента одинаковой ширины, равной (1Дк/2ИБ) — ь, отделенных друг от друга с помоцью трех изоляторов, ширина каждого из которых меньше ширины щетки, а каждая пара проводяцих элементов одной проводящей пластины, расположенных между первым и третьим изоляторами, соединяется двумя встречНо-включенными неуправляемыми вентиля»и, электроды которых, объединен ные в общую точку, подключаются к зажимам источника питания через коммутирующие элементы вентильного переключателя, где 2Р— число полюсов, Д вЂ” диаметр коллектора, N g — число вйводов обмот ки якор я, Ь вЂ” шинн а изолятора.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 382202, кл. И 02 К 1 3/14, 19 70 .

2. Заявка М 2 4б4 927, 22.03,77, по которой получено положительное решение о выдаче авт.св.