Устройство для моделирования коммутации электрических машин Советский патент 1980 года по МПК H01R43/12 H02K13/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОММУТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

1

rtSo6peTCHHe относится к области электрических коллекторных машин постоянного тока и может быть использовано для исследования процесса коммутации и испытания щеток.

Известно несколько устройств для испы тания щеток электрических машин и исследования коммутации. Наиболее щирокое распространение получили устройства для испытания щеток с короткозамкиутым коллектором. Применяются устройства, в которых пластины коллектора соединяются через одну, а щеточное перекрытие равно одному коллекторному деленню. Для исследования коммутации известиы также устройства с коллектором, коммутирующим катушку индуктивности. В указанных устройствах подвод тока от коллектора к катушке индуктивности осуществлялся через коллекторные кольца и щеточный токосъем. Щеточное перекрытие равнялось одной пластине коллектора, а в случае Щеточного перекрытия более одной коллекторной пластины, последние объединялись в группы короткозамыkaющими перемычками по несколько пластин подряд (I).

Эти устройства обладают существенным недостатком, так как нмеют всего одну коммутнрующую ветвь, в которую вводится дополнительный щеточный токосъем, иска жающий реальный процесс коммутации.

Известно и другое устройство, в котором катущка индуктивности выполнена вращающейся вместе с коллектором за счет чего исключен дополнительный токосъем от коллектора через контактные кольца. В этом устройстве величина индуктивности коммуto тируемой катущки мoжet регулироваться путем перемещения подвижного сердечника с помощью серводвигателя (2).

Однако в указанном yctpoйcтвe также имеется только одна электрнческая цепь, в которой происходит измеиение тока в проtsцессе коммутации.

Во всех описанных устройствах для испытания щеток и исследования коммутации отсутствует возможность индуктирования коммутирующей ЭДС в коммутируемой 20 цепи, которая компенснрует реактивную ЭДС как это осуществляется в реальных электрических мащинах. В некоторых устройствах напряжение, компенсирующее реактивную ЭДС коммутируемой цепи, под748602

водится искусственно от ггосто|3оннего источника тока. Это также приводит к изменению параметров цепи и искажению условий эксперимента.

Цель изобретений - наиболее точное физическое моделирование процесса коммутации на устройстве для исследования коммутации и испытания щеток.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено неподвижной магнитной системой, .охватывающей проводники, соединяющие катушки индуктивности с короткозамкнутыми группами, пластины коллектора, причем пластины коллектора соединены токопроводящими перемычками с шагом по коллектору Y, 2(g -f 1). Такое соединение исключает короткие замыкание между разнополярными щегками через короткозамыкающие перемычки, так как не менее чем по одной коллекторной пластине с каждой стороны находятся вне щеточного, перекрытия. При таком соединении образуется количество групп короткозамкнутых пластин,численно равное шагу короткозамкиутых перемычек по коллектору. В каждой группе замкнуто накоротко между собой Количество пластин,равное частйому от деления общего числа коллекторных пластин на количество групп. .. .

Группы коллекторных пластин соединены поочередно между собой через катушки индуктивности, выполняющие роль коммутируемых цепей, имитирующих секции якоря. Количество катушек численно равно количеству групп коллекторных пластин. При вращении коллектора коммутация, осуществляется в нескольких катушках одновременно, соединенных с коллекторными пластинами, находящимися под щетками, а протекание тока от анодных щеток к катодным осуществляется по двум параллельным веТвям, образуемым катушками индуктивности.

Таким образом обеспечивается полная аналогия процесса коммутации с реальной электрической машиной, имеющей одну пару щеткодержателей и две параллельные ветви обмотки якоря.

Повторение циклов коммутации в катушках индуктивности под щетками каждой полярности за один оборот коллектора равно количеству короткозамкнутых пластин в одной группе.

Для возбуждения коммутирующей ЭДС в коммутируемых цепях устройство имеет неподвижную магнитную систему, количество полюсов которой равно количеству циклов коммутации в катушках индуктивности за один оборот коллектора, т. е. числу коллекторных пластин в одной короткозамкнутой группе.

