Электрическая машина постоянного тока с вентильно-механическим коммутатором Советский патент 1984 года по МПК H02K13/14 

О5

со to

СП Изобретение относится к электри.srjKii:. машйнаМ;, /3 частности к машинам постоянного тока с дополнительчьт.1и устройствами для улучшения коммутации.. Известны электрические машины с вентильно-механическим коммутатором содержащие механический коллектор с проводящими и изолируккцими пластинами, контактирующие с ними разнополяр ные группы контактов, каждая из кото рых состоит из основного, подключенного к соответствующему зажиму источ ника питанияf и двух вспомогательных контактов, установленных на рабочей 51оверхности коллектора перед набегаю щим и за сбегающим краями основного контакта, связанных с тем же зажимом источника через управляемые вентили, коммутирующий контур, включенный меж ду вспомотательными контактами и состоящий из конденсатора и включенного с последовательно реверсивно:го узла из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, и устройство управления l, 1 Недостаток.этой схемы выражается в значительных габаритах коммутирую. :;их конденсаторол, емкость которых cyiisecTBeHHO возрастает с увеличением мощности машины и тока в параллел ных ветвях обмотки якоря. Наиболее близкой к изобретению по технркеской сущности и достигаемому результату является электрическая ма шина лостоянного тока с вентильномеханическим коммутатором, содержаЧпа;-: мез:анический коллектор с проводяа;,иыи к изолирующими пластинами, .гг.:;ттфу:ощие с ними разнополярные группы к оптантов J ка;кдая из которых ИЕ ГЗаскольких подгрупп, сов свою оч:ередь из основной ii лвукр располойсегйных по разные сто poiiH от нее, дополнительных щеток. ;: с коммутирующим контуром, состо.чщшм iJ3 конденсатора и включен яого с FKivi послех;овательно реверсивного /злс; из двух зстречно-паралj;sj-jbiiO coafliiHeHHfcix тиристоров, и дв м я 3 ключ е н ньЕ.ш г; сю л ед ов а т ел ь н о Естречыс управлле: 1аами вентилями, од нополяряые электроды которых, объед ненные 3 одну точку с основной щеткой подгруппы, подключаются к зажиму источника пита.ния через линейный дроссель, и схему управления 23. Недостатки этсто устройства закл чазстся в значитехъных габаритах и массе механического коллектора« Целью нзобрет€ ния является умень шекие. массы и габаритов машины. Эта и.ель достигается тем, что электрическая машина, содержащая ме ханический коллектор с проводящими и изолирующими пх-астинами, связанны с ними разнополярные группы .контактов, каждая ИЗ KCsTopHx состоит из нескольких подгрупп, состоящих в свою очередь из основной и двух, расположенных по разные стороны от нее, дополнительных щеток, связанных с коммутирующим контурсяч, состоящим из конденсатора и включенного с ним последовательно реверсивного узла из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, и двумя соединенными последовательно встречно управляемыми В6ЖТИЛЯМИ, однополярные электроды которых, объединенные в одну точку с основной щеткой подгруппы, подключены к зажиму цепи питания через линейный дроссель, и схему управления, снабжена дополнительными коммутирующими контурами, однотипные щетки всех подгрупп, т.е. основные или дополнительные набегающие, или дополнительные сбегающие, входящих в одну общую группу контактов, расположены на рабочей поверхности коллектора друг относительно друга на расстоянии, равном f/n, основные и дополнительные щетки смещены вдоль рабочей поверхности коллектора и -каждая пара дополнительных щеток в каждой подгруппеконтактов подключена к индивидуальному коммутирующему контуру, где п - число подгрупп щеток одной группы контактов, h- ширина коллекторного деления. Если предположить, что в известном устройстве и в предлагаемом коллекторы машин имеют одинаковые диаметры, то активная длина коллектора в предлагаемом устройстве меньше приблизительно в п раз. Это объясняется тем, что однотипные щетки каждой подгруппы, входящие в одну группу контактов, располагаются не по дли- не коллектора, как в .известном устройстве/ а на общей рабочей поверхности с-относительным сдвигом на расстояние, равное Г/п , Используя указанный приндип, можно, неменяя активной длины коллектора, суш.ественно уменьшить его диаметр. Кроме того, основные и дополнительные щетки контактируют с разными рабочими поверхностями коллектора. Это необходимо для устранения взаимного влияния продуктов износа различных типов щеток, входящих в основные и дополнительные контакты. Необходимость использования индивидуальных коммутирующих контуров в каждой подгруппе контактов объясняется тем, что в отличие от известного устройства в предлагаемом однотипные дополнительные щетки не имеют гальванической связи. Поэтому суммарная установленная мсящность коммутирующих конденсаторов в п раз больше, чем в известном устройстве t21, но все же в п раз меньше, чем в известном устройстве 1. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема машины с вен тильно-механическим коммутатором. Для упрощения изображена только одна группа контактов, а также связанные с ней полупроводниковые и ком мутирующие элементы, подключенные к положительному зажиму источника. Схе ма содержит две подгруппы контактов (п 2) , Остальные группы контактов, число которых равно числу полюсов машины 2р, выполнены по аналогичной схеме.(для наглядности показана развертка части рабочей поверхности коллектора сверху). На чертеже щеточно-коллекторного узла обозначены активная длина коллектора длина основной щеткиЕц.; длина дополнительной щетки щ ; ширина проводящей пластины а; ширина изолирующей пластины U, ширина коллекторного деления г; ширина щетки 6, Ось 00 соответствует геометрической нейтрали машины. Машина содержит якорную обмотку 1 подключенную к механическому коллектору 2, с проводящими 3 и 4 и изолирующими 5 и 6 пластинами, контактирующие с ними группы контактов, состоящих из нескольких подгрупп, каждая из которых в свою очередь состоит из основной щетки 7 (8) и двух/ расположенных по разные стороны от нее, дополнительных щеток 9 (11) и 10 (12), связанных с индивидуальными коммутирующими контурами, состоящими из конденсаторов 13 (14) и включенных с ними последовательно реверсивных узлов из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров 15 (17 и 16 (18) , и двумя управляемыми вентилями 19 (21) и 20 (22), включенными последовательно-встречно, однополярные электроды которых,объединенные в одну точку с основной щеткой подгруппы, подключаются к зажиму источника питания через линейные дроссели 23 и 24. Необходимая последовательность включения вентилей обеспечивается схемой 25 управления. При работе машины скользящие контакты перемещаются по рабочей поверхности коллектора слева направо. Общий ток одной контактной группы (одного щеточного брикета) равномерн распределяется между подгруппами щет с помощью индуктивных делителей, роль которых выполняют линейные дрос сели 23 и 24. Коммутация тока в секции обмотки якоря производится последовательно с помощью индивидуальных коммутирующих контуров по мере подхода соответствующей подгруппы щеток к геометрической нейтрали машины 00. щеток коммутирует соответствующую часть общег тока g. Электромагнитные и электромеханические коммутационнь1е процессы во всех подгруппах щеток и в связанных с ними коммутирующих контурах протекают аналогично. В показанном положении контактов коммутационный процесс в подгруппе щеток 11-12 завершился. И через основной контакт 8 и проводящую пластину 4 протекает ток ij /2. Вторая половина тока траверсы ig /2 протекает через подгруппу щеток 7, 9 и 10. До тех пор, пока основная щетка 7, перемещаясь слеванаправо, контактирует с проводящей пластиной 3, ток нагрузки Ig протекает от зажима источника питания через дроссель 23, щет-. ку 7 и пластину 3, через обмотку 1 якоря и соответствующие контакты, связанные с зажимом источника противоположной полярности. Все тиристоры заперты За исключением тиристора 19, на который поступают отпирающие импульсы со схемы 25 управления. По мере захода основного контакта 7 на изолятор 5 ток подгруппы ij /2 переходит в шунтирующий контур, образованный открытым тиристором 19 и щеткой 9. До начала коммутации конденсатор 13 имеет некоторое начальное напряжение, полярность которого обозначена без скббок, а ток в коммутируемой секции, связанной с пластинами 3 и 4, равен нулю, вследствие завершения коммутационного процесса в подгруппе щеток 11 и 12. Коммутационный процесс в подгруппе щеток 9 и 10 начинается в момент времени, когда основная щетка 7 полностью заходит на изолятор 5, При этом со схемы управлеиия подаются управляющие сигналы на включение тиристора 16. Конденсатор 13 начинает разряжаться через секцию обмотки, связанную, с пластинами 3 и 4 по контуру 13-16-10-4 секция обмотки-3-9-13. По истечении выдержки времени йС f которая отсчитывается элементами схемы управления, разрядный ток конденсатора достигает значения 0,5 Ig , а напряжение изменяет полярность (обозначена в скобках). В тот же момент со схемы управления подаются управлягацие сигналы на включение тиристоров 15 и 20. Конденсатор начинает перезаряжаться по контуру 13-19-20-15-13. В момент времени, когда ток перезаряда конденсатора становится равным прямому току через тиристор 19, последний отключается. Полный ток подгруппы ie/2, протекающий через тиристор 20, проходит через дополнительный контакт 10, а также через тиристор 15, конденсатор 13 и щетку 9. Процесс перезаряда конденсатора 13 до напряжения исходной полярности продолжается до тех пор,пока не закончится реверсирование тока в кс мутируемой секции. Затем отключается тиристор 15, поскольку ток перезаряда конден

