Аппарат для исследования коммутации коллекторных электрических машин Советский патент 1978 года по МПК H02K13/14 

Поставленная цель достигается за счет того, что вырезы выполнены с обеих сторон каждого из токопроводящих колец, причем вырезы на одной стороне кольца смещены относительно вырезов на другой стороне кольца на длину выреза, а другая половина программных дисков, соединенных с разными полюсами источника, укреплена неподвижно на валу. На дистанционной прокладке может быть установлено червячное олесо, соединенное с откидным червячным устройством, состоящим из червяка, стоек, подшипников и ручки.

На фиг. 1 изображен аппарат для исследования коммутации коллекторных электрических машин, общий вид; на фиг. 2 - программный диск в трех проекциях; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1, откидное червячное устройство для проворота дисков; на фиг. 4 - схема програ.ммы коммутации; на фиг. 5 - соединение программнь х дисков в параллель; на фиг. 6 - развертка программных дисков, поясняющая работу аппарата.

На валу 1 помещены коммутирую1дие эледменты, выполненные в виде програ.м.иных дисков 2-5, каждый из которых состоит из обода 6, насаженного на вал 1, и кольца 7 с вырезами а с обеих сторон, БЫГЮ; ненното из токопроводящего материала и закрепленного на изоляционном ободе 6. Вырезы кольца 7 равномерно расиолол ены но окружности и заполнены электроизоляционным материалом. Вырезы левой части смещены на длину выреза относительно вырезов правой части.

Количество программных дисков зависит от числа параллельных цепей якоря. Так, при наличии двух параллельных цепей программных дисков необходимо четыре. Устройство всел программных дисков одинаково.

Количество вырезов на кольцах 7 определяется количеством коллекторных пластин кол-лектора машины, коммутацию которой нужно исследовать.

Между программными дисками помещены дистанционные прокладки 8. Справа и слева от набора коммутирующих элементов 2-5 помещены опорные шайбы 9, 10. Диски закреплены на валу гайкой 11. Программные диски 4, 5 установлеггы на валу неподвижно, а диски 2, 3 - с возможностью проворота и жестко связаны м.ежду собой, например, при помощи щпильки. Между дисками 2, 3 установлено червячное колесо 12 и откидной червяк 13, закрепленный в неподвижной 14 и подвижной 15 стойках.

Вал 1 с набором программных дисков 2-5 размещен в стойках с подщипниками 16, 17 и соединен муфтой 18 с двигателем 19 для регулирования скорости в пределах, необходнмых для обеспечения реального процесса коммутации. На опоре 20 размещены щеткодержатели со щетками . Программные диски 2, 4, 3, 5 через щеткодержатели со щетками 21-32 соединены

между собой в параллель либо последовательно. На фиг. 5 показано соединение в параллель дисков 2 и 4 через пары щеткодержателей со щетками 21-27, 22-28,

23-29, а на фиг. 6 нриведено последовательное соединение тех же дисков.

Так как программные диски вращаются, то коммутация осуществляется двумя комплектами щеток, из которых один постоянно контактирует с кольцами (щетки 22, 25,

0 28, 31), а второй комплект щеток (21, 27, 23, 29, 24, 30, 26, 32) соединяется с кольцами через выступы по установленной программе (например, на фиг. 4).

Электрическая коллекторная мащина, ко.ммутацию которой необходимо исследовать, представляется в виде элементов I и II, моделирующих коммутирующие секции исследуемой машины, соединенные с моделированными параллельными цепями 111 и IV якоря (фиг. 4). С целью сокращения

0 в дальнейщем будем использовать вместо термина элементы I и И, моделирующие коммутирующие секции исследуемой машины, более короткий термин - коммутирующие секции.

5 Коммутирующие секции снабжены регистрирующей аппаратурой (например, осциллографом, -измеряющим изменение тока коммутирующей секции, проходящего через 1иунт, ЭДС коммутации посредством катущки М).

