Устройство для улучшения коммутации коллекторной электрической машины постоянного тока Советский патент 1990 года по МПК H02K13/14 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к средствам улучшения коммутации коллекторных электрических машин с регулируемой в широких пределах частотой вращения.

Цель изобретения - повышение надежности устройства при питании якорной цепи машины от тиристорного преобразователя.

На фиг. 1 показана общая электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - блок-схема схемы управления; на фиг. 3 - диаграммы токов, напряжений и сигналов управления в различных элементах схемы устройства..

Устройство содержит регулируемый источник 1 питания (РИП), подключенный к обмотке 2 дополнительных полюсов, вход которого соед(/Гнен с выходом схемы 3 управления.

РИП 1 содержит три трансформатора 4-6 тока, первичные обмотки которых связывают зажимы питающей сети с зажимами

перемблного тока тиристорного преобразователя 7 якорной цепи электрической маши- ны 8. В состав РИП 1 входят также шунтирующее устройство (ШУ) 9 и неуправляемый трехфазный мостовой выпрямитель 10, зажимы переменного тока которого подключаются одновременно к вторичным об- мот.кам трансформаторов тока и к катодам тиристоров 11-13 трех ветвей ШУ 9, включенным по схеме треугольника, в котором каждая зетвь состоит из включенных последовательно тиристора и резисторов 14-16. Схема управления представляет собой систему импульсно-фазового управления, состоящую из трех формирователей 17-19- импульсов синхронизирующего напряжения (), формирователя 20 синхронизирующих импульсов (ФСИ), генератора 21 пилообразного напряжения (ГПН), нуль- органа (НО) 22, тригера (Т}23, формрователя 24 длительности импульсов (ФДИ), выходного устройства (ВУ)25, представлявшие го

сл

с

о

о

собой усилитель импульсов м импульсный трансформатор, вторичные обмотки которого подключены к управляющим электродам тиристоров ШУ 9. В ггредлагаемой схеме управления в качестве сигнала управтюния, который поступает на вход Н022, используется сигнал с выхода тахогенератора. Однако в общем случае сигнал управления может учитывать не только /-зменение скорости электрической машины, но и другие параметры, характеризующие процессы коммутации,

Устройство работает следующим образом.

При работе электрической машины фазным напряжениям Ua, Ui; и Uc (фиг. За) питающей сетм, соответствуют переменные токи 1а, 1ь и 1с (фиг, 35) фаз пфисторного преобразователя 7, которые с помощью трансформаторов тока и выпрямителя 10 преобразуются в постоянный ток д обмотки дополнительных полюсов. Если шунтирующее устройство 9 отключено, т.е. тиристоры 11-13 заперты, и коэффициент трансформа- ции трансформаторов тока равен единице, то в обмотке дополнительных полюсов протекает ток, равный току якоря

Ig я igl.

Рассмотрим особенности процесса регулирования тока в обмотке дополнительных полюсов с помощью шунтирующего устройства 9. Сигналы на выходе формирователей изображены на диаграммах сигналами U17-U19 (сриг. Зв - фиг. Зд), которые получаются преобразованием напряжений вторичных обмоток трансформаторов 4-6 тока с помощью пороговых элементов. Синхронизирующие импульсы с выхода ФСИ 20 управляют генератором 21 пилообразного напряжения, зыходной сигнал 1121 которого сравнивается с сигналом Uy управления на входе нуль-органа 22 (фиг. Зж), В момент равенства указанных напряжений подается сигнал на выходе ФД1/1 24, в результате чего на управляющих электродах всех тиристоров 11-13, появляются сиг- налы управления. Момент открытия тиристоров ШУ 9 определяется углом ау управления, диапазон изменения которого от нуля до 60 электрических градусов завысит от величины сигнала Uy управления, изменяющегося в пределах O-Uyi (фмг. Зж). Токи щу тиристоров ШУ 9 и в токи д oOtvioTKe 2 дополнительных полюсов представлены на диаграммах фиг. 3м и фиг. Зк.

Например, в момекп времени t2, когда подаются сигналы U24 управления нэ все тиристоры 11-13, включается только тирм- стор 11, шунтирующий резистором 14 вторичные обмотки трансформаторов 4 и 5 тока. Ток i 11 шунтирующего контура определяется соотношением активных резисторов 14(R14) и обмотки 2(R2) по формуле

lli gi R2/(R2 + R14),(1)

где Igi - ток дополнительных полюсов при отключенном шунтирующем устройстве.

При протекании тока In через шунтирующий контур ток обмотки 2 уменьшается до

значения 1д2 (фиг. Зк). В момент времени ta ток 1ь уменьшается до нуля в фазе В, а ток 1с фазы С нарастает, в результате чего тиристор 11 отключается, а ток дополнительных полюсов увеличивается до значения Igi. В

момент времени t4 вновь подаются управляющие импульсы U24 на ШУ9, при этом включаются тиристоры 11 и 12, шунтирующие с помощ,ью резисторов 14 и 15 трансформаторы 4 и б тока (фиг. Зи). Ток шу на интервале

времени (ts - t4) меньше, чем на интервале времени (ts - t2), так как в первом случае шунтирующее сопротивление вдвое больше. В момент времени ts ШУ 9 вновь отключается, а ток дополнительных полюсов

увеличивается.

Таким образом, благодаря периодическому подключению шунтирующего устройства к трансформаторам тока и плавному регулированию угла «у среднее значение

тока Ig может изменяться от максимальной величины Igi до любого заданного минимального значения (вплоть до нуля). В качестве примера на фиг. 3л показана диаграмма тока в обмотке 2 при максимальном эффекте шунтирования ( 0). Из формулы (1) следует, что диапазон изменения тока д, т.е. степень ослабления магнитного потока дополнительных полюсов, определяется соотношением резисторов 14-16 и Rgn.

Формула изобретения Устройство для улучшения коммутации коллекторной электрической машины постоянного тока, содержащее подключенный

к обмотке якоря регулируемый источник питания, входы которого соединены с выходами первичных обмоток трансформаторов тока, подключенный к обмотке добавочного полюса, выпрямительный блок, вход которого подключен к вторичным обмоткам трансформаторов тока, отличающее- с я тем, что. с целью повышения надежности, оно снабжено шунтирующим устройст-. вом со схемой управления, подключенным к

выходам вторичных обмоток трансформаторов тока и выполненным из последовательно включенных резисторов и тиристоров, а схема управления представляет собой систему импульсно-фазового управления, состоящую из формирователей синхронизирующего напряжения, входы которых связаны с вторичными обмотками трансформаторов тока, а выходы подключены к суммирующему входу нуль-органа через формирователь синхронизирующих импульсов и генератор пилообразного напряжения, второй вход

которого соединен с тахогенератором. установленным на валу машины, выход нуль- органа соединен с управляющими электродами тиристоров шунтирующего устройства через триггер, формирователь продолжительности импульсов и выходные устройства.

71

-V-4

. 2Е1

«

аЩс,2 1

F I

/

/J

ft

.

д

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в коллекторных электрических машинах. Цель изобретения - повышение надежности путем улучшения коммутации при питании якорной цепи машины от тиристорного преобразователя. В источнике питания обмотки дополнительных полюсов от трансформаторов тока, включенных в цепи питания преобразователя, предусмотрено шунтирующее устройство, управляемое в функции скорости машины. 3 ил.

ГУ

J

/7

ет ет

iKiuaaaaacneiua

2 L

аппвипддтдгяЛ f

у

Л