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

00

СП

05

СХ)

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для настройки коммутации, основанным на измерении высокочастотных составляющих напряжения на выводах як&рной s цепи коллекторной электричес :ой машины (КЭМ),

Известно устройство для настройки коммутации электрических машин, содержащее последовательно соединенные 10 измерительную катушку, установленную на главном полюсе машины, фильтрующий элемент для задерживания напряжений, меняющихся с зубцовой и коллекторной частотой, электронньй осциллограф и 15 блок индикации среднего значения коммутационных импульсов, подключенные к выходу фильтра С11.

Однако t этом устройстве сигнал для настройки коммутации снимается 20 не с разнополярных щеток, а с измерительной катушки, которая устанавливается на главном полюсе КЭМ, что делает невозможным применение этого устройства для настройки коммутации 25 КЭМ с магнитоэлектрическим возбуждением, а также для машин малой мощности.

Известно также устройство для оценки коммутации электрических машин с помощью осциллографирования импульсов напряжения на сбегающем крае щетки t21.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст-ЗЗ ройство для объективной оценки степени искрения, которое рекомендуется применять для настройки коммутации, содержащее последовательно соединенные фильтрующий элемент, выпрямитель и блок индикации, причем вход фильтрующего элемента подключен к разнополярным щеткам, установленным на коллекторе настраиваемой электрической машины. Для настройки коммутации используется U -образная характеристи-ка, которая связывает показания блока индикации с током подпитки дополнительного полюса электрической машины, причем точка перегиба U -образной 50 кривой соответствует оптимальной настройке дополнительного полюса С31.

Недостатком известного устройства является то, что режим настройки коммутации осуществляется вручную, что 55 снижает точность и увеличивает время настройки. Кроме того, настройка коммутации путем изменения тока подпитки дополнительных полюсов резко ограничивает класс электрических машин, для которых применимо известное устройство, в частности, его нельзя применять для настройки коммутации коллекторных электрических машин малой мощности и микромашин.

Цель изобретения - повьш1ение точности и уменьшение времени настройки коммутации КЭМ.

Указанная цель достигается тем, что устройство для настройки коммутации КЭМ, содержащее разнополярные щетки, установленные на коллекторе настраиваемой электрической машины, подключенные к последовательно соединенным фильтрующему элементу, выпрямителю и блоку индикации, снабженр последовательно соединенными дифференциатором, компаратором, блоком управления с двумя входами и приводным устройством поворотного механизма, механически связанного со щетками, причем вход дифференциатора соединен с выходом вьтрямителя, а один из входов блока управления снабжен клеммами для подключения командного устройства.

Применение последовательно соединенных дифференциатора и компаратора обеспечивает BBICOKJ™ точность определения положения разнополярных щеток, соответствующего оптимальной коммутации, которое осуществляемся ,без участия оператора.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства для настройки коммутации коллекторно электрической машины} на фиг. 2 график зависимости амплитуды высокочастотных составляющих напряжения на выводах якорной цепи ь,и от угла поворота оси разнополярных щеток относительно положения геометрической нейтрали cf j на фиг. 3 - эпюры напржений Овых 3 выходах блока управления, выпрямителя, дифференциатора и компаратора в процессе работы устройства, на фиг. 4 - прием выполнения поворотного механизма устройства/ на фиг. 5 - принципиальная схема блока управления.

