Устройство для улучшения коммутации реверсивной электрической машины постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК H02K13/14 

Изобретение относится к коллектор ным электрическим машинам постоянног тока, в частности к машинам, малой, средней и большой мощности с широким диапазоном регулирования частоты вращения ослаблением поля при питании от источников постоянного и пуль сирующего напряжения Известно устройство для улучшения коммутации реверсивной коллекторной электрической машины с якорной обмоткой, в которой с целью сближения условий коммутации всех элементарных секций паза, одна из Активных сторон каждой ябсорной катушки уложена с поворотом на- 180 . Этот поворот ведет к перераспределению коэффициентов самоиндукции секций таким образом, чтобы секция, первая заканчивающая коммутацию паза, имела максимальньй, последукщие секции - (ощий, а секция, последней заканчивающая коммутацию паза, - минимальный коэффициент самоиндукции 3. Недостатками дацного решения явля ется сложная технология изготовления и увеличение размера лобовых частей из-за их перекрещивания. Условия коммутации всех секций в пазу сбли жаются лишь частично и достигнуть одинаковых условий коммутации всех секций паза данным методом практичес ки невозможно. Известно также устройство для улу шения коммутации коллекторной электрической постоянного тока с дополнительными полюсами,в которой, с целью, расширения зоны безыскровой работы за счет устранения неидентичности Iпроцесса коммутации секций паза, вспомогательная обмотка состоит из двух встречно-намотанных катушек, размещенных на расщепленном наконечнике дополнительного полюса и соеди- ненных или последовательно или парал лельно с основной обмоткой дополнительного полюса. Такое соединение обмоток создает различную величину коммутирующего магнитного потока на краях дополнительного полюса в функции тока якоря С2. Однако ток якоря, в функции которого осуществляется управление, не несет полной информации о состоянии неидентичности, так как при любом то ке якоря возможна прямолинейная, замедленная и ускоренная коммутация. 72 Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для улучшения коммутации коллекторной электрической машины с дополнительными полюсами в которой. с целью устранения неидентичности коммутации секций паза и расширения безыскровой зоны, вспомогательная обмотка выполнена в виде двух встречно выключенных катушек, размещенных на расщепленных полюсных наконечниках дополнительных полюсов. Вспомогательная обмотка подключается к выходу управляемого усилителя мощности, на вход которого подается сигнал с датчика переменной составляющей суммарного Добавочного тока коммутации. Под одним краем полюса магнитный поток вспомогательной обмотки совпадает с магнитным-потоком основной обмотки, а под другим краем направлен встречно. Таким образом, происходит перераспределение магнитного потока по юирине зоны коммутации, усиление потока в начале процесса коммутации и ослабление потока на завершанщем этапе t3 . Однако в машинах средней и большой мощности, имеюпщх малое активное сопротивление секций паза петушков и щеточного контакта, энергия предыдущих секций паза определяется добавочным током коммутации, передается последукящм секциям паза за счет взаимоиндукции, поэтому и дополнительно введенная энергия от вспомогательной обмотки, расположенной на набегающем крае дополнительного полюса, также передается в последующие секции паза. Энергия, полученная последними секциями паза, компенсируется энергией, введенной от вспомогательной обмотки, расположенной на обегающем крае дополнительного полюса. Таким образом, суммарное воздействие потока вспомогательных обмоток на последние секции паза в машинах с коэффициентом взаимоиндукции близким к 1 и с малым активным сопроайвлением секций, петушков и щеточного контакта не достигает поставленной цели. Целью изобретения является повышение коммутационной устойчивости и надежности в статических и динами еских режимах работы за счет устра-„ нения неидеМтичности коммутации секций паза. Поставленная цель достигается тем ЧТО устройство для улучшения коммутации реверсивной машины постоянного тока с датчиком направления вращения, вьтолненным в виде тахогенератора постоянного тока и установленным н одном валу с машиной, содержащее датчик добавочного toKa коммутации, соединенный с входом управляемого усилителя мощности, один из вы ходов которого соединен с началами двух вспомогательных обмоток, размещенных в выполненных на краях дополнительного полюса машины пазах, снаб жено электромагнитным реле с переключакицим контактом, два неподвижных контакта которого присоединены к концам вспомогательных обмоток, а подвижный контакт соединен с другим выходом усилителя мощности, причем обмотка реле подсоединена к выходу тахогенератора постоянного тока. В качестве электромагнитного реле может быть использовано поляризованное реле. На фиг. 1 изображена схема соединения вспомогательных обмоток с элек тромагнитным реле; на фиг. 2 - то же, с поляризованным реле. На дополнительном полюсе 1 patno ложены основная 2 и две вспомогатель ные 3 и 4 обмотки. Начала обмоток соединены вместе и присоединены к выходу усилителя мощности 5, концы вспомогательных обмоток присоединены к неподвижным контактам 6 и 7 электромагнитного или поляризованного реле 8, подвижный контакт 9 присоединен к выходу усилителя мощности Обмотка.