Реверсивный бесконтактный тахогенератор постоянного тока и способ его настройки Советский патент 1990 года по МПК H02K29/06 

Изобретение относится к элетротех- нике и преимущественно может быть использовано при разработке реверсивных бесконтактных тахогенераторов постоянного тока.

Цель изобретения - снижение величины пульсаций выходного напряжения.

На Фиг. 1 представлена конструктив1 ная схема тахогенератора; на фиг. 2 и 3 - электрическая схема тахогенератора,. примеры исполнения,- на фиг. 4 - графики изменения ЭДС от времени, поясняющие принцип действия тахогенератора.

Реверсивный бесконтактный тахоге- нератор постоянного тока (фиг.) содержит установленные в общем корпусе 1 два электромеханических преобразователя: первый со статором 2, имеющим обмотку 3, и второй со статором 4, снабженным обмоткой 5, На общем валу 6 закреплены соответственно роторы 7 и 8 из постоянных магнитов. Ротор 7 и обмотка 3 первого электромеханического преобразователя имеют число полюсов в 2 раза меньше, чем ротор 8 и обмотка 5 второго преобразователя . На валу 6 также установлен ротор 9 датчика положения ротора (ДРП) с сигнальным сектором 180 эл. град. Обойма 10 ДПР с чувствительными элементами закреплена в корпусе 1 . На фиг. 2 представлена электрическая схема тахогенератора, которая включает в себя первый электромеханический преобразователь .с якорной обмоткой, состоящей из четырех секций 11-14.

Секции 11 и 12 (а также 13 и 14) сдвинуты друг относительно друга на 180 эл.град. Пары-секций 11, 12 и 1 3, 14 снабжены выведенными средними точками и сдвинуты .друг относительно друга на 90 эл.град. К секциям подключены полупроводниковые ключи 15-18, управляющие цепи ключей подсоединены к ДПР (на фиг.2 не показан) . Эмиттеры полупроводниковых ключей 15-18 подсоединены к первому выходному зажиму тахогенератора. В цепи секций И-14 последовательно включены подстроечные резисторы 1 9-22 Средние, точки пар секций соединены че рез подстроечные резисторы 23 и 24 соответственно с началом и концом однофазной обмотки второго электромеханического преобразователя, включающего в себя секции 25 и 26, сдвину

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тые друг относительно друга на 180 эл.град.Средняя точка секций подсоединена к второму выходному зажиму тахогенератора.

Схема тахо-генератора по фиг. 3 отличается от схемы по фиг. 2 наличием двухполупериодного выпрямления (на схеме по фиг.2 выпрямление одно- полупериодное). Секции 27 и 28 обмотки первого электромеханического преобразователя, сдвинутые друг относительно друга на 90 эл.град., и последовательно включенные с ними подстроечные резисторы 29 и 30 подсоединены в диагонали мостовых коммутаторов, выполненных на полупроводниковых ключах 31-38.

Реверсивный бесконтактный тахоге- нератор постоянного тока (фиг.2) работает следующим образом.

При вращении вала тахогенератора в секциях 11-14 возникают ЭДС треугольной формы, которая обеспечивается посредством выбора конфигурации постоянных магнитов ротора 7 и соответствующего распределения секций 11-44. В соответствии с сигналами ДПР происходит коммутация полупроводниковых ключей 15-18-. Длительность открытого состояния ключей 1 80 эл.град. соответствует величине сигнального сектора датчика положения ротора. Открытому состоянию ключа 15 (17) соответствует закрытое состояние ключа 16 (18) и наоборот. Выпрямленные значения ЭДС ,4 секций 11-14, действующие на выходах выпрямительных ячеек (между точками А, В и С, В), представлены на фиг.4а.

