Электромашинный усилитель Советский патент 1983 года по МПК H02K13/14 H02K23/20 

(54) ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано для создания электромашинных. усилителей (ЭМУ) ударной мощности.

Известны и широко применяются ЭМУ с поперечным полем, которые содержат якорь с двумя комплектами щеток по продольной и поперечной осям. Щетки по поперечной оси замкнуты, а по продольной соединены последовательно с компенсационной обмоткой, обмоткой дополните л полюсов и подключены к нагрузке. На статоре расположены обмотки управления, компенсационная обмотка и обмотка дополнительных яолюсов 1. ,.

Недостатки заключаются в малом быстродействии и невозможности использования его в качестве генератора импульсной ударной мощности.

Наиболее близким к предлагаемому является электромашинный усилитель, содержащий якорь, индуктор, коллектор с проводящими и изолирующими пластинами, щетки с включенными вентилями. Вентильная коммутация выполня.ется на неуправляемом или управляемых вентилях. Такое устройство наряду с улучшением коммутации, значи-. тельно повышает быстродействие 2.

Недостаток зтого устройства состоит в том, что оно не может формировать импульсы энергии от нулевого значения напряжения продолжительноетью в один оборот и более. Если же применить для этой цели управляемые вентили, значительно возрастает постоянная времени. Кроме того, это устройство сложно и ненадежно.

10

Цель изобретения - расширение функ

циональных возможностей ЭМУ и улуч- шение-коммутации и.надежности.

,В соответствии с этой целью созда15ется импульсный электромашинный усилитель, который мог бы формировать заранее как малые, так и большие по мощности импульсы.

Поставленная цель достигается тем,

20 что злектромашинный усилитель,содер;жащий якорь с обмоткой, индуктор, коллектор с проводящими и изолирующими пластинами и щетки с включенными электрическими вентилями по про25дольной и поперечной осям машины, снабжен токосъемным кольцом, подсоелинейным к обмотке якоря с установленной на нем щеткой, и коммутационным аппаратом управления, включе1130ным последовательно с указанной щет- . кой и щетками, расположенными по продольной оси машины. Расширение функциональных возможностей йроисходит за счет того, что ЭМУ используется для создания электромашинных усилителей импульсной энв гии. Эти импульсы могут регулировать ся в больших пределах и применяться для различных целей Улучшение коммутации и упрощение конструкции, а также повышениенадеж ности достигается за счет применения кольца, соединенного с обмоткой якоря и помещенной щеткой. Применение .кольца устраняет-по продольной оси один комплект щеток с вентилями, раз гружает коллектор на 50% наг эузки, а это, в свою очередь, упрощает конструкцию, повышает надежность и улуч шает коммутацию на коллекторе. Наличие кольца обеспечивает приложение напряжения к кольцу, начиная от нулевого значения, и дает возможность отключить нагрузку при нулевом значении напряжения. На фиг. 1 изображена схема предла гаемого ЭМУ; на фиг. 2 - изменение ЭДС на выходе машины за один оборот, ЭМУ состоит из якоря 1, индуктора состоящего из комплекта обмоток 2 .управления, дополнительных полюсов 3 Компенсационной обмотки 4, шунтирую™ щего.управляемого резистора 5. Якорь состоит из. обмотки б, подсоединенной к коллектору 7, состоящему из проводящих, пластин 8 и изоляционных пластин 9, На коллекторе установлены ком плекты щёток 10 и 11 на поперечной оси А-А комплект щеток 12 по продольной оси Б-Б, состоящие каждая из двух частей. Все щетки имеют шири ну толщины изоляции 9 между коллекторными пластинами. Комплекты щеток 10 и 11 соединены мелшу собой через вентили 13 и 14, а комплект ще ток 12 - через вентили 15 и 16. Все вентили могут быть управляемыми или неуправляемыми. На валу якоря помимо коллектора устанавливается кольцо 17 которое изолировано от корпуса. Это кольцо соединено с обмоткой якоря в точке 18, На кольце установлены щетки 19. Все щетки имеют малое удельнее сопротивление. Последовательно, со,щеткой 19 включен коммутирующий аппарат 20, подключающий на.грузку 21 Управление коммутирующим аппаратом, а также вентилями осуществляется от датчика. 22 управления, ЭМУ приводится в работу приводом двигателя 23. Управляющие обмотки 2 создают необходимое магнитное поле. Поперечная создает магнит нее поле реакции якоря, и в результа те по продольной оси.наводится наибольшая электродвижущая сила, При вращении якоря точка 18 перемещается по окружности якоря. Когда она находится вверху (по продольной оси Б-Б), на выходе между клеммами 24 и 25 коммутирующего аппарата 25 через щетки 12-16 и 19 величина ЭДС равна нулю. В этот момент включается коммутирующий аппарат 20.. Включение происходит при нулевом токе. Так как якорь вращается, и вместе с ним вращается кольцо, на нагрузке возникает ток, который быстро растет и за полоборота кольца, достигает максимума, а затем снижается. .Когда точка 18 достигает верхнего положения, напряжение на выходе равно нулю и коммутирующий аппарат отключается. При помощи обмоток управления, а также задающей устанавливается характер изменения ЭДС, ее максимум (фиг. 2), длина фронта. На нагрузку подается один или несколько -импульсов энергии. Датчик управления настраивается на один или серию импульсов. Так- как ЭМУ.работает в возбужденном состоянии, нагружение на нагрузку подается быстро и один импульс происходит за один оборот. Наличие вентильной механической коммутации, а также кольца, формирующего импульс обеспечивает эффективное получение ударных импульсов мощности. Во время работы двухполюсной машины в якоре действуют две параллельные цепи (от точки 18): правая и левая. Первые полуобороты ток правой цепи больше, чем лево.й. При расположении точки 18 внизу (по продольной оси) токи параллельных цепей уравниваются, а затем ток левой цепи становится больше тока правой цепи, а их сумма уменьшаетсяпо мере вращения и приближения точки 18 к верхнему положению продольной оси. В этом физический процесс предложенного усилителя также резко отличается от известных ЭМУ. Токи в параллельных ветвях распределяются обр1атно пропорционально сопротивлениям этих цепей. За один оборот эквивалентный ток обеих ветвей одинаков, Если использовать в схеме управляемые вентили, формировать возможно самые различные импульсы ударной мощности. Рассматриваемый ЭМУ ударной импульсной мощности способен давать импульсы энергии для самых различных отраслей техники. Кинетическая энергия, запасенная маховыми массами агрегата, преобразуется в электромагнитную энергию в течение одного или даже части одного оборота.. Функциональные возможности предлагаемого ЭМУ расширены за счет использования его в качестве регулируемого генератора импульсной ударной мощности. ЭМУ может работать в качестве усилителя (при использовании двух комплектов щеток на коллекторе по продольной и поперечной оси) и в на