Способ улучшения коммутации коллекторных электрических машин

Способ улучшения коммутации коллекторных электрических машин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1ш 547003

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Соввтскик

Социалистичвскик

Республик (61) Дополнительное к авт. Свид-ву (22) Заявлено 17.04.73 (21) 1905953/07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Ои1 бликоваио 15.02.77. Бюллетень ¹ 6 (51) М. Кл.- Н 02К 23 36

Государственный комитат

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (») УДК 621.313.2 (088.8) Дата опубликования описания 15.03.77 (72) Авторы изобретения

В. В. Фетисов и В. Е. Егоров

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт имени М. И. Калинина (71) Заявитель (54) СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ КОММУТАЦИИ

КОЛЛЕКТОРНЪ|Х ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании и производстве коллекторных электрических машин.

Известен способ улучшения коммутации коллекторных машин введением в зону коммутации коммутирующего потока с помощью специальных обмоток (1). Однако при этом имеют место большие тепловые потери в обмотке и низкий к. п. д.

Известен также способ улучшения коммутации посредством замыкания секций дополнительной демпферной обмотки при входе их в зону коммутации и размыкания по выходе (2). Й коллекторной машине при применении этого способа замыкание и размыкание секций демпферной обмотки осуществляется при помощи дополнительного (вспомогательного) щеточно-коллекторного аппарата.

Моменты времени размыкания и замыкания демпферных секций жестко заданы положением щеток на вспомогательном коллекторе и не зависят от физических процессов, протекающих в демпферной секции, что неизбежно влечет за собой появление токов недокоммутации или токов от поля главных полюсов.

Наличие этих токов приводит к дополнительным потерям в демпферных секциях и вспомогательном щеточно-коллекторном аппарате.

Для уменьшения потерь энергии в демпферной обмотке и вспомогательном коммутаторе по предлагаемому способу секции демпферной оомотки размыкают в момент реверса тока в них, т. е. когда ток в них равен нулю.

5 На фиг. 1 изображен вариант исполнения машины, реализующей описываемый способ, замыкание и размыкание секций п демпферной обмотки в которой осуществляется дополнительным коммутатором, изображенным ус10 ловно в виде ключей; на фиг. 2 — электрическая схема; на фиг. 3 — диаграммы индукции

В(/), тока секций основной обмотки i (t), коммутирующей э.д.с. е,, реактивной э.д.с, е„, небалансной э.д. с. Ле, сигнала управления ключом дополнительного коммутатора 1 ;(t) и тока демпферной секции i (i). 1Лндукция

B (t)» ток секции 41 изображены для двух режимов: прямолинейный — пунктирная линия li ус оренный — сплошная линия.

20 В пазы 1 коллекторной электрической машины уложена основная и демпферная обмотка. Основная Оомотка сОстОит из катушек

2, содержащих секции 3. Секции 3 подключены к основному коллектору 4 и коммутируются щеткой 5. Демпферная обмотка состоит из секций 6, которые подключены к ключам 7 дополнительного коммутатора 8. Замыкаются ключи 7 по сигналу с блока управления 9.

Размыкаются ключи 7 в момент равенства

30 тОка в них И1лю.

547003

3

Во время работы машины катушки 2 основной обмотки и секции 6 демпферной обмотки поочередно проходят зону коммутации, где ток 4(t) секций 3 меняется за время коммутации от + „до — i При входе в зону коммутации катушки 2 основной обмотки и секции 6 демпферной обмотки, лежащей в тех же пазах, 1To и рассматриваемая коммутируемая катушка 2, на ключ 7, соответствующий рассматриваемой демпферной секции 6, подается сигнал управления Уу(t) с блока управления 9. Ключ 7 замыкает рассматриваемую демпферную секцию 6.

Для обеспечения нормального режима работы машина, работающая двигателем, настраивается на ускоренную коммутацию и машина, работающая генератором, — на зам едл енную.