Одновременно при вращений вала тахогенератора в секциях 25 и 26 второго электромеханического.преобразователя возникают ЭДС треугольной формы е25 еябзпредставленные на фиг.46. При этом амплитудное значение этих ЭДС равно амплитуде основных пульсаций выпрямленных ЭДС на выходах выпрямительных ячеек (фиг.4а), а фаза ЭДС противопрложна фазе основных пульсаций. Частота ЭДС секций 25 и 26 равна частоте основных пульсаций. Выходное напряжение схемы UBWX, равное сумме ЭДС 51е, действующих между точками А, В (С, В), и ЭДС между точками A, D (С, D), представлено на фиг. 4в (сопротивление подстроеч- ных резисторов 19-24 принято равным нулю). Из фиг.4в видно, что пульсации выходного напряжения тахогенера- тора в случае треугольной формы ЭДС ,

е ,, - е

14

ет в-ге секци 11-14, 25

и 26 электромеханических преобразователей полностью отсутствуют.

Получение треугольной формы ЭДС секций электромеханического преобразователя с возбуждением от постоянных магнитов осуществляется легко за счет выбора конфигурации постоянных магнитов и геометрии зубцовой зоны статора. При проведении исследований были использованы шаговые электродвигатели с перемотанной сосредоточенной обмоткой на зубцах, имеющие треугольную форму ЭДС секиий.

При изменении направления вращения вала тахогенератора фаза ЭДС секций 11-14 первого электромеханического преобразователя и секций 25 и 26 второго электромеханического преобразователя меняется на и , т.е. имеет место зеркальное отображение относительно оси абсцисс зависимосте на фиг.4а-в. Следовательно, при изменении направления вращения полярность выходного напряжения тахогенератора меняется, т.е. тахогенератор является реверсивным.

Аналогично работает тахогенератор по схеме на фиг.З. При вращении вала тахогенератора в соответствии с сигналами ДПР происходит одновременное открытие полупроводниковых ключей 31-38 в противоположных плечах мостовых коммутаторов (например 31, 34J 35, 38 при закрытых ключах 32, 33; 36, 37). В связи с длительностью открытого состояния ключей 180 эл.град. и переключением ключей при смене полярности ЭДС секций 27 и 28 на выходах А, В (С, В) мостовых коммутаторов имеет место картина ЭДС, аналогичная фиг.4а. При выполнении условия, при котором амплитудное значение ЭДС секций 25 и 26 второго электромеханического преобразователя (Фиг.4б) равно амплитуде основных пульсаций на выходах выпрямительных ячеек между точками А,В и С, В (фиг.4а), Фаза ЭДС противоположна фазе основных пульсаций, а частота ЭДС секций 25 и 26 равна частоте основных пульсаций, на выходе тахогенератора получают напряжение, представленное на фиг.4в.

В случае, если форма ЭДС секций первого и второго электромеханиче0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ческих преобразователей имеет отступления от строго треугольной, то кривая выходного напряжения отличается от приведенной на Фиг.4в за счет появления высших гармонических и коэффициент пульсаций выходного напряжения по опытным данным равен 1-3%.

Тахогенераторы (фиг.2 и 3) обладают простотой, пониженным уровнем пульсаций выходного напряжения (вплоть до отсутствия пульсаций) при треугольной форме ЭДС секций первого и второго преобразователей без применения емкостного фильтра на выходе, что дает возможность применять их в системах, требующих высокого быстродействия тахогенератора и не допускающих чапаздывания выходного сигнала тахогенератора относительно частоты врашения вала. Предлагаемое техническое решение позволяет исключить требование по организации стабильной зоны коммутации полупроводниковых ключей коммутатора, что снижает точность изготовления деталей и сборки ДПР и существенно упрощает технологию изготовления.

Возможность визуального наблюдения сигналов тахогенератора с помощью двухлучевого осциллографа позволяет достаточно просто провести настройку тахогенератора с целью обеспечения минимальной величины пульсаций выходного напряжения. Настройку осуществляют по схеме на фиг.2 (или фиг.З) при подключении к выходным зажимам номинального нагрузочного сопротивления в следующей последовательности:

1 . подключают средние точки пар секций 11, 12 и 13, 14 (точки А и С) первого электромеханического преобразователя (или выходы выпрямительных - точки А и С фиг,3)к второму выходному зажиму тахогенератора,при постоянной фиксированной (номинальной) частоте врашения вала с помощью подстроечных резисторов 19-22 (29 и 30 на Фиг.З) обеспечивают равенство амплитуд выходного напряжения порознь каждой из секций 11-14 (или секций 27 и 28 на фиг.З) первого электромеханического преобразователя, при этом наблюдаемые на экране осциллографа ЭДС секций 11-14 (27 и 28) должны соответствовать по

