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

боты машины, выход датчика тока оПтН системы фазового управления бесконтактки добавочных полюсов свяэан с входом - ного выключателя сетевого напряжения .

1125709

1. УСТРОЙСТВО УЛУЧШЕНИЯ КОММУТАЦИИ КОЛЛЕКТОРНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА, управляемой от тиристорного преобразователя по якорной цепи, содержащее управляемый усилитель мощности, подключенньй к обмотке дополнительных полюсов, вход которого соединен с выходом регулятора с пропорционально-интегральным законом изменения выходного напряжениями злементы управления, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности и селективности настройки коммутации на середину безыскровой зоны, оно снабжено двумя расширителями импульсов, интегратором, триггером, двумя усилителями напряжения, суммирующим устройством, релейным элементом, запоминающим устройством, двумя сумматорами, фотодатчиком, датчиком тока оптики добавочных полюсов, бесконтактным выключателем сетевого напряжения, блоком питания, кварцевым генератором, формирователем импульсов и счетчиком импульсов, причем выход кварцевого генератора через формирователь импульсов соединен со счетчиком импульсов,выход фотодатчика соединен с входом первого усилителя напряжения,инвертирующий выход счетчика импульсов соединен с входом первого расширителя импульсов, неинвертирующий выход счетчика импульсов связан со счетным входом триггера, первьй вход интегратора соединен с выходом первого расширителя импульсов и инвертирующим выходом триггера через первый сумматор, выход первого усилителя напряжения подсоединен к § второму входу интегратора, выход которого связан с первым входом сум(Л мирующего устройства, второй вход которого через второй усилитель напряжения соединен с неинвертирующим выходом триггера, третий вход суммирующего устройства соединен с блоком питания, вход которого и вход тн,ристорного преоЬразователя подключены к сети переменного тока через д сд бесконтактный выключатель сетевого напряжения, выход суммирующего устройства через второй расширитель импульсов соединен с входом релейю ного элемента, выход которого соединен с входом запоминающего устройства, его вьпсод и выход датчика тока оптики через второй сумматор соединены с входом пропорционально-интегрального регулятора, а вход датчика тока соединен с обмоткой дополнительных полюсов, 2. Устройство по п.1, о т л ичающееся тем, что, с целью увеличения ресурса безотказной ра

Изобретение относится к электри ческим машинам, в частности к средствам улучшения коммутации коллекторных электрических машинпостоянного тока с широким диапазоном регу лирования частоты вращения,

Известно устройство для улучшени коммутации коллекторных электрических машин с волновой обмоткой якоря содержащее управляемый усилитель, подключенный к обмотке дополнительных полюсов, соединенные со щетками элементы для управления усилителем, вьтолненные в виде двух датчиков тока, которые установлены в цепи ще ток одинаковой полярности, а между датчиками тока и управляемым усилителем включён сумматор. При этом сигнална выходе сумматора пропорционален разности токов в щетках одноименной полярности. Данное устройство обладает достаточной простотой, оно удобно в реализации ft .

Однако устройство не способно обеспечить стабильную и высокоточную настройку дополнительных полюсо на середину безыскровой зоны,особенно при переходных режимах работы машины. Кроме того, ориентация на волновую обмотку якоря ограничивает область применения устройства.

Известно также устройство для улучшения коммутации коллекторных электрических машин с волновой обмоткой якоря, содержащее управляемы усилитель, подключенный к обмотке дополнительных полюсов, и элементы управления усилителем, вьтолненные в виде датчиков тока, установленные в цепи щеток одноименной полярности Для повьштения быстродействия и статической точности при одновременном улучшении стабильности настройки дополнительных полюсов на середо ну безыскровой зоны коммутации оно снабжено подключенным к управляющему усилителю регулятором с пропорционально-интегральным законом

измерения выходного направления, два входа которого соединены через резисторы с датчиками тока, а третий вход подключен через резистор к обмотке дополнительных полюсов 2.

Однако известное устройство неприменимо для машин с другими типами обмоток якоря, например петлевой Уравнительные токи, протекающие в цепи щеток одноименной полярности, только с определенной точностью характеризуют процесс коммутации машины. Устройство не обеспечивает селективности настройки коммутации при малом и большом уровнях искрения на коллекторе. При малом и большом уровнях искрения на коллекторе соответственно требуется изменить автоматически ток дополнйтель ных полюсов или полностью снять напряжение с якоря машины. Кроме того известное устройство имеет ограниченную точность, что объясняется температурной и временной погрешностью самого датчика добавочного тока коммутации. Точность устройства повьшиется при переходе к цифровым устройствам управления.

