Электрическая машина постоянноготока c вентильно- механическим комму-tatopom
(i ц 8!! 418
ОП И САНИ Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.01.79 (21) 2706643/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) М. Кл.
H 02К 13/14
Государственный комитет (53) УДК 621.313.236 (088.8) по делам изобретений и открытий (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.
Известна электрическая машина с вентильно-механическим коммутатором (ВМК), содержащая механический коллектор, контактирующие с ним группы щеток, подключенные к зажимам источника питания через управляемые полупроводниковые вентили, рассчитанные на полный ток щеточных бракетов. В этой машине коммутация осуществляется без дополнительных полюсов с помощью емкостных накопителей электрической энергии (1).
Недостатком такой машины является ее сложность.
Известна также электрическая машина с
ВМК, содержащая основные щетки и вспомогательные, подключенные к соответствующим зажимам источника питания через управляемые вентили, и конденсатор, подключенный к управляемым вентилям, параллельно которому включена цепочка из последовательно соединенных управляемого вентиля,,вспомогательного источника и линейного дросселя (2).
Данная машина является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.
Недостатком ее является сложность конструкции.
Целью изобретения является упрощение конструкции электрической машины.
Эта цель достигается тем, что между вентилем, подключенным к дополнительной щетке, и конденсатором включены два встречно-параллельно соединенных управляемых вентиля.
На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемой машины постоянного тока; на фиг. 2 — диаграммы разрядного тока и напряжения на конденсаторе; на фиг. 3 — диаграмма тока в коммутируемой секции обмотки якоря.
Для упрощения изображена только одна щеточная группа и связанные с ней полупроводниковые элементы и коммутирующее устройство, подключенные к положительному зажиму источника. Остальные щеточные группы, число которых равно числу полюсов машины (2р), имеют аналогичную схему.
Машина содержит якорную обмотку 1, подключенную к механическому коллектору 2 с проводящими 3 и 4 и изолирующими
5 — 7 пластинами, контактирующие с ними группы щеток, каждая из которых состоит из основного контакта 8, подключенного
3р непосредственно к зажиму источника пита811418 ния, и двух вспомогательных щеток 9 и 10, связанных с тем же зажимом источника через управляемые вентили 11 и 12, необходимая последовательность включения и выключения которых обеспечивается коммутирующим устройством 13 и устройством
14 управления.
Коммутирующее устройство состоит из конденсатора 15 и включенного с ним последовательно реверсивного узла из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров 16 и 17. Для подзаряда коммутирующего конденсатора в переходных режимах в схеме применяется специальный контур, состоящий из тиристора 18, вспомогательного источника 19 питания и линейного дросселя 20.
При работе машины скользящие контакты перемещаются по рабочей поверхности коллектора слева направо. В исходном состоянии ток нагрузки протекает от зажима источника питания через основной контакт
8, проводящую пластину 3, через обмотку 1 якоря и через соответствующие скользящие контакты, связанные с зажимом источника противоположной полярности. Все тиристоры заперты, конденсатор заряжен до напряжения Up, полярность которого обозначена на фиг. 1 без скобок. В положении, при котором набегающий край основного контакта 8 продолжает контактировать с изолирующей пластиной 6, или в момент времени 4 (фиг. 2) с устройства 14 подают управляющие сигналы на включение тиристора 16. При этом конденсатор 15 начинает разряжаться через секцию обмотки, связанную с пластинами 3 и 4 по контуру
15 — 16 — 10 — 4 — секция,3 — 9 — 15. В момент
4 (фиг. 2) разрядный ток конденсатора
ið достигает величины, приблизительно равной току в параллельной ветке обмотки якоря, а напряжение на конденсаторе меняет полярность и становится равным U . Устройство управления в этот момент включает ключевой тиристор 12, который «подхватывает» разрядный ток конденсатора 15 и шунтирует коммутируемую секцию. Разрядный ток конденсатора уменьшается до нуля, а коммутирующий тиристор 16 запирается. Ток нагрузки протекает от зажима .источника питания по двум параллельным контурам — через ключевой тиристор 12, контакт 10, пластину 4 в обмотку якоря и через основной контакт 8 и пластину 3 в обмотку. Если в момент времени t> разрядный ток конденсатора достигает значения тока ветви 4, как показано на фиг. 2, то после выключения тиристора 16 ток в коммутируемой секции становится равным нулю (фиг. 3).
По мере перехода набегающего края основного контакта 8 на проводящую пластину 4 уменьшается ток ключевого тиристора
12 и связанного с ним вспомогательного контакта 10 вследствие того, что часть тока
65 контакта 10 переходит в контакт 8. Переход вспомогательного контакта 10 с проводящей пластины 4 на изолирующую 7 осуществляется без искрения, так как проводящий контур 12, 10 при этом шунтируется низковольтным переходным сопротивлением основного контакта 8. Ключевой тиристор 12 выключается естественным образом, когда вспомогательный контакт 10 входит в полное контактирование с изолирующей пластиной 7.
В момент времени t> (фиг. 2, 3) сбегающий край основного контакта 8 начинает переходить с проводящей пластины 3 на изолирующую 6. В этот момент со схемы
14 управления подаются управляющие сигналы на включение ключевого тиристора
11, который совместно со вспомогательным контактом 9 образует шунтирующий контур
«перехватывающий» ток основного контакта 8 в момент окончания контактирования
его с проводящей пластиной 3. Таким образом устраняется искрение на сбегающем крае основного контакта. По истечении выдержки времени Лт, которая обеспечивается схемой 14, включается тиристор 17, подключающий конденсатор 15 к проводящему тиристору 11, разрядный ток конденсатора протекает по контуру 15 — 11 — 12 — 17 — 15.
В момент равенства разрядного тока конденсатора прямому току через тиристор 11 последний отключается, а ток, проходящий через тиристор 11, «перебрасывается» в шунтирующий контур, образованный проводящими тиристорами 12 и 17 и конденсатором 15. По мере перезаряда конденсатора с момента t p в коммутируемой секции, связанной с пластинами 3 и 4, продолжается процесс реверсирования тока, который заканчивается в момент 4 (фиг. 2, 3)). В это же время зарядный ток конденсатора 15 уменьшается до нуля, а тиристоры 12 и 17 выключаются. Дальше коммутационные процессы в схеме повторяются, Формула изобретения
Электрическая машина постоянного тока с вентильно-механическим коммутатором, содержащая механический коллектор с проводящими и изолирующими пластинами, контактирующие с ними разнополярные группы щеток, каждая из которых подключена к одному зажиму источника питания и содержит основную и две расположенные по разные стороны от нее дополнительные щетки, подключенные к зажиму источника питания через управляемые вентили, и конденсатор, подключенный к управляемым вентилям, параллельно которому включена цепочка из последовательно соединенных управляемого вентиля, вспомогательного источника и линейного дросселя, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью упрощения
811418
Фи«. /
Ui
V(( ( г
I (.g
I
1 ——
Фги. Г
Составитель В. Комаров
Техред 3. Тарасова
Корректор В. Нам
Редактор (К. Рожкова
Заказ 358/7 Изд, № 183 Тираж 749 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Я(-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 конструкции машины, между одним управляемым вентилем, подключенным к дополнительной щетке, и конденсатором включены два встречно-параллельно соединенных управляемых вентиля.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
¹ 441631, кл. Н 02К 13/14, 1971.
5 2. Авторское свидетельство СССР
¹ 529525, кл. Н 02К 13/14, 1974. и (/)
/ (М