форме фиг.4а, а их амплитуды быть одинаковыми;

2. подключают выводы А, С цепей секций 25 и 26 (фиг.2 и 3) второго электромеханического преобразователя к первому выходному чажиму тахогене- ратора, при той же, что в п.1 постоянной фиксированной (номинальной) частоте вращения тахогенератора, обеспечивают с помощью подстроечных резисторов 23 и 24 равенство амплитуд выходного напряжения порознь каждой из секций второго электромеханического преобразователя между собой, а также равенство их амплитуде основных пульсаций выпрямленных ЭДС секций 11-14 (27 и 28) на выходах выпрямительных ячеек, при этом наблюдаемые на экране осциллографа ЭДС секций 25 и 26 должны соответствовать по форме фиг. 4б, а их амплитуды быть одинаковыми1;

3,производят соединения в соответствии с электрической схемой тахогенератора (фиг.2 или 3), при той же, что в пп.1 .и 2.постоянной фиксированной (номинальной) частоте вращения вала тахогенератора, наблюдая одновременно кривые ЭДС секций 11-14 (27 и 28) и секций 25-26 на экране осциллографа, поворачивают статор второго преобразователя до тех пор, пока фазовый сдвиг максимума напряжения секций 11-14 (27 и 28) первого электромеханического преобразователя относительно минимума напряже- .ния секций 25 и 26 второго преобразователя в соответствии с графиками фиг.4а,б не будет минимальным, что свидетельствует в соответствии с фиг.4в о минимальном значении пульсаций выходного напряжения тахогенератора.

Способ позволяет обеспечить минимальный уровень пульсаций выходного напряжения тахогенератора, не требует спедиального оборудования и позволяет устранить даже существенные погрешности изготовления, например ошибки в числе витков, с помощью подстроечных резисторов. Настройка тахогенератора занимает 5 мин.

15576428

Формула изобретения

1 . Реверсивный бесконтактный та- хогенератор постоянного тока, содержащий первый электромеханический преобразователь , секции обмотки якоря которого подключены к ключам полупроводникового коммутатора, образуя выпЮ рямительные ячейки, второй электромеханический преобразователь, вал которого связан механически с валом первого, его обмотка якоря подключена к цепи постоянного выходного на15 пряжения, второй электромеханический преобразователь выполнен с числом полюсов, обеспрчивающим равенство частоты выходного напряжения на его обмотке частоте основных пульсаций

20 выходного напряжения коммутатора, а амплитуду, равную амплитуде основных пульсаций, и Фазу, противоположную фазе основных пульсаций, отличающийся тем, что, с целью

25 снижения величины пульсаций выходного напряжения, первый и второй электромеханические преобразователи выполнены с возможностью генерирования напряжения треугольной формы.

30 .2. Тахогенератор по п. 1, о т - лич-аюшийся тем, что он снабжен подстроечными резисторами в количестве, равном числу секций обоих электромеханических преобразователей, каждый резистор подключен по35

40

45

50

следовательно к одной из секций.

3. Способ настройки реверсивного бесконтактного тахогенератора постоянного тока, в соответствии с которы ротор тахогенератора приводят во вра щение с фиксированной частотой, пово рачивают статор второго электромеханического преобразователя относитель но статора первого, измеряют выходные напряжения фаз тахогенератора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения минимальной величины пульсаций выходного напряжения тахогенератора, при постоянной фиксированной частоте вращения тахогенератора обеспечивают с помощью подстроечных резисторов равенство амплитуд выходного напряжения по1 . Реверсивный бесконтактный та- хогенератор постоянного тока, содержащий первый электромеханический преобразователь , секции обмотки якоря которого подключены к ключам полупроводникового коммутатора, образуя выпрямительные ячейки, второй электромеханический преобразователь, вал которого связан механически с валом первого, его обмотка якоря подключена к цепи постоянного выходного на5 пряжения, второй электромеханический преобразователь выполнен с числом полюсов, обеспрчивающим равенство частоты выходного напряжения на его обмотке частоте основных пульсаций

0 выходного напряжения коммутатора, а амплитуду, равную амплитуде основных пульсаций, и Фазу, противоположную фазе основных пульсаций, отличающийся тем, что, с целью

5 снижения величины пульсаций выходного напряжения, первый и второй электромеханические преобразователи выполнены с возможностью генерирования напряжения треугольной формы.

