Устройство для моделирования электрической машины постоянного тока Советский патент 1987 года по МПК G06G7/62 

13

лельно и установленных на основании 6 модели. Каждая из реек снабжена элементами 7-10 перемещения и регистрации их положения относительно основания, причем перемещение реек может осуществляться только вдоль их продольных осей 11-14. В плоскости, параллельной поверхности имитаторов коллекторных пластин, размещены две прямолинейные траверсы 15, 16, оси 17, 18 которых параллельны между собой и перпендикулярны продольным осям реек. Каждая из траверс снабжена элементами 19, 20 перемещения их вдоль продольных реек, указателями 21, 22 положения и элементами 23-28 фиксации их положения относительно основания. На каждой из траверс закрепле1

Изобретение относится к электрическому моделированию в /частности к моделированию электрических машин.

Цель, изобретения-расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования щеточно-коллек- торного узла электрической машины.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства, вид сверху, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, на фиг.З - сечение Б-Б на фиг. 2, на фиг. 4 - схема соединения обмотки для машины с числом полюсов , числом секций (обмотка простая волновая), на фиг. 5 - схема соединения якорной обмотки машины с числом полюсов , числом секций (обмотка простая петлевая с уравнительными соединениями) .

УстроГ:ство для моделирования электрической машины постоянного тока (фит. 1) состоит из изолированных друг от друга имитаторов пластин коллектора 1, закрепленных на продольных рейках 2-5. Число р 1, 2, 3... реек 2-5 выбирается, исходя из максимального числа пар полюсов ряда электрических машин, моделирование которых предполагается реализовать на модели. Число k имитаторов пластин коллектора 1 на каждой из р реек 2-5 устанавливается, исходя из максимально41

но р щеток 29-36, контактирующих с поверхностью имитаторов коллекторных пластин, соединенных между собой электрически и подключенных к источнику тока. Щетки снабжены элементами 37 - 40 перемещения и регистрации их смещения вдоль продольных осей реек относительно осей траверс. Каждая из щеток состоит из двух или более контактных элементов, электрически соединенных друг с другом и снабженных устройствами их взаимного перемещения вдоль продольных осей реек и регистрации положения. К имитаторам подключены узлы резистивной сетки, моделирующей обмотки электрической машины. 5 ил.

го числа пластин коллекторов k

о кс

ряда электрических машин, моделирование которых предполагается реализовать на данной модели, по соотношению

+ (1,5-2)

Рt

0

5

где Ь.. - ширина щетки;

П

t - величина коллекторного деления.

Рейки 2-5 расположены параллельно и установлены на основании 6 модели. Каждая из реек 2-5 снабжена узлами 7-10 перемещения и указателями их положения относительно основания 6, при этом перемещение реек 2-5 может осуществляться только вдоль их продольных осей 11-14. В плоскости, параллельной поверхности имитаторов коллекторных пластин 1, размещены две прямолинейные траверсы 15, 16, оси 17, 18 которых параллельны между собой и перпендикулярны продольным осям 11-14 реек 2-5, каждая из траверс 15, 16 установлена на стойках 19-20 с возможностью перемещения вдоль продольных осей 11-14 реек 2-5 и снабжена указателями 21, 22 их положения относительно основания 6. Расстояние Z между осями

0

17, 18 траверс 15, летворять условию

.

16 должно удовНа фиг. 5 показана схема электрической маимны с числом полюсов , числом коллекторных пластин для случая простой петлевой обмотки с уравнительными соединениями Д5.

Устройство для моделирования работает следующим образом.

Подают питание на токосъемные шины (не показаны), к одной из которых подключены щетки 29-32, а к другой где k - число пластин коллектора моделируемой электрической машины.

Для удобства проведения исследова-10 ния постоянство величины tT между осями 17, 18 траверс 15, 16 обеспечивается с помощью дистаниционных элементов, 23, 24, а величина t может изменяться за счет изменения расстояния 15 щетки 33-36. В электрической цепи, между зажимами 25, 26 и 27, 28, соот- состоящей из источника питания, ще- ветственно закрепленных на траверсах 15, 16. На каждой из траверс 15, 16 закреплено р щеток 29-36, контактирующих с поверхностью имитаторов кол-20 контактирующих со щетками 33-36 и ще- лекторных пластин 1. Щетки 29-36 ус- ток 33-36,будет протекать ток,общая ве- тановлены на траверсе с возможностью перемещения и регистрации их смещения с помощью узлов 37-АО вдоль продольных осей 11-14 реек 2-5 относительно осей 17, 18 траверс 15, 16. Каждая из щеток 29-36 состоит из двух или большего количества контактных элементов 41-43, электрически соединенных друг с другом, обеспеченных возможностью взаимного перемещения вдоль продольных осей 11-14 реек 2- 5 и снабженных указателями положения друг относительно друга (не показано) . К имитаторам коллекторных плас- 35 рирующей аппаратуры (амперметры,вольт, тин 1 подключены масштабные резисто- метры, осциллограф). ры 44. При этом в зависимости от схе- Для приведения устройства для мо- мы подключения резисторов 44 к имитаторам коллекторных пластин 1 может быть смоделирована любая схема соединения обмоток. На фиг. 4 приведена схема подсоединения масштабных

