Способ улучшения коммутации коллекторных электрических машин Советский патент 1986 года по МПК H02K13/14 

Изобретение относится к электро- машиностроению, конкретно к способам улучшения коммутации коллекторных электрических машин путем настройки дополнительных полюсов на середину области безыскровой работы, и может быть исполь зовано при разработке-автоматических устройств, обеспечивающих оптимальные условия протекания коммутационных процессов.

Цель изобретения - повьшхение точности автоматической настройки коммутации на середину области безыскровой работы коллекторной электрической машины при изменении скорости ее вращения и нагрузки (тока якоря).

На фиг. 1 показаны кривые изменения выходной величины, соответствующие характеру изменения тока коммутируемой секции при различном характере коммутации (кривая 1 соответствует характеру изменения выходной величины при прямолинейной коммутации, кривая 2 - при ускоренной коммутации, кривая 3 - при замедленной); на фиг. 2 - блок-схема устройства, реализующего способ.

Сущность способа.улучшения коммутации коллекторных электрических Машин состоит в следующем. . .

При управлении процессом коммутации с помощью датчика угла поворота вала машины создают импульсы, соответствующие моментам начала и окончания текущего периода коммутации и, таким образом, формируют .первый временной интервал, равный длительности периода коммутации (Т, фиг. 1). Одновременно формируют второй временной интервал, длительность которого t равна промежутку времени между импульсом, соответствующим началу текущего периода коммутации, и импульсом, соответствующим моменту изменения полярности выходной величины. Указанные временные интервалы преобразуют соответственно в первую и вторую промежуточные величины согласно выражениям

Unp,K.

и.

где К и К - коэффициенты преобра- зованиЯ соответственно первого и второго временных интервалов в первую и вторую промежуточные величины.

Полученное на текущем периоде коммутации значение второй промежуточной величины UOP запоминают до мо- окончания периода коммутации.

По окончании текущего периода.комму-, тации формируют сигнал рассогласова-j ния Ug путем сравнения первЪй и второй промежуточных величин Urtp, .

При необходимости обеспечения настройки машины на прямолинейную ком- мутацик коэффициент преобразования К первого временного интервала в .

первую промежуточную величину принимают равным 0,5 от коэффициента преобразования Kj второго временного интервала во вторую промежуточную величину. Если при такой настройке действительньй процесс коммутации является прямолинейным, то второй временной интервал (t., фиг. 1) равен 0,5 Т . При этом первая и вторая промежуточные величины равны соответственно

и„р, К, и,,,5Т..

Учитывая, что ,5К,, получим , 0,5 .P, ,

т.е. в этом случае сигнал рассогласования -Unp,0 и ток дополнит

тельных nojiiocoB остается неизменным по величине.

Если процесс коммутации отклоняется от прямолинейного и становится ускоренным (кривая 2, фиг. 1), то

длительность второго временного ин-: . тервала (i , фиг. 1) становится меньше длительности первого временного

интервала, равного 0,5 Т. При этом вторая промежуточная величина и„р

становится меньше первой U,

npi

0,5 и появляется сигнал рассогласования -Ufip. положительного знака, в функции которого ток дополнительных полюсов уменьшают. В случае замедленного процесса коммутации второй време;нной интервал ( J j , фиг. 1) становится больше длительности первого временного интервала, равного 0,5Т.., а вторая проме- жуточная величина K,j, i:3 превьша- ет первую ,, Появляется сигнал рассогласования отрицательного знака, в функции которого ток дополнительных полюсов увеличива.ют .

Если в качестве оптимального принимается ускоренный процесс коммутации, то при управлении им по предлагаемому способу значение коэффициента преобразования К задают

меньшим 0,5 от значения К (конкретно в зависимости от желаемой степени ускорения процесса).При этом процесс управления происходит аналогично.

Если действительный процесс коммутации имеет ускоренный харак тер и совпадает с заданным оптимальным, то Unp Unp и сигнал рассогласования . Если действительный процесс коммутации отклоняется от оптимального в сторону ускорения, появляется сигнал рассогласования положительного знака, при отклонении процесса от заданного в сторону замедления появляется сигнал рассогласования отрицательного знака, В функции сигнала рассогласования соответствующим образом изменяют ток дополнительных полюсов.

Таким образом, -при всяком отклонении процесса коммутаций от заданного оптимального появляется сигнал рас-, согласования, в функции которого измеряют ток дополнительных полюсов так, чтобы свестн сигнал рассогласования к нулевому значению, т.е. приблизить процесс коммутации к заданному оптимальному.

При управлении процессом кбммута- цин по предлагаемому способу, в отличие от известного обеспечивается точная автоматическая настройка машины на середину области безыскровой работы в условиях изменения ско- рости ее вращения и нагрузки. Это достигается благодаря тому, что по предлагаемому способу сигнал рассогласования формируют путем сравнения первой и второй промежутрчнь1х величин, полученных в результате преобразования первого и второго временных интервалов. Указанные промежуточные величины при заданном оптимальном характере коммутации инварианты к изменению нагрузки (тока якоря). Поэтому изменение- нагрузки не вызывает в отличие от известного способа ощибочного изменения тока дополнительных полюсов. В случае изменения скорости вращения машины одновременно пропорционально изменяются первая и вторая промежуточные величины и заданному оптимальному характеру коммутации в отличие от известного спо- соба вновь соответствует нулевое значение сигнала рассогласования.