Цель изобретения - повьшгение точности и селективности настройки коммутации на .середину безыскровой зоны а также увеличение ресурса безотказной работы машины.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство улучшения коммутации коллекторной электрической машины постоянного тока, управляемой от тиристорного преобразователя по якорной цепи, содержащее управляемый усилитель мощности,подключенньй к обмотке дополнительных полюсов вход которого соединен с выходом реглятора с пропорционально-интегральным законом изменения выходного напряжения, и элементы управленияj снабжено двумя расширителями импульсов, интегратором, триггером. двумя усилителями напряжения,суммирующим -устройством, релейным элементом, запоминающим устройством,дв мя сумматорами, фотодатчиком, датчи ком тока оптики дЬбавочных полюсов, бесконтактным выключателем сетевого напряжения, блоком питания,кварцевым генератором, формирователем импульсов и счетчиком импульсов, прич выход кварцевого генератора через ф мирователь импульсов соединен со сч чиком импульсов, выход фотодатчика искрения под щетками соединен с входом первого усилителя напряжения, инвертирующий выход счетчика импульсов соединен с входом первого расширителя импульсов, неинвертирзпо щий выход счетчика импульсов связан со счетным входом триггера, первый вход интегратора соединен с выходом первого расширителя импульсов ,и инвертирующим выходом триггера через первый сумматор, выход первого усилителя напряжения подсоединен к второму входу интегратора, выход которого связан с первым входом сумми-. рующего устройства, второй вход которого через второй усилитель напряжения соединен с неинвертирующим выходом триггера, третий вход суммирующего устройства соединен с блоком питанияi вход которого и .вход тиристорнрго преобразователя подключены к сети переменного тока чере бесконтактный выключатель сетевого напряжения, выход суммирующего устройства через второй расширитель импульсов соединен с входом релейного элемента, выход которого соединен с входом запоминающего устройства, его выход и выход датчика тока оптики добавочных полюсов через второй сумматор соединены с входом пропорционально-интегрального регуля тора, а вход датчика тока оптики добавочных полюсов соединен с обмоткой дополнительных полюсов. Для увеличения ресзфса безотказной работы машины выход датчика тока оптики добавочных полюсов связан с входом системы фазового управления бесконтактного выключателя сетевого напряжения. На чертеже представлена функцио; нально-блочная схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из главного, вспомогательного и силового каналов Главный канал содержит фотодатчик I,первьй усилитель 2 напряжения,интегратор 3, суммирующее устройство 4, второй расширитель 5 импульсов, релейный элемент 6, запоминающее устройство 7, первый сумматор 8, пропор1щонально-интегральный регулятор 9 и усилитель 10 мощности, управляющий током подпитки обмотки 11 дополнительных полюсов. Вспомогательный канал состоит .из кварцевого генератора 12, формирователя 13 импульсов, счетчика 14 импульсов, триггера 15, второго усилителя 16 напряжения, первого расширителя 17 импульсов, второго сумматора 18. К силовому каналу относятся датчик 19 тока, подключенньй к : измерительному шунту 20, введенного в цепь обмотки добавочного полюса II,бесконтактньй выключатель 21 сетевого напряжения, тиристорный преобразователь 22, блок 23 питания элементо)з схемы. Выход фотодатчика 1 подключен к входу первого усилителя 2 напряжения, выход которого соединен с вторым входом интегратора 3. Выход интегратора 3 соединен с первым входом суммирующего устройства 4, второй вход которого связан с выходом второго усилителя 16 напряжения, третий вход котрро-/ го подключен к блоку 23 питания. Выход суммирующего устройства 4 соединен с входом второго расширителя 5 импульсов, выход которого подсоединен к входу релейного элемента 6. Выход релейного элемента 6 соединен с входом запоминающего устройства 7, выход которого через первый сумматор 8 подключен к входу пропорционально-интегрального регулятора 9. На сумматор 8 подается сигнал с датчика 19 тока оптики обмотки 11 дополнительных полюсов коллекторной машины 24. Выход регулятора 9 подключен к входу усилителя 10 мощности, выход которого связан с обмоткой 11 дополнительных полюсов и измерительньм шунтом 20. Коллекторно-щеточный узел машины 24 воздействует своим световым потоком на фотодатчик 1. Выход кварцевого гейератора 12 соединен с входом формирователя 13 