Электрическая машина постоянногоТОКА C ВЕНТильНО-МЕХАНичЕСКиМ КОММу-TATOPOM Советский патент 1981 года по МПК H02K13/14 

1

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к машинам постоянного тока с дополнительными устройствами для улучшения коммутации.

Известна электрическая машина с вентильно-механическим коммутатором (ВМК), содержашая механический коллектор, контактируюш,ие с ним группы плеток, подключенные к зажимам источника питания через управляемые полупроводниковые вентили, рассчитанные на полный ток ш,еточных бракетов. В этой машине коммутация осуществляется без дополнительных полюсов с помощью емкостных накопителей электрической энергии 1.

Недостатком такой машины является ее сложность.

Известна также электрическая машина с ВМК, содержащая основные щетки и вспомогательные, подключенные к соответствующим зажимам источника питания через управляемые вентили, и конденсатор, подключенный к управляемым вентилям, параллельно которому включена цепочка из последовательно соединенных управляемого вентиля, .вспомогательного источника и линейного дросселя 2.

Данная машина является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Недостатком ее является слол ность конструкции.

Целью изобретения является упрощение конструкции электрической машины.

Эта цель достигается тем, что между вентилем, подключенным к дополнительной щетке, и конденсатором включены два встречно-параллельно соединенных управляемых вентиля.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемой машины постоянного тока; на фиг. 2-диаграммы разрядного тока и напрял ения на конденсаторе; на фиг. 3 - диаграмма тока в коммутир -емой секции обмотки якоря.

Для упрощения изображена только одна щеточная группа и связанные с ней полупроводниковые элементы и коммутирующее устройство, подключенные к положительному зажиму источника. Остальные щеточные группы, число которых равно числу полюсов машины (2р), имеют аналогичную схему.

Машина содержит якорную обмотку 1, подключенную к механическому коллектору 2 с проводящими 3 и 4 и изолирующими 5-7 пластинами, контактирующие с ними группы щеток, каждая из которых состоит из основного контакта 8, подключенного непосредственно к зажиму источника питания, и двух вспомогательных щеток 9 и 10, связанных с тем же зажимом источника через управляемые вентили 11 и 12, необходимая иоследовательность включения и выключения которых обеспечивается коммутирующим устройством 13 и устройством 14 управления.

Коммутирующее устройство состоит из конденсатора 15 и включенного с ним последовательно реверсивного узла из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров 16 и 17. Для подзаряда коммутирующего конденсатора в переходных режимах в схеме применяется специальный контур, состоящий из тиристора 18, вспомогательного источника 19 питания и линейного дросселя 20.

При работе мащины скользящие контакты перемещаются по рабочей поверхности коллектора слева направо. В исходном состоянии ток нагрузки протекает от зажима источника питания через основной контакт 8, проводящую пластину 3, через обмотку 1 якоря и через соответствующие скользящие контакты, связанные с зажимом источника противоположной полярности. Все тиристоры заперты, конденсатор заряжен до папряжения f/o, полярность которого обозначена на фиг. 1 без скобок. В положении, при котором набегающий край основного контакта 8 продолжает контактировать с изолирующей пластиной 6, или в момент времени ti (фиг. 2) с устройства 14 подают управляющие сигналы на включение тиристора 16. При этом конденсатор 15 начинает разряжаться через секцию обмотки, связанную с пластинами 3 и 4 по контуру 15-16-10-4-секция,3-9-15. В момент /2 (фиг. 2) разрядный ток конденсатора tp достигает величины, приблизительно равной току в параллельной ветке обмотки якоря, а напряжение на конденсаторе меняет полярность и становится равным Ui. Устройство управления в этот момент включает ключевой тиристор 12, который «подхватывает разрядный ток конденсатора 15 и шунтирует коммутируемую секцию. Разрядный ток конденсатора уменьшается до нуля, а коммутирующий тиристор 16 запирается. Ток нагрузки протекает от зажима .источника питания по двум параллельным контурам-через ключевой тиристор 12, контакт 10, пластину 4 в обмотку якоря и через основной контакт 8 и пластину 3 в обмотку. Если в момент времени 4 разрядный ток конденсатора достигает значения тока ветви IB. как показано на фиг. 2, то после выключения тиристора 16 ток в коммутируемой секции становится равным нулю (фиг. 3).

По мере перехода набегающего края основного контакта 8 на проводящую пластину 4 уменьшается ток ключевого тиристора 12 и связанного с ним вспомогательного контакта 10 вследствие того, что часть тока

контакта 10 переходит в контакт 8. Переход вспомогательного контакта 10 с проводящей пластины 4 на изолирующую 7 осуществляется без искрения, так как проводящий контур 12, 10 при этом шунтируется низковольтным переходным сопротивлением основного контакта 8. Ключевой тиристор 12 выключается естественным образом, когда вспомогательный контакт 10 входит

в полное контактирование с изолирующей пластиной 7.

В момент времени ts (фиг. 2, 3) сбегающий край основного контакта 8 начинает переходить с проводящей пластины 3 на

изолирующую 6. В этот момент со схемы 14 управлепия подаются управляющие сигналы на включение ключевого тиристора 11, который совместно со вспомогательным контактом 9 образует шунтирующий контур

«перехватывающий ток основного контакта 8 в момент окончания контактирования его с проводящей пластиной 3. Таким образом устраняется искрение на сбегающем крае основного контакта. По истечении выдержки времени Атг, которая обеспечивается схемой 14, включается тиристор 17, подключающий конденсатор 15 к проводящему тиристору 11, разрядный ток конденсатора протекает по контуру 15-11-12-17-15.

В момент равенства разрядного тока конденсатора прямому току через тиристор 11 последний отключается, а ток, проходящий через тиристор 11, «перебрасывается в шунтирующий контур, образованный проводящими тиристорами 12 и 17 и конденсатором 15. По мере перезаряда конденсатора с момента 1з в коммутируемой секции, связанной с пластинами 3 и 4, продолжается процесс реверсирования тока, который заканчивается в момент 4 (фиг. 2, 3)). В это же время зарядный ток конденсатора 15 уменьшается до нуля, а тиристоры 12 и 17 выключаются. Дальше коммутационные процессы в схеме повторяются.

Формула изобретения

Электрическая машина постоянного тока

с вентильно-механическим коммутатором, содержащая механический коллектор с проводящими и изолирующими пластинами, контактирующие с ними разнополярные группы щеток, каждая из которых подключена

к одному зажиму источника питания и содержит основную и две расположенные по разные стороны от нее дополнительные щетки, подключенные к зажиму источника питания через управляемые вентили, и конденсатор, подключенный к управляемым вентилям, параллельно которому включена цепочка из последовательно соединенных управляемого вентиля, вспомогательного источника и линейного дросселя, отличаю щ а я с я тем, что, с целью упрощения