На фигурах приняты следующие обозначения: разнополярные щетки 1, коллектор 2 настраиваемой электрической машины, настраиваемая коллекторная электрическая машина 3, фильтрующий элемент 4, выпрямитель 5, блок 6 индикации, дифференциатор 7, компаратор 8, блок 9 управления, поворотный механизм 10, амплитуда ди высокочастотных составляющих напряжения на вьшодах якорной цепи коллекторной электрической машины, максимальньй угол , поворота оси разнополярных щеток относительно геометрической нейтрали, yгoлjft,(д, поворота оси разнополярных щеток, соответствующий оптимальной коммутации, момент подачи команды Пуск, выходное напр жение и (вых, бл. упр.) блока зшравления выходное напряжение иСвых.вьтр.) выпрямителя, выходное напряжение и(вых. диф.) дифференциатора, вьЬсодное напря жение и(вых.комп.) компаратора, момент С„ остановки поворотного механизма, соответствующий оптимальной коммутации настраиваемой электрической машины, основание f1, захваты 12 приводной электродвигатель 13, редуте тор 14, обрезиненный ролик 15, коромысло 16, пружины 17, задний щит 18 настраиваемой КЭМ, стойка 19, триггер 20, кнопка Пуск 21, ключевой каскад 22. Разнополярные щетки 1, установлен ные на коллекторе 2 настраиваемой коллекторной электрической машины 3, соединены с входом фильтрующего элемента 4, последовательно с которьм соединены вьшрямитель 5 и блок 6 индикации. К выходу выпрямителя 5 подключены последовательно соединенные дифференциатор 7 и компаратор 8, выход которого подключен к первому вхо ду блока 9 управления, на второй вход которого поступает команда Пуск определяющая начало цикла настройки коммутации. К выходу блока 9 управле ния подключен поворотный механизм 10 механически связанный с разнополяр Ными щетками 1 настраиваемой коллекторной электрической машины 3. Поворотньй механизм (фиг. 4) состоит из основания 11, на котором с помощью захватов 12 крепится настраи ваемая коллекторная электрическая машина 3. Вращение приводного электродвигателя 13 редуктор 14 и обрезиненный ролик 15, укрепленные на коромысле 16, подпружиненном пружиной 17, передается на задний щит 18 настраиваемой электрической машины3 в котором установлены, разнополярные щетки 1. Задний щит 18 имеет возможность поворота вокруг оси КЭМ в пре- делах угла -Чтах- Н основании 11 укреплена стойка 19, на которой закреплено .коромысло 16. Блок управления (фиг. 5) содержит RS-триггер 2а, кнопку В1 Пуск 21 и ключевой каскад 22 на транзисторе V, . Устройство для настройки коммутации коллекторной электрической машины работает следующим образом. На первом этапе задний щит 18, в котором укреплены разнополярные щетки 1, установленные на коллекторе 2 настраиваемой коллекторной электрической машины 3, устанавливается в крайнее положение ( ) относительно геометрической нейтрали. На настраиваемую коллекторную электрическую машину 3, укрепленную на основании 11 с помощью захватов 12, подается напряжение питания, и она приводится во вращение. Второй этап начинается с подачи оператором команды Пуск на первый вход блока 9 управления (момент времени t). Оператор нажимает кнопку 21, при этом RS-триггер устанавливается в состояние 1, которому соответствует высокий потенциал на выходе Q триггера. Этот потенциал через резистор R 1 прикладывается к базе транзистора V., который открывается и через него поступает напряжение питания на приводной электродвигатель 13 поворотного механизма 10. Приводной электродвигатель 13 через редуктор 14 и обрезиненный ролик 15 начинает поворачивать задний щит 18, в котором укреплены разнополярные щетки 1 настраиваемой коллекторной электрической машины 3. При этом в соответствии с графиком, приведенным на фиг. 2, изменяется амплитуда высокочастотных составляющих напряжения (ди) на вьшодах якорной цепи настраиваемой электрической машины 3, а следовательно, и на выходах фильтрующего элемента 4 и выпрямителя 5 (.йчп. 6 индикации регистрирует выходное напряжение выпрямителя 5, характеризующее качество коммутации настраиваемой электрической машины. Выходное напряжение выпрямителя 5 поступает на вход дифференциатора 7. В связи с тем, что поворотный механизм 10 поворачивает задний щит 18 с закрепленными в нем разнополярными щетками 1 настраиваемой коллекторной электрической машины 3 с постоянной угловой скоростью, дифференцирование выходного напряжения выпрямителя 5 по времени эквивалентно дифференцированию его по углу , т.е. выходное напряжение дифференциатора -%Т1и

П- 3tТ1 Р

В момент времени t, .выходное напряжение дифференциатора 7 становится равным нулю и поступает на вход компаратор 8, порог сравнения в котором установлен равным нулю.

В момент равенства выходного напря жения дифференциатора 7 нулю (момент tgm) на выходе компаратора 8 формируется перепад напряжения, который поступает на R-вход RS-триггера блока 9 управления. При этом RS-триггер устанавливается в состояние О,

транзистор V, закрывается и снимает напряжение питания с приводного элекродвигателя 13 поворотного механизма 10. Последний останавливается. Угол поворота заднего щита 18, в котором закреплены разнополярные щетки 1 настраиваемой коллекторной электрической машины 3, при этом равен , т.е. соответствует коммутации настраиваемой коллекторной электрической машины 3.

Применение предлагаемого устройства для настройки коммутации коллекторной электрической машины по сравнению с прототипом повьппает точность настройки оптимальной коммутации КЭМ на 30-40%, уменьшает затраты времени на настройку в 2,5-3 раза, позволяет автоматизировать процесс настройки и расширяет номенклатуру настраиваемых КЭМ.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСТРОЙКИ КОММУТАЦИИ КОЛЛЕКТОРНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее разнополярные щетки, установленные на коллекторе машины, подключенные к последовательно соединенным фильтрующему элементу, вьтрямителю и блоку индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, устройство снабжено последовательно соединенными дифференциатором, компаратором, блоком управления с двумя входами и приводным устройством поворотного механизма, механически свяванного со щетками, причем вход дифS ференциатора соединен с выходом выпрямителя, а один из входов блока управления снабжен.клеммами для подключения командного устройства.

-YHUKC. fy ,

-у махе

УА«.ЛГ.

.I

ifBbix.Sunp.

8ижаиф(р. 0

у Вых. конп

О опт

YMUKt Риг.г