ток 29-32, резистивной сетки,.образованной масштабными резисторами 44, имитаторов коллекторных пластин 1,

личина которого определяется величиной сопротивления всей цепи, а величины токов, протекающих по контурам цепи,опре25 деляются величиной их сопротивлений, зависящей от расположения щеток 29- 36 относительно имитаторов коллекторных пластин 1 и изменяющейся при изменении положения траверс 15, 16 и

30 щеток 29-36, закрепленных на них. Величины токов и падения напряжений на отдельных участках контуров резистивной сетки, щетках 29-36 и всей цепи контролируются с помощью регнетрезисторов 44 к имитаторам коллекторных пластин 1 для случая моделирования электрических машин с числом полюсов и числом коллекторных пластин , имитаторам коллекторных пластин 1 присвоены номера 1 - 25{(, для наглядности приведен дополнительный ряд имитаторов коллекторных пластин, являющихся повторением пластин коллектора 1 -8 , и 25. Соседние рейки, например 2 и 3, 3 и 4, смещены друг относительно друга в осевом направлении на кие у , величина которого определяется по соотношению

гг t. F,(-}-)

делирования в исходное положение устанавливают заданную ширину щеток 2940 36 путем взаимного перемещения контактных элементов 41-43 с помощью узлов из взаимного перемещения и реги- страции их положения (не показано). Все щетки 29-36 с помощью узлов 3745 40 устанавливают на продольных осях 17, 18 траверс 15, 16. Траверсы 15, 16 раздвигают на расстояние Т и жестко сочленяют между собой. Рейки 2-5 с закрепленными на них имитаторами

50 коллекторных пластин 1 с помощью узлов 7-10 перемещения устанавливают в исходное положение с заданными расстояниями у . Путем подключения масштабных резисторов 44 к имитаторам расстоя- 55 коллекторных пластин 1 составляют ре- зистивную сетку, соответствующую схеме моделируемой машины (фиг, А и 5). Подключают щетки 29-36 к источнику тока и производят регистрацию токов

гд F - оператор выделения дробной

А, части выражения (-).

Р

На фиг. 5 показана схема электрической маимны с числом полюсов , числом коллекторных пластин для случая простой петлевой обмотки с уравнительными соединениями Д5.

Устройство для моделирования работает следующим образом.

Подают питание на токосъемные шины (не показаны), к одной из которых подключены щетки 29-32, а к другой щетки 33-36. В электрической цепи, состоящей из источника питания, ще- контактирующих со щетками 33-36 и ще- ток 33-36,будет протекать ток,общая ве- рирующей аппаратуры (амперметры,вольтметры, осциллограф). Для приведения устройства для мо-

щетки 33-36. В электрической цепи, состоящей из источника питания, ще- контактирующих со щетками 33-36 и ще- ток 33-36,будет протекать ток,общая ве- рирующей аппаратуры (амперметры,вольт метры, осциллограф). Для приведения устройства для мо-

ток 29-32, резистивной сетки,.образованной масштабными резисторами 44, имитаторов коллекторных пластин 1,

щетки 33-36. В электрической цепи, состоящей из источника питания, ще- контактирующих со щетками 33-36 и ще- ток 33-36,будет протекать ток,общая ве- рирующей аппаратуры (амперметры,вольтметры, осциллограф). Для приведения устройства для мо-

личина которого определяется величиной сопротивления всей цепи, а величины токов, протекающих по контурам цепи,определяются величиной их сопротивлений, зависящей от расположения щеток 29- 36 относительно имитаторов коллекторных пластин 1 и изменяющейся при изменении положения траверс 15, 16 и

щеток 29-36, закрепленных на них. Величины токов и падения напряжений на отдельных участках контуров резистивной сетки, щетках 29-36 и всей цепи контролируются с помощью регнет5

и падений напряжений в исследуемых контурах резистивной сеткя при фиксированном положении траверс 15, 16 относительно основания. Затем последовательно, смещая траверсы 15, 16 относительно, основания 6, производят измерения токов и напряжений в исследуемых контурах резистивной сетк при перемещении траверс 15, 16 на расстояние 1 вдоль осей 11-14 реек 2-5.