Таким образом, лредлагаемый способ позволяет повысить точность автоматической настройки коммутации на середину области безыскровой работы машины при широком диапазоне измене- йия ее режима работы. Причем по пред

0

5 о g

5

влагаемому способу возможна автоматическая, настройка как на прямолиней- ньш, так и на ускоренный прЬцесс коммутации в тех случаях, когда последний является предпочтительным оптимальным, т.е. предлагаемый способ при его реализации имеет большие функциональные возможности.

Выход электрической машины 4 с дополнительными полюсами подключен к входу датчика 5 выходной величины, преобразующего ток коммутирующей секции в выходную величину, характер изменения которой соответствует действительному процессу коммутации. Вы- ходная величина поступает на вход ;блока 6 формирования импульсов, вы- |ход которого соединен с первым входом блока 7 формирования второй промежуточной величины. Второй вход бл.ока 7 подключен к первому .выходу импульсно-. го датчика 8 угла поворота вала машины, механи чески связанного с валом машины 4. Первый и второй выходы датчика 8 соединены соответственно с первым и вторым входами блока 9 формирования первой промежуточной вели- чины, выход которого подключен к первому входу блока 10 формирования сигнала рассогласования. Второй вход г блока 10 соединен с выходом бло ка 7. Сигнал рассогласования с выхода блока 10 через управляемый преобразователь 11.поступает на основную или вспомогательную обмотку дополнительных полюсов машины 4.

Устройство работает следующим образом.- .

Импульсы, соответствующие моментам начала и окончания текущего пе-: риода коммутации, с датчика 8 угла поворота вала машины 4 поступают со- , ответственно на первый и второй входы блока 9 формирования первой про-- , межуточной величины. На выходе зтого блока вырабатывается напряжение,-величина которого пропорциональна длительности части, например половины, текущего периода коммутации (если в качестве оптимального принимается прямолинейный процесс коммутации).. На входы блока 7 формирования второй промежуточной величины постзгпают импульсы, соответствующие моменту начала текущего периода коммутации (с первого выхода датчика 8) и мо- мен.ту изменения полярности выходной величины (с выхода блока 6 формирования импульсов). На выходе блока 7 вырабатывается напряжение, величина которого пропорциональна длительности временного интервала между импуль сами, соответствующими моменту начала текущего периода коммутации и моменту изменения полярности выходной величинь. Сигнал рассогласования на выходе блока 10 формируется путем сравнения первой и второй промежуточных величин и через управляемый преобразователь 11 поступает на дополнительные полюса машины 4. Блоки формирования импульсов, промежуточных величин и сигнала рассогласования могут быть реализованы на операционных усилителях по известным схемам.

Таким образом, применение предлагаемого способа улучшения процес- са коммутации коллекторных электрических машин гюзволяет повысить точность автоматической настройки коммутации на середину области безыскровой работы машины с условиях изме нения скорости ее вращения и нагрузки и расширить функциональные возможности устройств, реализующих способ.

Достигнутая статическая точность автоматической настройки коммутации на середину области безыскровой работы машины (величина смещения средней линии области от оси абсцисс) позволила при удовлетворительных по- казателях качества переходных процессов получить значение диапазона регулирования частоты вращения ослаблением поля 10:1, снизить степень искрения в переходных режимах при изме- нении тока якоря до 1,5 баллов, увеличить полезную мощность машины, снабженной устройством, реализзт)щим предлагаемый способ, с 42 кВт до 50 кВт по сравнению с известным уст- ройством - машиной постоянного тока 2П250М..

Формула изобретения

Способ улучшения коммутации коллекторных электрических машин путем обеспечения автоматической настройки коммутации на середину области безыскровой работы, включающий преоб р азование текущего значения тока коммутируемой секции в выходную величину, создание импульсов в моменты изменения полярности выходной величины, формирование сигнала рассогласования и изменение в его функции тока дополнительных полюсов, о т л и чающийся тем, что,с целью по вьшхения точности автоматической настройки на середину области безыскровой работы машины при изменении скорости ее вращения и нагрузки,с прмощью датчика угла поворота вала машины создают импульсы, соответствующие моментам начала и окончания текущего периода коммутации, преобразуют длительность первого временного интервала между импульсами, соответствующими моментам начала и окончания текущего периода коммутации в первую промежуточную величину, одновременно преобразуют длительность второго временного интервала между импульсом, соответствующим моменту начала текущего периода коммутации, и импульсом, соответствующим моменту изменения полярности выходной величины во вторую промежуточную величину, и запоминают ее, а сигнал рассогласования получают путем сравнения первой и второй промежуточных величин послеокончания текущего периода коммутации, при этом значение коэффициента преобразования первого временного интервала в первую ,промежу- точн величину задают равным или меньшим 0,5 от коэффициента преобразования второго временного интервала во вторую промежуточную величину.

A

Редактор A. Сабо

ф1/г.

Составитель С. Шутова

Техред м.Ходанич Корректор М. Демчик

Заказ 4336/56 Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. t

Изобретение относится к электро- . машиностроению и может быть использовано при разработке автоматических устройств, обеспечивающих мальные условия коммутации. Цель изобретения - повьшение точности настройки коммутации при изменении скорости вращения и. нагрузки. Способ включает преобразование текущего значения тока коммутируемой секции, создание импульсов в моменты изменения полярности выходной величины, формирование сигнала рассогласования и изменение в его функции тока дополнительных полюсов. С помощью датчика угла поворота создают импульсы, соответствующие началу и концу периода коммутации. Создают два сигнала, пропорциональных периоду коммутации и длительности, а сигнал рассогласования получают путем сравнения указанных двух сигналов. 2 ил. I (Л