Машина постоянного тока Советский патент 1992 года по МПК H02K13/00 

Pin.. /

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для совмеще- ния положения щеток с физической нейтралью в коллекторных электрических машинах с целью улучшения коммутации и предупреждения возникновения кругового огня на коллекторе при нагрузке.

Известна машина постоянного тока с традиционной установкой щеток на физическую нейтраль в которой положение физической нейтрали определяется посредством амперметра, присоединенного последовательно к зажимам цепи якоря. Для этого в электрической машине при независимом возбуждении, номинальной нагрузке якоря и постоянной частоте его вращения передвигают щетки относительно оси машины до тех пор, пока амперметр не покажет минимальную величину тока якоря. Именно это положение щеток и будет соответствовать положению физической нейтрали.

К недостаткам такого решения следует отнести невозможность точной установки щеток на нейтраль, так как при малых углах сдвига щеток с нейтрали минимальная величина тока якоря практически не изменяется. Причина этого заключается в том, что нет явно выраженного минимума в зависимости кривой тока якоря от угла поворота щеток.

Известна машина постоянного тока с устройством для определения физической нейтрали, представляющее собой пару вспомогательных щеток, установленных на цилиндрической поверхности коллектора и зафиксированных симметрично относительно геометрической нейтрали. Вспомогательные щетки выполняют роль индикаторов, поскольку измеренное на них напряжение определяет степень удаления рабочих щеток от физической нейтрали. Минимальное значение напряжения на вспомогательных щетках-индикаторах, получаемое при перемещении рабочих щеток относительно оси машины, соответствует положению физической нейтрали.

Определение положения физической нейтрали с использованием вспомогательных щеток не может обеспечить точности установки щеток на нейтраль. К недостаткам данного решения необходимо отнести то, что при измерении разности потенциалов на коллекторе на их значение большую роль оказывает контактное сопротивление (щетка - политура коллектора), которое не является постоянной величиной, а зависит от многих факторов (например, от степени притертости щеток, вибрации машины). Следовательно мы не можем получить истинное значение сигнала, чтобы определить положение физической нейтрали.

Цель изобретения - повышение точности определения положения физической нейтрали, что необходимо для обеспечения возможности автоматической установки 5 щеток в процессе работы коллекторной электрической машины.

Поставленная цель достигается тем, что в машине постоянного тока устройство определения положения физической нейтрали

0 содержит пару элементов-индикаторов, элементы-индикаторы выполнены в виде тангенциально намагниченных постоянных магнитов, расположенных по окружности якоря диаметрально относительно ее цент5 ра и установленных с возможностью вращения по окружности якоря.

В предлагаемом решении выполнение индикаторов в виде постоянных магнитов, которые всегда занимают положение, соот0 ветствующее наименьшему магнитному сопротивлению, позволяет бесконтактным методом определить положение физической нейтрали и тем самым избежать влияния нестабильных параметров контактных

5 сопротивлений на определение положения физической нейтрали, позволяет повысить точность установки на нейтраль, так как магнит обладает высокой магнитной чувствительностью. Таким образом, предлагаемое

0 решение с высокой степенью точности позволяет определить положение физической нейтрали машины постоянного тока.

На фиг. 1 изображена принципиальная конструкция предлагаемой машины посто5 янного тока с устройством для определения положения физической нейтрали; на фиг. 2 и 3 - установка устройства в машине, вариант,

Предлагаемое устройство для опреде0 ления положения физической нейтрали (фиг. 1) расположено с торцовой поверхности полюсов 1 коллекторной электрической машины и представляет собой тонкое кольцо 2, выполненное из немагнитного матери5 ала. Кольцо 2 имеет возможность поворота относительно оси машины благодаря роликам 3. Ролики 3 установлены на пластине 4, которая закреплена на полюсах 1 электрической машины. Диаметр кольца 2 незначи0 тельно больше диаметра якоря 5. В кольце 2 относительно его центра диаметрально расположены пазы 6, в которых и установлены элементы-индикаторы в виде постоян- ных магнитов 7, намагниченных в

5 тангенциальном направлении.

Физическая нейтраль определяется как линия, перпендикулярная силовым линиям результирующего магнитного поля машины, где индукция в воздушном зазоре 0 , и характеризует пространственное расположение результирующего поля, образованного в процессе взаимодействия магнитных полей полюсов 1 и якоря 5 электрической машины. Принцип работы предложенного устройства состоит в том, что под влиянием результирующего поля на разноименные полюса постоянных магнитов 7 начинают действовать силы отталкивания со стороны полюсов 1 до тех пор, пока сила отталкивания полюсов одной полярности (магнит - полюс) не уравновесится с силой отталкивания полюсов другой полярности. Эти силы и приводят во вращение тонкое кольцо 2 относительно оси машины пока постоянные магниты 7 не установятся на положение физической нейтрали. Постоянные магниты 7 непрерывно отслеживают положение физической нейтрали, что позволяет в дальнейшем автоматизировать процесс установок щеток на физическую нейтраль с целью достижения минимальной реактивной ЭДС в коммутируемой секции и

0

5

0

обеспечения, тем самым, оптимальной коммутации.

Следовательно, использование машины постоянного тока с данным устройством позволит повысить точность установки положения физической нейтрали и обеспечит возможность автоматической настройки щеток на физическую нейтраль. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Машина постоянного тока, содержащая якорь, явнополюсную систему возбуждения и индикатор положения физической нейтрали, отличающаяся тем, что, с целью улучшения коммутации путем повышения точности определения физической нейтрали, индикатор выполнен в виде кольца, в диаметрально противоположных сторонах которого закреплена пара тангенциально намагниченных постоянных магнитов, кольцо установлено на торцах полюсов с возможностью вращения относительно оси машины.

Машина постоянного тока. Использование для совмещения положения щеток с фи- зической нейтралью в коллекторных электрических машинах. Сущность: в устройстве положение физической нейтрали определяется индикаторами, выполненными из постоянных магнитов 7, расположенными в кольце 2. диаметрально в окружности, концентричной окружности сердечника якоря 5, и имеющими возможность перемещения по этой окружности под действием магнитного поля. 3 ил.