На устройстве могут быть смоделированы влияния на выходные характеристики и растекание токов в обмотках следующих видов технологических погрешностей изготовления машины и дефектов ее сборки: обрыв секции, разновитковость обмотки, замыкание в секции, замыкание между ceкlu ями, нарушение схем соединений, обрыв петущка коллектора, неравномерность распределения коллекторных пластин по коллектору, замыкание коллекторных пластин, неравномерность распределения щеток по окружности коллектора; неидентичность ширины щеток, обрыв одной или нескольких щеток от токосборной шины, обрыв уравнительных соединений, влияние схемы подключения уравнительных соединений к обмотке, соотношение ширины щетки и коллекторной пластины.

Моделирование влияния обрыва секции осуществляется путем отключения одного конца одного из масштабных резисторов 44 от имитатора коллекторных пластин 1. Разновитковость мделируют изменением величины масштаного сопротивления 44 в ту или другую сторону, замыкание в секции - уменьшением величины сопротивления одного из масштабных резисторов 44, а замыкание между секциями - путем установки перемычек между точками соединения последовательно включенных масштабных резисторов 44,имитирующих две секции.

Нарушение схемы соединений моделируют путем изменения точек подсоединения масштабных резисторов 44 к тем или другим имитаторам коллекторных пластин 1, обрыв петушка - отключением концов масштабных резисторов 44, подключенных к одному имитатору, и соединением их между собой. Неравномерность распределения щеток моделируется путем сдвига отдельных щеток 29-36 относительно

10

15

30641

продольных ocei 17, 18 траверс 15, 16 или изменением расстояния между 17, 16 траверс 15, 16, а неидентичность щ 1рины щеток - путем 5 смещения контактных злементов 41-43 некоторых из щеток 29-36 вдоль продольных осей 11-14 реек 2-5. Неравномерность распределения г4ластин по коллектору моделируется путем установки новых реек 2-5, на которых имитаторы коллекторных пластин 1 или промежутки между ними имеют различную ширину, замыкания коллекторных пластин - установкой перемычек имитаторами кс Ллекторных пластин 1,

обрыв одной или нескольких щеток - путем отключения отдельных щеток 29- 36 от токосборной шины, а обрыв урав- нительных соединений - отключением одного конца уравнительного соединения 45 от имитатора коллекторных пластин 1. Влияние схемы подключение уравнительных соединений моделирует- 25 ся путем измен ения мест подключения уравнительных соединений 45.

Формула изобретения

2Q Устройство для моделирования электрической машины постоянного тока, содержащее источник тока и имитатор обмоток машины, вьтолненный в виде закрепленных на монтажной плате масштабных резисторов, соединенных между собой токопроводящими перемычками в соответствии со схемами включения обмоток моделируемой электрической машины и образующих резистивную сет.„ ку, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования щеточно-коллекторного узла электрической машины, оно содержит установленные на общем основании и параллельно расположенные с возможностью перемещения вдоль продольных осей прямолинейные рейки по числу р пар полюсов моделируемой электрической машины, две прямолинейные траверсы, 2р щеток и имитаторы коллектора, выполненные в виде плоских токопрово- дящих пластин, которые закреплены на каждой из прямолинейных реек по максимальному числу пластин коллектора моделируемой электрической машины, изолированы друг от друга и подключены к соответствующим узлам резистивной сетки имитатора обмоток маши35

5

0

5

ны, прямолинейные траверсы установлены на подвижных стойках основания перпендикулярно продольным осям реек с возможностью перемещения вдоль этих осей и снабжены указателями положения относительно основания, на каждой из траверс закреплено по р щеток, которые электрически соединены между собой и подключены к выходу источника

тока, а каждая из щеток состоит из группы контактных элементов, закрепленных на траверсах с возможностью взаимного перемещения и относительно поверхностей плоских токопроводя- щих пластин соответствующих реек, контактные элементы снабжены указателями положения друг относительно друга.

Изобретение относится к электрическому моделированию. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройств за счет моделирования щеточно-коллекторного узла электрической машины. Поставленная цель достигнута благодаря тому, что устройство содержит изолированные друг от друга имитаторы пластин коллектора 1, закрепленные на продольных рейках 2-5, расположенных паралЛ7 / 0 (Л 00 оо о О) 4

39

J/ /

rU-./.-г/, / тт

, ./J

ДДд

J J

;

10

дзиг.2

ly-J

(ригЗ

к9н

ж/ж

Составитель А.Маслов Редактор М.Келемеш Техред Л.СердюковаКорректор С.Черни

,И.«,«..-«и - - - - -Я - - --.-, - -- - - -««.-.-. - .- - - -.-.-. Ч.. ..-..к.

Заказ 3584/51 Тираж 672Подписное

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, А