Устройство для улучшения коммутации коллекторных машин постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02K13/14 

Изобретение относится к электро машиностроению, в частности к средствам улучшения процесса коммутации коллекторных э.пектрических машин 5 постоянного тока с регулированием частоты вращения за счет изменения напряжения на якоре при постоянстве потока возбуждения и управлении потоком возбуждения при постоянстве 10

ЭДС якоря Мс1ШИНЫ.

Известны устройства для улучшения коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока, содержащие регулируемый источник постоянного 5 тока для управления током дополнительных полюсов, датчики в якорной цепи машины, датчики частоты вращения и другие элементы по функциональному назначению l. - 20

В этих устройствах регулирование потока дополнительных полюсов осуществляется в функции тока якоря, частоты вращения, величины магнитного потока и других величин. Имея 25 сложную конструкцию и низкую надежность работы, устройства обладают, невысокими показателями по точности управления в статических и динамических режимах.30

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для улучшения коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока, которое управляет потоком дополнительных полюсов как по разности напряжений между сбегающим и набегающим краями щетки, так и по изменению нагрузочного тока. Устройство содержит регулирующий усилитель, подключенный к обмотке дополнительных полюсов, задатчик и датчик якорного тока машины, датчик напряжения между сбегающим и набегающим краями щетки, а также сумматоры 2,

Существенным недостатком этого устройства является то, что оно имеет значительную инерционность и низкую статическую точность при настройке дополнительных полюсов. Значительная инерционность, вызванаая запаздыванием регулирующего усилителя и постоянной времени обмотки дополнительных полюсов, определяет низкое быстродействие в переходных процессах при управлении потоком дополнительных полюсов. Низкая же статическая точность при настройке дополнительных полюсов определается тем, что известное устройство по существу представляет собой регулятор прямого действия и не имеет обратной отрицательной связи ни по одному из выходных параметров регулирующего усилителя.

Цель изобретения - повышение быстродействия в переходных процессах и статической точности при регулировании потока дополнительных полюсов коллекторных электрических машин постоянного тока.

Указанная цель достигается тем, что устройство для улучшения коммутации коллекторных машин постоянного тока, содержсцдее управляемый усилитель мощности, подключенный к обмотке дополнительных полюсов, элементы для управления усилителем мощности, снабжено усилителем напряжения с пропорционально-интегральным законом изменения выходного напряжения и отрицательной обратной связью по выходному напряжению дополнительных полюсов.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство состоит из управляемого усилителя 1 мощности, регулирующего ток в обмотке 2 дополнительных полюсов.коллекторной электрической машины 3 постоянного тока. Ко входу управляемого усилителя 1 мощности подключен выход усилителя напряжения 4, который за счет охвата его цепочкой, состоящей из емкости 5 и резистора б, обладает свойствами пропорционально-интегрального регулятора. В качестве усилителя напряжения может быть применен операционный усилитель. Входная цепь усилителя напряжения, содержащая резисторы 7 и 8, подключена к якорной цепи машины 3 через управляющие элементы 9. На вход усилителя 4 напряжения через резистор 10 подается сигнал отрицательной обратной связи по напряжению дополнительных полюсов.

Усилитель 1 мощности настраивается таким образом, что при прямолинейной коммутации, когда сигнал с элементов управления 9, характеризующих величину добавочного тока при ускоренной или замедленной коммутации, равен нулю, усилитель 1 мощности обепечивает начальный ток, соответствующий настройке дополнительных полюсов на середину зоны безыскровой работы. При изменении характера коммутаций изменяется сигнал с управляющих элементов 9, например, бесконтакного датчика, который через резистор 7 и 8 подается во входную цепь усилителя напряжения. Пропорциональная и интегральные составляющие усиленного сигнала подаются на вход усилителя 1 мощности, и регулирование тока дополнительных полюсов последним происходит до тех пор, пока не обеспечится их автоматическая настройка на работу машины в середине безыскровой зоны. Введение интегральной составляющей в закон изменения выходного напряжения усилителя напряжения сводит ошибку в регулировании тока дополнительных полюсов в статическом режиме к нулевому значению. Быстродействие в переходных процессах установки соответствующего тока

5 дополнительных полюсов при отсутствии обратной связи по напряжению дополнительных полюсов и усилителя напряжения определяется постоянными времени дополнительных полюсов и усилителя мощности. Придание усилителю напряжения пропорционально-интегральных свойств и введение отрицательной обратной связи по напряжению дополнительных полюсов приводит к существенному снижению результирующей постоянной времени, а следовате.пьно, и к повышению быстродействия, что объясняется форсированным изменением выходного напряжения усилителя напряжения и компенсацией запаздывания,

0 вносимого усилителем мощности и дополнительными полюсами.

Формула изобретения

Устройство для улучш иия коммутации коллекторных мал1ин постопнно1 го тока, содержащее управляемый усилитель мощности, подключенный к

обмотке дополнительных полюсов, и

управляющие элементы в якорной цепи, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия в переходных процессах и статической точности при настройке дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны, оно снабжено усилителем напряжения с пропорциональным законом изменения выхопного напряжения и отрицательной обратной связью по напряжению дополнительных полюсов, вход которого присоединен к управляющему элементу в якорной цепи машины, а выход подключен ко входу управляемого усилителя мощности.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 248048, кл. Н 02 К 13/14, 1967.

2.Патент ФРГ 1200930, кл. 21 d 28, 1965.