Электрическая машина с вентильно-механическим коммутатором Советский патент 1989 года по МПК H02K13/14 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам постоянного тока с до- полнительньми устройствами для улучшения коммутации.

Цель изобретения - упрощение электрической машины

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема машины с вен- тштьно-механическим коммутатором (ВМК); на фиг о 2 - функциональная схема машины с ВМК с; блок-схемой системы управления; на фиГоЗ - детальная блок-схема системы управления машиной с ВМК; на фиг„4 - диаграммы сигналов управления и токов в анодных щетках машины„

Электрическая машина содержит обмотку якоря 1, подключенную к меха- , ническому коллектору 2, с проводящими 3-7 и изолирующими 8-13 пластинами, контактирующую с ними группу щеток 14 и 15, подключенных к питающей сети через ключевые элементы 16-19, коммутирующий блок 20 и схему 21 управления.

Каждый ключевой элемент представляет собой анодную или катодную группу вентилей двух мостовых схем на тиристорах 22 - 27 и 28-33 о Одноиме.н-.;, ные зажимы мостов переменного тока объединены и подключены к зажимам сети через первичные обмотки трансформаторов 34 тока, вторичные обмотки /

сд

ел

31513

которых через мостовой выпрямитель На диодах 35 связаны с обмоткой 36 дополнительных полюсов машины.

Схема управления (фиг,2) состоит из многоканальной системы 37 им- пульсно-фазового управления (СИФУ), блока 38 ключей (БК), блока 39 логики (БЛ) и датчика 40 положения (ДП). СИФУ (фиг.З), в свою очередь, явля- ется трехканальной системой, содержащей формирователи-усилители 41-43 импульсов (ФУИ1-ФУИЗ), на входы которых подаются сигналы синхронизации UCHKX и управления Uu, и вводные уст- ройства (ББУ1-БВУ6) 44-49.

Каждое вводное устройство содержи по два импульсных трансформатора,первичные обмотки которых через ключевы элементы 50 и 51 (например, на трак- зисторах) подключаются к источнику питания СИФУ 37 выполняет свои обычные функции преобразования сигнала управления Uu в последовательность импульсов для управления ти- ристорами. Номера каналов управления на выходе СИФУ (фиг.З). соответствуют номерам тиристоров на фиГоК Одновременно благодаря связи с блоком логики по каналу Up СИФУ вырабатьшае управляющие импульсы на включение соответствующих вентилей мостового выпрямителя, вступающего в работу по сигналу датчика положения.

С помощью блока логики обеспечи- вается выбор нужного комплекта ключевых элементов 16 и 18 при замыкании ключа 50 или 17 и 19 -при зайыкании ключа 51 в зависимости от знака входного сигнала Un с датчика положения Датчик положения дискретного типа, как в вентильном двигателе, вырабатывает в общем случае серии прямоугольных импульсов На фиг.З представлен одноканальный, т„ео с одной серией импульсов ДПо Б каждой серии одному обороту вала двигателя соответствует число импульсов, равное числу проводящих пластин коллектора.

При работе машины скользящие кон- такты перемещаются по рабочей поверхности коллектора слева направо .- (фиго1)о До момента времени t СИФУ разрешает выдачу управляющих импульсов на тиристоры 23 и 29 фазы Аи на тиристоры 26 и 32 фазы С. Однако в проводящем состоянии находятся только тиристоры 23 и 26 благодаря замкнутому ключу 50, что соответствует наличию в канале 16, 18 на выходе 52 блока логики сигнала логической единицыс Ток якоря 2 i протекает от фазы А через тиристор 23, контакт 14, п роводящую пластину 3 коллектора, обмотку якоря 1,через один из контактов катодной группы, тиристор 26 к фазе С

