Устройство для улучшения коммутации коллекторных машин постоянного тока Советский патент 1981 года по МПК H02K13/14 

1

Изобретение относится к устройствам для улучшения коммутации широкорегулируе1 щх коллекторных машин постоянного тока, питаемых от статических преобразователей, и может быть использовано, например, в электроприводах постоянного тока прокатных станов, металлорежущих станков и т. п.

Известно устройство для улучшения коммутации коллекторных машин постоянного тока, содержащее реверсивный датчик тока в якорной цепи и датчик частоты вращения, подключенные ко входам множительного устройства, которое подключено выходом через функциональный преобразователь и управляемый источник постоянного тока к дополнительной обмотке добавочных полюсов.

Такое устройство способствует обеспечению допустимого уровня искрения на коллекторе широкорегулируемых коллекторных машин постоянного тока, работающих при переменной токовой нагрузке и питаемых постоянным током 1 .

Однако при питании машин от статических преобразователей уровень искрения становится недопустимо большим вследствие значительных пульсаций тока якоря, и, следовательно, требуются дополнительные средства для компенсации переменной составляющей реактивной ЭДС машины.

Известно устройство для улучшения коммутации коллекторных машин постоянного тока, питаелмх от статических преобразователей, в котором обеспечивается компенсация переменной

10 составляю1дей реактивной ЭДС.

Устройство содержит электрический мост, образованный основной обмоткой добавочных полюсов, катушкой индук15тивности, емкостью и регулируемым активным сопротивлением, а также дополнительную обмотку добавочных полюсов, включенную в выходную диагональ моста, образованную средней точкой цепи, состоящей из основной об20мотки добавочных полюсов и катушки индуктивности, а также дополнительным выводом регулируемого сопротивления 2 .

25

Одним из недостатков известного устройства является ручное регулирование уровня искрения на коллекторе, причем автоматизацию этого процесса регулирования при таком техническом

30 решении трудно осуществить.

Вследствие этого такое устройства не может быть исЛользовано без су- ; Щественной переработки при переменной токовой нагрузке и при переменной частоте вращения. Кроме того, компенсация реактивной ЭДС является недостаточной, так как не учитывается постоянная составляющая реактивной ЭДС машины.

Наиболее близким к предлагаемому йо технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для улучшения коммутации коллекторных машин постоянного тока, содержащее дополнительную обмотку добавочных полюсо.в, управляемый источник питания, управляемый коммутатор, датчик частоты вращения и датчик переменной составляющей тока якоря. Управляемый источник питания содержит реверсивный регулируемый усилитель и множительное устройство. Коммутатор подключен входом к выходу датчика переменной составляющей тока якоря и выходом к одному управляющему входу источника. Источник подключен другим управляющим входом к выходу датчика частоты вращения. К источнику подключена упомянутая обмотка 3.

Однако использование Этого устройства в широкорегулируемых коллекторных машинах с переменной токовой нагрузкой не обеспечивает возможность получения допустимого уровня искрени на коллекторе машины. Причина заключается в том, что не учитываются некоторые составляющие реактивной ЭДС, например, постоянная составляющая, пропорциональная постоянной составляющей тока якоря и ЭДС взаимоиндукции обусловленная изменением тока в соседних короткозамкнутых секциях.

Целью изобретения является снижение уровня искрения на коллекторе путем уменьшения нескомпенсированной реактивной ЭДС машины.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для улучшения коммутации коллекторных машин постоянного тока, содержащее дополнительную обмотку добавочных полюсов, управляемый источник питания, подключенный к упомянутой обмотке, и управляемый коммутатор, подключенный выходом к управляющему входу источника, введено не менее трех индукционных датчиков и датчик положения якоря с запускающим устройством, катушечные обмотки индукционных датчиков выполнены с шириной, равной шагу обмотки якоря и уложены в соответствующие открытые аксиальные пазы наконечников двух соседних добавочных полюсов, индукционные датчики подключены ко входам коммутатора, а датчик положения якбря подключен к управлякнцему входу коммутатора.