0 .2. Тахогенератор по п. 1, о т - лич-аюшийся тем, что он снабжен подстроечными резисторами в количестве, равном числу секций обоих электромеханических преобразователей, каждый резистор подключен по5

0

5

0

следовательно к одной из секций.

3. Способ настройки реверсивного бесконтактного тахогенератора постоянного тока, в соответствии с которым ротор тахогенератора приводят во вращение с фиксированной частотой, поворачивают статор второго электромеханического преобразователя относительно статора первого, измеряют выходные напряжения фаз тахогенератора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения минимальной величины пульсаций выходного напряжения тахогенератора, при постоянной фиксированной частоте вращения тахогенератора обеспечивают с помощью подстроечных резисторов равенство амплитуд выходного напряжения по

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке реверсивных бесконтактных тахогенераторов постоянного тока. Целью изобретения является снижение величины пульсации выходного напряжения. Для этого выводные концы фаз обмотки первой синхронной машины подключены к первому выходному зажиму тахогенератора через введенные ключи коммутатора, средняя точка однофазной обмотки второй синхронной машины подключена ко второму выходному зажиму тахогенератора, причем начало однофазной обмотки подсоединено к средней точке первой фазы первой машины, а конец - к средней точке второй фазы первой синхронной машины. Фазы двухфазной обмотки первой синхронной машины включены в первые диагонали мостовых коммутаторов, выполненных на полупроводниковых ключах, а вторые диагонали подключены к первому выходному зажиму тахогенератора и выводам однофазной обмотки второй синхронной машины. Для исключения пульсаций выходного напряжения число витков полуфаз или фаз первой синхронной машины соотносится с числом витков полуфаз второй синхронной машины так, что амплитуда ЭДС полуфаз или фаз первой машины в 2 раза больше, чем амплитуда ЭДС полуфаз второй машины, ЭДС фаз обеих машин имеют треугольную форму, а зона коммутации фазных обмоток первой машины составляет 180 эл.град. При реализации способа настройки подключают средние точки фаз первой синхронной машины или выводы диагоналей мостовых коммутаторов ко второму выходному зажиму тахогенератора, устанавливают равенство амплитуд выходного напряжения порознь каждой из полуфаз с помощью подстроечных резисторов, подключают выводы однофазной обмотки второй синхронной машины к первому выходному зажиму тахогенератора, выравнивают амплитуды выходного напряжения каждой из полуфаз при постоянной фиксированной частоте, а также равенство их половине амплитуды выходного напряжения полуфаз, производят соответствующие соединения и поворачивают статор второй синхронной машины до тех пор, пока пульсация выходного напряжения тахогенератора не будет минимальной. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение может быть испооьзова- рознь каждой из выпрямительных яче- но при разработке и изготовлении ав- ек-, подключают выводы однофазной обмотки второго электромеханического преобразователя к первому выходному

тономных генераторов источников постоянного тока, имеющих малый уровень пульсаций выходного напряжения.

зажиму тахогенератора, при той же

зажиму тахогенератора, при той же

постоянной фиксированной частоте вращения тахогенератора обеспечивают с помощью подстроечных резисторов равенство амплитуд выходного напряжения порознь каждой из секций второго электромеханического преобразователя между собой, а также равенство их

С яллллг/ .rs jr jr fs j

Г

амплитуде основных пульсаций выходного напряжения выпрямительных ячеек, а поворот статора вторпго электромеханического преобразователя производят до положения, при котором пульсации выходного напряжения тахогенератора станут минимальными.

Риг.1 I

Ј

7® а

ив.

о

Фиг 2

К

а

IУ I

I Дгорщу фОяяжтЮ

&

Zph f

« (

а-. // /01 2

I Г7Тг/шЯ| I I 7 .