Магнитный поток системы охватывает Проводники tiertu катушек индуктивности и, при врящении устройства, индуцирует в коммутируемых цепях коммутирующую ЭДГ о течение периода коммутации. ,

Па фиг. I приведена конструкция предлагаемого устройств ив базе коллектора тягового двигателя; на фиг. 2 -- электрическая схема.

Устройство состоит из коллектора I, име5 югцего 348 коллекторных пластин.. Щеточное

перекрытие, при тангенциальном размере

щетки 25 мм, равно пяти коллекторным пла стинам. Пластины коллектора объединены

между собой в группы перемычками 2 с

шагом по коллектору равным 12-ти пластинам, образуя 12 групп короткозамкнутых

пластин. В каждой группе объединено 29

пластин.

Па электрической схеме (фиг. 2) сквозной нумерацией обозначень порядковые номера коллекторных пластин через 10 пластин. Печетными числами через одну коллекторную пластину обозначены пластины; входящие в группу соответствующую номеру.

Группы коллекторных пластин соединены между собой поочередно межгрупповыми 0 соединениями, имитирующими секции обмотки якоря электрической ма1цины. Устройство имеет 12 межгрупповых соединений, которые выполнены из медных изолированных проводников 3 (фиг. I), уложенных по два проводника в пазах пакета стали 4, манганиновых вставок 5, которые играют роль токоизмерительных. шунтов, и катушек индуктивности 6. Катушки индуктивности состоят из двух витков изолированного медного провода, размещенного в специальном 0 диске, охваченном с обеих сторон подвижными сердечникйми 7 с явно выраженными полюсами. Перемещением сердечников в аксиальном направлении изменяют зазвр между их полюсами, что позволяет регулировать величину индуктивности катушек. . Пакет стали охвачен неподвижным ярмом 8 с явнополюсной магнитной системой 9, имеющей 29 пар полюсов. Полюса на схеме фиг. 2 имеют порядковые комера с 1-го по 58-ой. При питании катушек полюсов р током, создается магнитное поле возбуждающее коммутирующую ЭДС в цепи коммутируемых катушек индуктивности.

Предлагаемое устройство обеспечивает протекание процесса коммутации также, как это происходит в реальной, электрической s машине. В отличие от существующих специальных anrtapaTOB для исследования коммутации, в данном устройстве, при щеточном перекрытиянескольких коллекторных пластин, коммутируется одновременно столько же катушек индуктивности. Электрическая цепь между, анодной и катодной щетками имеет две Параллельные ветви и имеется возможность, возбуждать коммутируюгцую ЭДС в коммутируемых цепях. Таким образом полностью моделируется процесс ;коммутации реальных э лектрических машин.

В отличие от электрических машин, на которых также возможно провеле1ше исследований связанных с коммутацией, в данном

учтройстве отсутствует поле якоря, влияние магнитной системы статора и т. д. Таким |)()ра.)пм устраняютси посторонние факторы, нлияющие на процесс коммутации, значение которых трудно оценить. Имеется возможность в широких пределах регулировать величину коммутирующей ЭДС и индуктивности коммутируемых катушек, а также измерять все электрические величины, характеризующие процесс коммутации.

Предлагаемое устройство может найти применение в научно-исследовательских работах по изучению явлений процессов коммутации коллекторных машин, при разработке приборов для оценки качества коммутации электрических манжн, для оценки коммутирующей способности щеток и других исследований и испытаний, а также для контроля качества щеток в условиях производства.

Формула изобретения

Устройство для моделирования коммутации электрических машин, содержащее

вращающийся коллектор, короткозамкнутые группы пластин которого подключены к катушкам индуктивности, отличающееся тем, что, с целью более полного моделирования процесса коммутации за счет учета в„аияния коммутирующей ЭДС оно снабжено неподвижной магнитной полюсной системой, охватывающей проводники, соединяющие катушки индуктивности с короткозамкнутыми группами пластин коллектора, причем пластины коллектора соединены токопроводящими перемычками с шагом по коллектору:

к 2(Ь+),

где Ьш-ширина щетки, Ъ - коллекторное деление.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

748602