импульсов, вы-, ход которого подключен к входу счетчика 14 импульсов, инвертирующий выход которого соединен с входом 5 первого расширителя 17 импульсов. Выход расширителя 17 импульсов через второй сумматор 18 соединен с первым входом интегратора 3. Неинвертирующнй выход счетчика 14 соеди нен со счетным входом триггера 15. Инвертирзпощий выход триггера 15 через второй сумматор 18 соединен с первым входом интегратора 3. Неинвертирующий выход триггера 15 соединен с входом второго усилителя 16 напряжения. Якорная цепь машины 24 получает питание от тиристорного преобразователя 22. Бесконтактный выключатель 21 подает сетевое напря жение на блок 23 питания и тиристорный преобразователь 22. Выход датчика тока оптики 19 соединен с бесконтактным выключателем 21. Устройство для улучшения коммут ции машин постоянного тока работаГе следующим образом. Электрический сигнал с фотодатч ка 1 при наличии искрения на коллек торе машины 24 усиливается усилителем 2 напряжения. На первый вход интегратора 3 подается сигнал с сумматора 18, осуществлянлцего сброс текущего значения выходного напряжения интегратора 3 и в конце цикла измерения. На второй вход интегратора 3 подается сигнал с усилителя 2. Сигнал с интегратора 3 подается на первьй вход суммирующего устройства 4, на входе формируется импульс, величина которого равна конечному значению сигнала, проинтегрированного за период измерения Расширенный импульс с помощью, расши рения 5 подается на релейный элемент 6, который имеет нелинейную характеристику с зоной нечувствительности и ограничением по уровню Сигнал с элемента 6 поступает на за поминающее устройство 7. При неболь шом уровне искрения накопленный сигнал на интеграторе 3 за период измерения тока попадает в зону нечувствительности релейного элемента 6 и выход сигнала этого элемента:, а следовательно, и регулятора 9 равен нулю. Ток подпитки обмотки 11 дополнительных полюсов устанавливается в соответствии с рабочей точкой усилителя 10 и необходимым для настройки коммутации на середи ну безыскровой зоны. При увеличени искрения выходной сигнал с интег96ратора 3 после преобразования на элементах 4-5обеспечивает работу элемента 6 на линейном участке характеристики, и на выходе релейного элементе бзэдет иметь сигнал, пропорциональный энергии искрения, накопленньй за период измерения. Этот сигнал, пройдя через регулятор 9, усилитель 10 мощности, изменяет ток подпитки обмотки 11 дополнительных полюсов, обеспечивая настройку коммутации на середину безыскровой зоны, во вспомогательном канале формируется период измерения длительностью 1 с, а также формируется импульс для сбора в конце каждого цикла измерения, кварцевый генератор 12 вырабатывает синусоидальньй сигнал, формирователь 13 импульсов вьщает прямоугольные импульсы с крутым передним фронтом, которые подаются на счетчик 14 импульсов. Сигнал с инвертирующего выхода счетчика 14 подается через первый расширитель 17 импульсов на .первый вход интегратора 3, сбрасывает на О текущие показания интегратора 3. Созданные счетчиком 14 импульсы частотой, напрймер 1 Гц, включают триггер 15, с инвертирующего выхода триггера 15 . подается сигнал на включение интегратора 3 посредством сумматора . 18, с неинвертирующего выхода триггера 15 сигнал через усилитель 16 напряжения подается на второй вход сравнивающего устройства 4. Резюмируем работу устройства - за цикл измерения, например 1 с, на интеграторе 3 накапливается информация об искрении, которая запоминается и поступает на обмотку в виде различного эффекта в зависимости от искрения (ток в обмотке 11, в соответствии с начальной рабочей точкой или его измененное значение для работы в зоне безыскро- вой коммутации). В зоне цикла осуществляется сброс информации и она вновь накапливается за новый цикл измерения с последующей обработкой. Датчик 19 тока воспринимает максимальнре значение тока оптики обмотки 11 дополнительного полюса jj через бесконтактньй выключатель 21 отключает схему от сети. Это аварийный режим, при котором с помощью выключателя 21 снимают пи7112тающее напряжение с преобразователя 22. На якоре машины напряжение равно нулю и двигатель останавливается. Введение отрицательной обратной связи от датчика 19 тока в регулятор 9 приводит к уменьшению результатирующей постоянной времени, а 9 следовательно, к увеличению бьгстродействия устройства. Предложенное устройство позволяет повысить точность настройки коммутации на середину безыскровой зоны и увеличить ресурс безотказной работы машины.