Электрическая машина постоянного тока с вентильно- механическим коммутатором

 

Союз Советских

Социапистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

/ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 11.10. 78 (21) 2672935/24-07 с присоединением заявки Й9— (51)М. Кл.

Н 02 К 13/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 230880, Бюллетень 1о 31 (53) УЙК 621. 313. 2..36.014.2 (088;8) Дата опубликования описания 030980 (72) Авторы изобретения

В. A. Ломакин и И. М. Каменский

Азербайджанский институт нефти и химии им. М. Азизбекова (71 ) За я в и тель (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА

С ВЕНТИЛЬНО-МЕХАНИЧЕСКИМ КОММУТАТОРОМ

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к машинам постоянного тока с дополнительными устройствами для улучшения коммутации. 5

Известны электрические машины постоянного тока с вентильно-механической коммутацией, содержащие механический коллектор, имеющий не менее двух рабочих дорожек с проводящими и изолирующими пластинами, контактирующие с ними разиополярные группы щеток, и вентильный переключатель с устройством управления (11 и (21.

В этих машинах разнополярные груп-15 пы щеток подключаются к соответствующим зажимам источника питания через ключевые элементы вентильного переключателя, число которых равно числу пар полюсов машины. Каждый ключевой 20 элемент содержит управляемые, неуправляемые вентили, коммутирующее устройство и линейный дроссель.

Коммутирующее устройство содержит конденсатор, тиристорный вспомога- 25 тельный источник подзаряда.

Однако с увеличением мощности и числа полюсов машины постоянного тока с вентильно-механической коммутацией габариты и установленная мощность элеЩ ментов вентильного переключателя су.щественно возрастает и главным образом за счет коммутирующих конденсаторов.

Цель изобретения — уменьшение габаритов и установленной мощности коммутирующих конденсаторов вентильного переключателя многополюсной машины путем последовательного использования одного конденсатора для коммутации во всех однополярных ключевых элементах.

Поставленная цель достигается тем, что расстояние по рабочей поверхности коллектора между однополярными группами щеток, соответствующее двум полюсным делениям, равно дробному числу коллекторных делений К/ P a конденсатор коммутирующего устройства, параллельно которому включена цепочка перезаряда иэ соединенных последовательно тиристора и линейного дросселя, включен между одним из зажимов источника питания машины и объединенными в одну точку электродами тиристоров коммутирующего устройства, электроды противоположной полярности которых подключены к общим точкам соединения управляемых и неуправляемых вентилей ключевых

758401 элементов, связанных с тем же зажимом источника питания, что и конденсатор, где p — число пар полюсов, К вЂ” общее число проводящих пластин коллектора.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема многополюсной машины постоянного тока с вентильно-механической коммутацией.

Для упрощения изображены группы щеток и элементы вентильного переключателя положительной полярности.

Элементы вентильного переключателя, связанные с отрицательным зажимом источника питания,. имеют аналогичную структуру. Для пояснения принципа последовательной коммутации конструкция коллектора на чертеже соответствует четырехполюсной машине.

Предлагаемая машина постоянного тока содержит якорную обмотку 1, подключенную к совмещенному коллектору

2, который имеет не менее двух рабочих дорожек и состоит из проводящих

3-7 и изолирующих 8-13 пластин, контактирующих с группами щеток, каждая из которых состоит из двух составных контактов 14, 15 и 16,17,подключенных к соответствующему зажиму источника питания через ключевые элементы

18, 19, входящие вместе с коммутирующим устройством 20 в вентильный переключатель машины. Необходимая последовательность включения элементов вентильного переключателя обеспечивается устройством 21 управления.Всеключевые элементы, число которых равно числу пар полюсов и соответственно — количеству групп щеток, имеют одинаковые принципиальные схемы и содержат не менее двух ключевых цепей, в свою очередь, состоящих иэ линейных дросселей 22-25, силовых тиристоров

26-29, обратных 30-33 и отсекающих

34-37 вентилей. Основным элементом коммутирующего устройства является конденсатор 38, включенный между одним из зажимов источника питания и объединенными в .одну точку электродами (анодами) коммутирующих тиристоров 39-42, катоды которых подключены к общим точкам соединения управляемых и неуправляемых вентилей ключевых элементов. Параллельно коммутирующему конденсатору включены цепь перезаряда, состоящая из линейного дросселя 43 и тиристора 44, а также вспомогательный источник коммутирующего напряжения, обеспечивающий начальный подзаряд конденсатора через тиристор 45 в пусковых режимах работы машины.

Устройство работает следующим образом. Скользящие контакты 14-17 перемещаются относительно рабочей поверхности коллектора 2 слева йаправо; в положении скользящих контактов, изображенном на чертеже, в проводящем состоянии находятся только силовые тиристоры 26 и 29, ток якоря протекает от положительного зажима источника питания через включенные параллельно линейные дроссели 22, 25, проводящие тиристоры 26, 29, диоды 24, 37, составные контакты 14, 17, находящиеся на проводящих пластинах 3,6 через обмотку якоря 1, через контакты и ключевые элементы Йентильного переключателя, связанные с отрицательным зажимом источника питания; коммутирующий конденсатор 38 в исходном положении заряжен до напряжения, полярность которого обозначена на чертеже без скобок