0Схему моделируемой мащины присоединяют к аппарату для исследования коммутации в точках Е, F, G, Н (фиг. 4). К точке Е присоединяются щетки 21, 27, к точке F - щетки 23, 29 и т. д. Элементы исследуемых контуров располагаются таким образом, чтобы отсутствовали взаимоиндуктивные связи, не существующие в реальной машине.

Напряжение подводится к щеткам 22, 28 (плюс) и к щеткам 25, 31 через регулировочный резистор 33 (минус). Все программные диски устанавливаются одинаково.

Для настройки аппарат имеет мерные

деления на боковых поверхностях дисков 3,

4 и дистанционной прокладке 8 между ними.

Аппарат работает следующим образом.

К собранному контуру с коммутирующими секциями I и II и моделированными параллельными цепями III и IV якоря, имеющему измерительную аппаратуру, подсоединяются щеткодержатели со щетками в точках

0 Е, F, G, Н. К щеткам 22, 28 подводится напряжение (плюс), а к щеткам 25, 31 подводится через регулировочный резистор 33 отрицательный потенциал (фиг. 4). На этой же фигуре указаны щетки, объединенные в параллель. Щетки 22, 28 и 25, 31 постоянно соединены с соответствующими кольцами, щетки ,21, 27 и 24, 30, а также щетки 23, 29 и 26, 32 скользят по выступам колец и соединяются с соответствующими чольцами согласно программе на фиг. 4.

0 На схеме фиг. 4(в виде однополюсных рубильников) указаны все щетки. Программа начинается с положения А, в котором щетки 21, 27 и 24, 30 включены. Все програмные диски (фиг. 2) подключены так, чтобы осуществить программу, показанную на фиг. 4, 6.

Когда щетки касаются токопроводящих выступов колец в, они замыкают соответствующую цепь схемы (фиг. 4). В профамме крестиками указаны положения, при которых щетки касаются выступов, а пустые клетки означают, что щетка в этом положении полностью касается изоляции (разомкнута). Слева от положений программы цифр 21, 27, 24, 30, 23, 29, 26, 32 указывают положения щеток. На фиг. 6 (так же, как и по программе на фиг. 4) видно, например, что при вращении вала 1 с программными дисками в положении А щетки 21, 27 и 24, 30 включены, а щетки 23, 29 и 26, 32 выключены. В положении В щетки 21, 27, 24, 30 еще остаются включенными, а щетки 23, 29 и 26, 32 уже включены и т. д. Каждому положению соответствует поворот дисков аппарата на половину длины выреза.

Последовательное включение и отключение щеток в зависимости от положения колец и отображено в виде программы (фиг. 4).

Включив двигатель 19 и задав нужную скорость, по включенным приборам исследуют процесс коммутации, протекающий по следующим этапам:

1.Щетки 21, 27 и 24, 30 касаются выступов (положение Л), ток идет по часовой стрелке через коммутирующие секции I, параллельную цепь якоря IV, щетки 24, 30, установочный резистор 33 на минус и одновременно против часовой стрелки через параллельную цепь III, коммутирующею секцию II, щетки 24, 30, регулировочный резистор 33 на минус.

2.Включаются щетки 23, 29 и 26, 32, а щетки 21, 27, 24, 30 еще остаются включенными (положение В). Включение щеток 23, 29 и 26, 32 осуществляет замыкание коммутирующих секций I и II , и в них протекает ток коммутации. Направление тока в параллельных цепях П1 и IV якоря сохраняется.

3.Щетки 21, 27 и 24, 30 отключаются, и ток в коммутирующих секциях I и II реверсируется при сохранении направления тока в параллельных цепях III и IV.

В дальнейше.м цикл повторяется по программе фиг. 4.

В рассмотренном случае исследуется коммутация одновременно в двух параллельных цепях, моделирующих реальный процесс коммутации электрической машины. Таким же способом исследуется коммутация в п параллельных цепях, но в этом случае на вал I необходимо соответственно добавить программные диски.