Рассмотрим работу машины в двигательном режиме (фиг. 3). 11ри ускоренной коммутации коммутирующая э.д. с. е„больше реактивной э.д. с. е„. Из этого следует, что небалансная э.д. с. Ле совпадает по направлению с коммутирующей. Под действием небалансной э. д. с. возникает демпферный ток д(t).

Демпферная секция запасает энергию. 1 ак как сопротивление демпферного контура мало, то Ле практически гасится за счет демпфирующего воздействия демпферного контура. Напряжение на концах коммутируемой секции поддерживается автоматически приблизительно равным нулю при 0(t(Tp, т. е. во время основного этапа коммутации. На завершающем этапе коммутации при Т,( (t(T„. возможны следующие два предельных режима тока коммутируемой секции:

a) со ступенью малого тока 4„(t); б) с током перекоммутации i< (t).

В первом случае е„падает до нуля, а е„ приводит к дальнейшему увеличению тока

i„,(t), Во втором случае величина е, остается без изменения и при размыкании секции 3 основной обмотки 2 с остаточным током Ai, энергия, связанная с disap трансформируется в демпферную секцию 6. В ней и происходит скачок тока Л „„суммарное же потокосцепление паза практически не меняется. Далее при t) T„ демпферная секция входит в зону главного полюса противоположной полярности. Индукция В(t) меняет свой знак. В контуре демпферной секции наводится э.д.с. е по знаку противоположная i (t).

Демпферная секция работает в двигательном режиме и отдает запасенную энергию на вал электрической машины. Ток iä(/) быстро спадает до нуля. Ключ 7 дополнительного коммутатора размыкает демпферную секцию.

Прп дальнейшем движении в зоне главных

20 )5

35 полюсов демпферная секция 6 остается разомкнутой.

Как было указано выше, из-за неустойчивости (нестабильности) щеточного контакта, геометрической и магнитной несимметрии машины конец коммутации, достижение тока в коммутируемой секции величины тока параллельной ветви наступает с некоторым разоросом во времени 5t. В то же время, как следует пз конструкции и принципа работы машины (2) момент размыкания демпферных секций определяется положением щеток на дополнительном коллекторе.

Таким образом, размыкание демпферных секций практически всегда будет осуществляться с остаточным демпферным током.

Энергия, связанная с этим демпферным током, будет выделяться в виде тепла в демпферных секциях и на дополнительном коллекторе. В предлагаемом же способе эта энергия в каждом коммутационном цикле будет возвращаться на вал машины.

Применение предлагаемого способа улучшения коммутации позволяет существенно повысить допустимую величину реактивной э.д.с., а это, в свою очередь, дает возможность повысить следующие технико-экономические показатели: увеличение предельной мощности крупных коллекторных машин; увеличение мощности высокооборотных машин постоянного тока; создание коллекторных машин переменного тока для средств электрической тяги; зна бдительное увеличение перегрузочной clloсобпости; снижение диаметра якоря и увеличение длины машины (i.pîñêòíûå двигатели).

Формула изооретения

Способ улучшения коммутации коллекторных электрических машин посредством замыкания секций дополнительной демпферной обмотки при входе их в зону коммутации и размыкания по выходе из нее при помощи дополнительного коммутатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения потерь энергии в демпферной обмотке и вспомогательном коммутаторе, размыкание секций демпферной обмотки производят в момент реверса тока в них.

Источники информации, принятые при экспертизе:

l. М. И. Рабинович, И. Г. Шубов. «Проектирование машин постоянного тока», 1967.

2. Патент Германии № 378383, кл. 21d 30, 1923 (прототип) .

547003

Составитель А. Трепутнева

Техрсд T. Гревцова

Редактор И. Шейкин

Корректор О. Тюрина

Типография, Ilp. CclII) IloI33, 2

Заказ 336/!3 Изд. ¹ !89 Тираж 899 Подписиос

ЦНИИПИ Государственного когиитста Совета Министров СССР по делаги изобретений и открытий

113035. Москва, )1(-35, Раугиская иаб., д 4/5