При вхождении правой щетки состав-)5 ного контакта 15 в полное контактирование с проводящей пластиной 4 устройство 21 управления вырабатывает управляющие импульсы для включения тиристоров 27 и 42. Коммутирующий кон;@ денсатор 38 обеспечивает отключение ранее проводящего тиристора 26, а в секции обмоток якоря, подключенной к проводящим пластинам 3 и 4, начинается реверсирование тока, заканчивающееся перезарядом конденсатора 38 до напряжения обратной полярности, обозначенной на чертеже в скобках. После завершения коммутационного процесса разрядный ток конденсатора 38 становится равным нулю, тиристоры 26 и 42 заперты, контакт 14 — обесточен. Ток якоря протекает через паралельно включенные ключевые цепи с проводящими тиристорами 27, 29 и составные контакты 15, 17, контактирующие с пластинами 4, 5. Весь коммутационный процесс завершается раньше, чем левая щетка составного контакта 14 начинает перемещаться с проводящей пластины 3 на изолирующую 9. Таким

® образом обеспечивается безыскровая коммутация в машине. До начала очередного коммутационного процесса конденсатор 38 перезаряжается через линейный дроссель 43 и вспомогательный тиристор 44 до напряжения исходной полярности (на чертеже обозначена без скобок).

При последующем перемещении сколько зящих контактов на рабочей поверхности коллектора, когда правая щетка составного контакта 16 входит в полное контактирование с пластиной 7, включаются тиристоры 28 и 39 и на чинается очередной коммутационный процесс» реверсирования тока в секции, подключенной к пластинам б и 7, который протекает аналогично описанному выше. После окончания коммутации контакт 17, ранее проводящий, обесточен, 6) а ток якоря протекает через параллельно включенные ключевые цепи с проводящими тиристорами 27, 28, контакты

15, 16 и проводящие пластины 4, 7. 3а тем коммутирующий конденсатор .38 вновь

$5 подготавливается к очередной комму758401,тации, перезаряжаясь через элементы

143, 44, .

При вхождении составного контакта

14 в контактирование с пластиной 5 начинается очередной коммутационный процесс отключения проводящего тиристора 27 и контакта 15 и перебрасывания части якорного тока в ключевую цепь проводящего тиристора 26 и контакта 14. Таким образом обеспечивается режим последовательной коммутации тока во всех однополярных ключевых элементах с помощью одного конденсатора.

Если машина, например, 4-х полюсная, P=2, число проводящих пластин коллектора К=17, а ширина щетки каждого составного. контакта "в" (см. чертеж) равна одной четвертой части ширины проводящей пластины "а", то общее число коллекторных делений между указанными группами определяются так

g (p = .

Расстоянйе по рабочей поверхности коллектора между однополярными группами щеток В при известном диаметре (пусть 0=400 мм} находят по формуле . К ЮЭн 3,14.400

=628 ее

Р 2

Последовательность коммутацтЖ для указанного на чертеже расположения контактов(при условии, что "в"= 0,25 "а", а щетки перемещаются слева направо), следующая..

При перемещении всех щеточных контактов по коллектору на расстояние, равное "в" яравая щетка контакта 15 входит в контактирование с пластиной

4 и начинается переключение тока с контакта 14 на контакт 15. Затем, при продолжаюшемся вращении якоря, когда все контакты переместятся по коллектору на расстояние "Зв" из исходного положения,.правая щетка контакта 16 входит в контактирование с.пластиной

7 ° Происходит переключение тока (т.е коммутационный процесс) с контакта 17 на контакт 16. При перемещении всЕх контактов на расстбяние "5в" перек- лючается ток с контакта" 15 на контакт 14, при перемещении на "7в" - с 16 на 17 и т.д.

Таким образом, коммутационные процессы под всеми однополярными контактами происходят последовательно, через одинаковые промежутки времени, соответствующие перемещению контактов на расстояние, равное "2в".

Формула изобретения

Электрическая машина постоянного тока с вентильно-механическим коммутатором, содержащая механический коллектор, имеющий не менее двух рабочих дорожек с проводящими и изолирующими пластинами, контактирующие с ним разнополярные группы щеток, содержащие несколько контактов, подключенных к соответствующему зажиму источника питания через ключевые элементы вентильного переключателя, в свою очередь, содержащие несколько ключевых цепей, содержащих соединенные последовательно линейный дроссель, управляемый и неуправляемый

20 вентили, коммутирующее устройство, содержащее конденсатор, тиристоры, и вспомогательный источник подзаряда, и устройство управления вентильным переключателем; о т л и ч а ю— д щ а я с я тем, что, с целью уменьшения габаритов и установленной мощности коммутирующих конденсаторов .вентильного переключателя, путем последовательного использования одного конденсатора для коммутации во всех однополярных ключевых элементах, рас- стояние по рабочей поверхности коллектора между однополярными группами щеток, соответствующее двум полюсным делениям, равно дробному числу коллекторных делений КjP а конденсатор коммутирующего устройства, параллельно которому включена цепочка перезаряда из соединенных последовательно тиристора и линейного дрос40 селя, включен межцу одним из зажимов источника питания машины и обьединеннымй в одной точку электродами тиристоров коммутирующего устройства, электроды,противоположной полярности ко45 торых подключены к общим точкам соединения управляемых и неуправляемых вентилей ключевых элементов, связанных с тем же зажимом. источника питания, что и конденсатор, где Р - чис5О .ло пар полюсов, К - общее число провОдящих пластин коллектора.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 382202, кл. Н 02 К 13/14, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9.-441631, кл. Н 02 К 13/14, 1974.

758401

1

I ! !

I

1 г

Составителъ В. Комаров

P анто С. Тимохина Тех ед H. Баб ка Ко енто И. Муска

Заказ 6758 1 Тираж 783 Подписное

BHHHIlH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. .4 5 филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4