Б момент времени t, когда скользящие контакты занимают положение, изображенное на фиг,1, выходной сигнал датчика положения На изменяет свою полярность (фиг.4). При этом выходной сигнал логического устройства 39 Up становится равным нулю на время OQ , в течение которого происходит подготовка формирователей-усилителей 41 и 43 импульсов СИФУ к выдаче очередных импульсов управления по каналам 23, 29 и 26, 32. По истечении времени t на выходе 53 блока логики в канале 17, 19 появляется разрешающий сигнал логической единицы, в канале Б1 выходной сигнал равен логическому нулю о Соответственно в блоке ключей ключ 51 замыкается, а ключ 50 размыкается, что обеспечивает выдачу управляющих сигналов по каналам 29 и 32 СИФУ (сигнал U изображен на фиг.4). После включения тиристоров 29 и 32 в коммутируемых секциях обмотки якоря начинается процесс реверсирования тока.. Например, в секции, связанной с пластинами 3 и 4 J коллектора, под действием коммутирующей ЭДС от магнитного потока дополнительных полюсов прямой ток в тиристоре 23 и в контакте 14 i постепенно уменьшается, а в тиристоре 29 и контакте 15 нарастает. По истечении времени t прямой ток тиристора 23 становится равным нулю и он отключается, а ток тиристора 29 и контакта 15 становится равным 2 i . Перемещение контакта 14 с проводящей пластины 3 на изолирующую 8 осуществляется в обесточенном состоянии без искрения. Аналогичным образом протекает процесс коммутации в секции, связанной через катодные щетки с тиристорами 26 и 32. После завершения коммутации в секциях ток якоря продолжает протекать по контуру фаза А- 29- 15-4- обмотка якоря и контакты катодной группы - 32 - фаза С

При дальнейшем перемещении контактов по коллектору в момент времени

515

t. производится аналогичная работа элементов схемы управления и коммутация тока в секциях, завершающаяся уменьшением тока i ,5- до нуля и нара- . станием тока i в контакте до значения 2 1й.

Рассмотренные коммутационные процессы соответствуют случаю, когда они по времени не совпадают с сетевой коммутацией тиристоров мостовых схем. Если начало коммутационного процесса в момент времени t совпало с сетевой коммутацией с фазы А на фазу В, при которой одновременно открыты тиристоры 23 и 25, то со схемы управления будут поданы сигналы на включение тиристоров 29 и 31„ После завершения коммутации в секции, свя- заикой с пластинами 3 и 4, тиристоры 23 и 25 отключаются под действием коммутирующей ЭДС, а сетевая коммутация осуществляется тиристорами 29 и 31.

При неподвижном якоре и низких частотах вращения, когда ЭДС, наводимая в секциях полем дополнительных полюсов, становится соизмеримой с падением напряжения под щетками,, коммутация тока в секциях обеспечивается переменным напряжением питающей сети так же, как в вентильных маши- Hajc с циклоконверторами.

35706

Формула изобретения;

Электрическая машина с вентильно- механическим коммутатором, содержащая механический коллектор, контактирующие с HiiMH разнополярные группы щеток, связанные с ключевыми элементами, и схему управления с блоком логики и датчиком положения ротора,

jQ отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, машина снабжена дополнительными полюсами с обмотками, трансформатором тока и выпрямителем, ключевые элементы выпол5 HeHEt в виде анодной и катодной групп тиристоров, одноименные выводы которых, предназначенные для подключения к сети переменного тока, объединены и соединены с первичными обмотками

0 трансформаторов тока, вторичные обмотки которых соединены с обмотками дополнительных полюсов через выпрямитель, схема управления снабжена блоком импульсно-фазового управления

5 и блоком ключей, причем блок импульсно-фазового управления соединен с одним из входов блока ключей, другие входы которого соединены с двумя выходами блока логики, а выходы - с уп0 равляющими входами анодных и катодных групп тиристоров, вход блока логики соединен с датчиком положения, а тре- тий вьсход блока логики соединен с одним из входов блока импульсно-фазового управления.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам постоянного тока с дополнительными устройствами для улучшения коммутации. Цель изобретения - упрощение конструкции. Машина содержит механический коллектор с проводящими и изолирующими пластинами, контактирующие с ними разнополярные группы щеток, подключенные к питающей сети через коммутирующие вентили, представляющие собой трехфазный управляемый выпрямитель со средней точкой, все вентили образуют две трехфазные мостовые схемы, одноименные зажимы переменного тока мостов объединены и подключены к одному из зажимов сети переменного тока через первичные обмотки трансформаторов, вторичные обмотки которых через выпрямитель связаны с обмоткой дополнительных полюсов, образующих вместе с трансформатором и выпрямителем коммутирующий блок машины. 4 ил.

сриг.1

g)ua

сриг.З

fpUB4