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПСХ:ТОЯННОГО ТОКА С ВЕНТИЛЬНО-МЕХАИИЧЕСКИМ КОММУТАТОРОМ, содержащая механический коллектор с проводящими и изолирующими пластинами, связанные с ними разнополярные группы контактов, каждая из которых состоит из нескольких подгрупп, состоящих в свою очередь из основной и двух расположенных по разные стороны от нее, дополнительных щеток, связанных с коммутирующим контуром, состоящим из конденсатора и включенного с ним последовательно реверсивного узла из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, и двумя соединенными последовательно встречно управляемыми вентилями, однополярные электроды которых, объединенные в одну точку с основной щеткой подгруппы, подключены к зажиму цепи питания через линейный дроссель,-и схему управления, о тличающаяся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов машины,. она снабжена дополнительными коммутирующими контурами, однотипные щетки всех подгрупп, входящие в одну общую группу контактов, расположены на рабочей поверхности коллектора друг относительно друга на расстоянии, равном г /ti, основные и допол5S нительные щетки смещены вдоль рабо(Л чей поверхности коллектора и каждая пара дополнительных щеток в каждой подгруппе контактов подключена к индивидуальному коммутирующему контуру, где h - число подгрупп щеток одной группы контактов, f - ширина коллекторного деления.