Расположением катушечных обмоток индукционных датчиков в соответству;кжаих открытых аксиальных пазах наконечников двух соседних добавочных полюсов и выполнением этих обмоток с шириной, равной шагу обмотки якоря, обеспечивается идентичность формы и - размеров катушечных обмоток с формой и размерами секций обмотки якоря, а также минимально допустимое удаление соответствующей катушечной обмотки от коммутируемой секции обмотки якоря. Вследствие этого обеспечивается

оптимальная магнитная связь индукционных датчиков с коммутируемыми | екциями обмотки якоря. Кроме того, сигналы, снимаемые с индукционных датчиков, вследствие селективного

5 подключения последних через коммутатор к источнику, обеспечиваемого датчиком положения якоря и запускающим устройством, воспроизводят всю кривую реактивной ЭДС с достаточной точностью. Таким образом, ЭДС, представляющая собой интегральную сумму сигналов, снимаемых с индукционных датчиков, максимально близка к реактивной ЭДС по форме и амплитуде и, следовательно, ток питания дополнительной обмотки добавочных полюсов пропорционален текущему значению амплитуды реактивной ЭДС. Таким образом, магнитный поток добавочных полюсов

изменяется пропорционально изменению

амплитуды реактивной ЭДС, обеспечивая тем самым более полную компенсацию реактивной ЭДС машины, т.е. уменьшение нескомпенсированной реактивной ЭДС.

- На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства для улучшения коммутации; на фиг. 2 - коллекторная машина постоянного тока, в ко.торую встроено предлагаемое устройство, общий вид.

Управляемый источник 1 питания выполнен, например, в виде последовательно включенных формирователя управляющих сигналов и реверсивного

е усилителя постоянного тока (на чертеже не показаны). Источник 1 подключен к дополнительной обмотке 2 добавоч-. ных полюсов.

К управляющему входу источника 1

Q подключен управляемый безынерционный

коммутатор 3. К управляющему входу ,

коммутатора 3 подключен датчик 4 по Сложения якоря, снабженный запускакндим

устройством 5. Ко входам коммутатора

е 3 подключены индукционные датчики 6, которые выполнены в виде катушечных обмоток. Ширина катушечной обмотки равна шагу обмотки якоря. Обмотки уложены в соответствующие открытые аксиальные пазы, выполненные в накоО нечниках двух соседних добавочных . полюсов 7 и 8. Каждая обмотка выполнена из нескольких витков тонкого медного Провода для увеличения коэффициента передачи реактивной ЭДС. Ко5 личес2во датчиков выбрано, например. равным трем, из условия обеспечения допустимого уровня искрения на коллекторе при технологичности конструк ции . Предлагаемое устройство работает следуклцим образом. По выходному сигналу запускающего устройства 5, вырабатываемому в момент прохождения пазовых частей зада ной коммутируемой секции обмотки якоря под пазовыми частями катушечно обмотки соответствующего датчика 6, датчик 4 включает коммутатор 3 на .прием.сигнала с упомянутого датчика ,&. При этом обеспечивается оптимальная магнитная связь датчика б с заданной коммутируемой секцией. Длительность включенного состояния коммутатора 3 значительно меньше промежутка времени, за который коммутируемая секция обмотки якоря проходит расстояние между расположенными на одном наконечнике пазовыми частями . катушечных обмоток двух соседних дат чиков б. Таким образом, при прохожде нии заданной коммутируемой секции под наконечниками полюсов 7 и 8 проходит поочередное подключение датчиков 6 к источнику 1. Сигнал, снимаемый с каждого из датчиков 6, воспроизводит определенный участок кривой реактивной ЭДС, а совместно упомянутые сигналы воспроизводят всю кривую реактивной ЭДС. Эти сигналы поступаю через коммутатор 3 на вход источника 1 и осуществляют при помощи последне го управление током, питающим обмотку 2 добавочных полюсов, в соответст ВИИ с текущим значением амплитуды реактивной ЭДС. Предлагаемое устройство для улучшения коммутации, обеспечивает, вследствие уменьшения нескомпенсированной реактивной ЭДС мёоиины, снижение искрения на коллекторе. Формула изобретения Устройство для улучшения -коммутации коллекторных машин постоянного тока, содержащее дополнительную обмотку добавочных полюсов, управляемый источник питания, подключенный к упомянутой обмотке, и управляемый коммутатор, подключенный выходом ко входу источника, отличающеес я тем, что, с целью снижения уровня искрения на коллекторе путем уменьшения нескомпенсированной реактивной ЭДС машины, в устройство введено не менее трех подключенных ко , входам коммутатора индукционных датчиков, катушечные обмотки которых : выполнены с шириной, равной шагу обмотки якоря, и уложены в соответствующие открытые аксиальные пазы наконечников двух соседних добавочных полюсов, и датчик положения якоря с запускающим устройством, подключенн.ый к управляющему входу коммутатора. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе ; 1.Авторское свидетельство СССР 248048, кл. Н 02 К 13/14, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР № 438081, кл. Н 02 К 13/14, 1970. 3.Авторское свидетельство СССР № 458926, кл. Н 02 К 13/14, 1973 (прототип). .