реле подсоединена к выходу тахогенератора постоянного тока 10. На вход усилителя мощности поступает сигнал с датчика добавочного тока коммутации 11. В машинах постоянного тока возможна различная настройка дополнительных полюсов, характер коммутации может оказаться замедленным или ускоренным. Характер коммутации может изменяться также в процессе работы, например, из-за изменения параметров окружающей среды, изменения состояния поверхности коллектора и щеток, давления на щетки, частоты вращения а в динамических режимах работы вследствие отставания потока дополнительных полюсов от тока якоря и т.д. Это приводит к сужению области безыскровой работы и диапазона регулирования частоты вращения, а также к ухудшению рабочих и регулировочных характеристик. Отсюда следует необходимость Применения автоматической настройки дополнительных полюсов или расширения области безыскровой работы. В предлагаемом устройстве за счет устранения неидентичности коммутации секций паза расширяется область безыскровой: работы при любой настройке коммутации и при любом режиме работы. Устройство работает следующим образом. Усилитель мощности 5 настраивается таким образом, что при отсутствии сигнала с датчика 11 на выходе усилителя мощности напряжение равно нулю. При определенном характере коммутации, например ускоренном и вращении машины по часовой стрелке, на вход усилителя мощности с датчика поступает сигнал определенной полярности. На выходе усилителя появляется напряжение той же полярности. При этом в случае использования электромагнитного реле диод 12 включается в таком направлении, чтобы обмотка реле была обесточена, тогдаподвижный контакт 9 будет замкнут с нормально замкнутым контактом 6 и по вспомогательной обмотке 4, расположенной на сбегающем крае дополнительного полюса, потечет ток. Направление тока должно быть таким, чтобы созданный им поток был направлен встречно основному потоку дополнительного полюса. При использовании поляризованного реле на: его обмотку подается напряжение с тахогенератора 10 такой полярности, чтобы подвижный контакт 9 замкнулся с неподвижным контактом. По вспомогательной обмотке 4 течет ток. Направление тока должно быть таким, чтобы созданный им поток был направлен встречно основному потоку дополнительного полюса. В случае изменения характера коммутации на замедленную в том же направлении вращения сигнал, подаваемый на вход усилителя с датчика, сменит полярность на противоположную. Напряжение на выходе усилителя также сменит полярность на противоположную. Положение контактов реле лолжно оставаться прежним. Тогда на вспомогательной обмотке ток изменит направле ние на противоположное. Поток, созданный этим током, направлен согласно с основньм потоком дополнительного полюса и коммутирующий поток на сбегающем крае усиливается. При реверсе по якорю направление вращения против часовой стрелки {пункт;ирная стрела фиг. 1)напряжение на выходе тахогенератора сменит полярность и в случае применения элект ромагнитного реле, полярность напряжения на выходе тахогенератора совпадает с проводящим направлением диода 12 и по обмотке реле течет ток. Тогда нормально закрытый контакт раз мьксается и подвижный контакт 9 замыкается с контактом 7 и по вспомогательной обмотке 3 течет ток, В случае применения поляризованного реле направление тока по обмотке реле сменит направление на противоположное и подвижный контакт 9 раз мыкается с контактом 6 и замыкается с контактом 7 и по вспомогательной обмотке 3 течет ток. У электромагнитного реле допустимый ток контактов до десятков ампер, у поляризованного до одного ампера. Однако поляризованное реле обладает значительно большим быстродействием и перегрузочной способностью по напряжению, чем электромагнитное. Кроме того, электромагнитное реле значительно дешевле, чем поляризованное, поэтому поляризойанное реле необходимо использовать в машинах малой мощности, где ток вспомогательной обмотки не превьшает одного ампера. В машинах средней и большой мощности необходимо использовать электромагнитное реле, где ток вспомогательной обмотки больше одного ампера. В предлагаемом устройстве за счет устранения нeидeнтичнdcти коммутации секций паза расширяется область безыскровой работы при любой настройке коммутации и любом режиме работы.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ КОММУТАЦИИ РЕВЕРСИВНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА с датчиком направления вращения, вьтолненным в виде тахогенератора постоянного тока и установленным на одном валу с машиной, содержащее датчик добавочного тока коммутации, соединенный с входом управляемого усилителя мощности, один из; выходов которого соединен с началами двух вспомогательных обмоток, размещенных в выполненных на краях дополнительного 1Полюса машины пазах, отличающее ся тем, что, с целью повышения коммутационной устойчивости и надежности в статических и динамических режимах работы за счет устранения неидентичности коммутации секций паза при изме-у нении характера коммутации, оно дополнительно снабжено электромагнитным реле с переключахирш контактом, два неподвизкных контакта которого присоединены к концам вспомогательных обмоток, a подвижный контакт соединен с другим выходом усилителя мощности, причем обмотка реле подсоединена к выходу тахогенератора постоянного тока. 2. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что в качестве электромагнитного реле использ.овано йоляризованное реле.

«

Фиг.2