Для исследования коммутации в паралл&тьных цепях при соблюдении соотнощений перекрытия коллекторных плйстин и величины межламельной изоляции раатичного

типа мащин необходимо программные диски 2, 3 сместить на валу на угол а.

Смещение дисков 2, 3 на некоторый угол а относительно неподвижных дисков 4, 5

вызовет уменьщение эквивалентного расстояния изоляции Од на величину, пропорциональную углу U. (фиг. 5). Из фиг. 5 видно, что когда а О, эквивалентная изоляция за счет работы дисков 2 и 4 в параллель равна а (аз «). Если же диск 2 сместить на валу на угол а в, то в этом случае а 0. Таким образом, изменяя угол а, можно изменять эквивалентную щирину изоляции и одновременно щирину выступа (мо-. делирующего собой коллекторную пластину.)

Это позволяет исследовать коммутацию в функции толщины изоляции между коллекторными пластинами, а также настраивать и исследовать процессы коммутации серии электрических машин.

На-основании исследования коммутации

и функции толщины изоляции можно не только судить о характере процесса коммутации, но и выбрать наиболее эффективную толщину межламельной изоляции коллектора.

У машин с вентильно-механической коммутацией изоляция между коллекторными пластинами достигает особенно большой величины. Поэтому при исследовании коммутации последних целесообразно применять не только параллельное включение программных дисков, но и последовательное. Если при параллельном соединении дисков эквивалентное расстояние изоляции а уменьшается, то при последовательном соединении оно увеличивается.

При исследовании коммутации при постоянном размере толщины изоляции между коллекторными пластинами, когда а, а, параллельные программные диски могут быть отключены.

Настройка производится при ослабленной гайке 11 за счет специального устройства для проворота (фиг. 1). Оно представляет собой червячное колесо 12, которое сцепляется с червяком 13. После осуществления поворота (поворачиваются одновременно диски 2 и 3, жестко связанные между собой) на необходимый угол а все диски зажимаются гайкой 11, а червячное устройство опускается, за счет чего происходит расцепление с червячным колесом 12.

Аппарат имеет небольшие габариты и благодаря укреплению части дисков на валу более точную регулировку.

Формула изобретения

1. Аппарат для исследования коммутации коллекторных электрических машин, содержа1ций вал с закрепленными на нем коммутирующи.ми элементами, моделирующими коллекторные пластины, дистанционные прокладки, щеткодержатели со щетками, элементы, моделирующие ком1мутируемые секции машины с датчиками для подключения измерительных устройств, устройство для подклю чения источника питания и щеток к элементам, моделирующим коммутируемые секции, коммутирующие элементы выполненные в виде набора программных дисков, состоящих из обода, укрепленного на валу, и токопроводящих колец с вырезами, закрепленных на обедах и изолированных от него, при этом вырезы колец равномерно расположены по окружности и заполнены электроизоляционным материалом, диски, подключенные к одному полюсу источника, соединены между собой, а одна половина дисков установлена на валу с возможностью проворота, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулировки и уменьшения габаритов, вырезы выполнены с обеих сторон каждого из токопроводящих ко21 22 23 24 25 26 27 28 23 30 31 32

20

fuz.i

15 лец, причем вырезы на одной стороне кольца c.MCineHbi относительно вырезов на другой стороне кольца на длину выреза, а другая половина программных дисков, соединенных с разными полюсами источника, укреплена неподвижно на валу. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что на дистанционной прокладке установлено червячное колесо, соединенное с откидным червячным устройством, состоящим из червяка, стоек и ручки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Карасева М. Ф. и др. Оптимальная коммутация машин постоянного тока. «Транспорт. 1967, с. 43-45. 2.Авторское свидетельство СССР № 523491, кл. Н 02 К 13/14, 1973.

г/

oCi 27

26

32.

M

-e-9Kn

I { I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

ll7l/llS|cljblIS с IpMlB Cl

I 1 I I I I I I I I I I I 1 I I I I 1 1 I I I I I

32

Фиг. 6