Аппарат для исследования коммутации коллекторных электрических машин

Аппарат для исследования коммутации коллекторных электрических машин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

б, олиоте:а М Ь А

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03. 05.76 (21) 2354901/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.08.78.Бюллетень № 29 (45) Дата опубликования описания Оа.оЬ. щ, (11) 618822 (51) М. Кл.

Н 02 К 13/14

Государственный комитет

Совета Министров CCCP оо делам изобретений н открытий (53) УДК 621.313. . 2 (088. 8) Л. В. Ванкевич, А. Л. Ванкевич и Л. Е. Токарь (72) Авторы изобретения

Краматорский индустриальный институт (71) Заявитель (54) АППАРАТ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КОММУТАЦИИ

КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Изобретение относится к области электрических машин и может быть использовано для исследования коммутации коллекторных машин постоянного и переменного тока, а также машин с вентильно-механической коммутацией.

Известен аппарат для исследования коммутации коллекторных электрических машин, содержащий вал с закрепленными на нем коммутирующими элементами, моделирующими коллекторные пластины, щеткодержатели со щетками, элемент, моделирующий коммутирующую секцию с датчиками для подключения измерительных устройств, обмоток и сопротивлений, устройство для подключения источника питания и щеток к элементам, моделирующим ком мутирующие секции машины (1) .

Недостаток данного аппарата — ограниченная область применения, поскольку он не позволяет исследовать коммутацию в нескольких параллельных ветвях, установить зависимость процесса коммутации от толщины изоляции между коллекторными пластинами.

Известен также аппарат для исследования коммутации коллекторных электрических машин, содержащий вал с закрепленными на нем коммутирующими элементами, моделирующими коллекторные пластины, дистанционные прокладки, щеткодержатели со щетками, элементы, моделирующие ком мутирующие секции машины с датчиками для подключения измерительных устройств, устройство для подключения источника питания и щеток к элементам, моделирующим коммутирующие секции, ком мутирующие элементы, выполненные в виде набора программных дисков, состоящих из обода, укрепленного на валу, и токопроводящих колец с вырезами, закрепленных на ободах и изолированных от него, при этом вырезы колец равномерно расположены по окружности и заполнены электроизоляционным материалом, диски, подключенные к одному полюсу источника, соединены между собой, и половина дисков установлена на валу с возможностью проворота (2) .

Данный аппарат является наиболее близким по решаемой задаче и технической сущности к изобретению, Недостатки его состоят в больших габаритах и малой точности регулировки.

Целью изобретения является повышение точности регулировки и уменьшение габаzs ритон аппарата.

618822

Поставленная цель достигается за счет того, что вырезы выполнены с обеих сторон каждого из токопроводящих колец, причем вырезы на одной стороне кольца смещены относительно вырезов на другой стороне кольца на длину выреза, а другая половина программных дисков, соединенных с разными полюсами источника, укреплена неподвижно на валу. На дистанционной прокладке может быть установлено червячное колесо, соединенное с откидным червячным 10 устройством, состоящим из червяка, стоек, подшипников и ручки.

На фиг. 1 изображен аппарат для исследования коммутации коллекторных электрических машин, обший вид; на фиг. 2 — программный диск в трех проекциях; на фиг. 3разрез А — А на фиг. 1, откидное червячное устройство для проворота дисков; Ila фиг. 4 — схема программы коммутации; на фиг. 5 — - соединение программных дисков в параллель; на фиг. 6 — развертка про- 20 граммных дисков, пояснгиощая работу аппарата.

На валу 1 помещены коммутирующие элементы, выполненные в виде програ.;D ных дисков 2 — 5, каждый из которых состоит из обода 6, насаженного на вал 1, и коль«а 7 с вырезами а с обеих сторон, выполненного из токопроводящего материала и закрепленного на изоляционном ободе 6. Вырезы кольца 7 равномерно расположены Ilo окружности и заполнены электроизоляционным материалом. Вырезы левой части смещены на длину выреза относительно вырс зов правой части.

Количество программных дисков зависит от числа параллельных цепей якоря. Так, при наличии двух параллельных цепей программных дисков необходимо четыре. Устройство всех программных диско» одинаково.

Количество вырезов на кольцах 7 определяется количеством коллекторны х пластин коллектора машины, коммутацию которой 40 нужно нсс. ц.довать.

Между программными дисками помещены дистанционные прокладки 8, Справа и слева от набора коммутируюших элементов

2 — 5 помещены опорные шайбы 9, 10. Дис45 ки закреплены на валу гайкой 11. Программные диски 4, 5 установлены на валу неподвижно, а диски 2, 3 — с возможностью проворота и жестко связаны между собой, например, при помощи шпильки. Между дисками 2, 3 установлено червячное колесо 12 и откидной червяк 13, закрепленный в неподвижной 14 и подвижной 15 стойках.

Вал 1 с набором программных дисков

2 — 5 размешен в стойках с подшипниками

16, 17 и соединен муфтой 18 с двигателем

19 для регулирования скорости в пределах, 55 необходимых для обеспечения реального процесса коммутации. На опоре 20 размешены щеткодер>катели со щетками 21 — 32. Программные диски 2, 4, 3, 5 через шеткодер>катели со гцетками 21 — 32 соединены 6о между собой в параллель либо последовательно. На фиг. 5 показано соединение в параллель дисков 2 и 4 через пары шеткодержателей со щетками 21 — 27, 22 — 28, 23 — 29, а на фиг. 6 приведено последовательное соединение тех же дисков.

Так как программные диски вращаются, то коммутация осушествляется двумя комплектами щеток, из которых один постоянно контактирует с кольцами (щетки 22, 25, 28, 31), а второй комплект щеток (21, 27, 23, 29, 24,, 30, 26, 32) соединяется с кольцами через выступы по установленной программе (например, на фиг. 4).

Электрическая коллекторная м ашина, коммутацию которой необходимо исследовать, представляется в виде элементов 1 и

1I, моделирующих коммутирующие секции исследуемой машины, соединенные с моделпрованными параллельными цепями 111 и

IV якоря (фиг. 4). С целью сокращения в дальнейшем будем использовать вместо термина элементы I и II, моделируюшие коммутируюшие секции исследуемой машины, более короткий термин — коммутируюm»e секции.

KoMìóTèðóþIöHå секции снабжены регист рирующей аппаратурой (например, осциллографом, измеряющим изменение тока коммутирующей секции, проходящего через ш унт, ЭДС коммутации посредством катушки М).

Схему моделируемой машины присоединяют к аппарату для исследования коммутации в точках Е, F, G, Н (фиг. 4) . К точке Е присоединяются щетки 21, 27, к точке F — щетки 23, 29 и т. д. Элементы исследуемых контуров располагаются таким образом, чтобы отсутствовали взаимоиндуктивные связи, не существующие в реальной машине.

Напряжение подводится к щеткам 22, 28 (плюс) и к щеткам 25, 31 через регулировочный резистор 33 (минус). Все программные диски устанавливаются одинаково.

Для настройки аппарат имеет м ерные деления на боковых поверхностях дисков 3, 4 и дистанционной прокладке 8 между ними.

Аппарат работает следующим образом.

К собранному контуру с коммутирующими секциями 1 и Il и моделированными параллельными цепями III и 1V якоря, »меющему измерительную аппаратуру, подсоединяются щеткодержатели со щетками B точках

Е, F, G, Н. К щеткам 22, 28 подводится напряжение (плюс), а к щеткам 25, 31 подводится через регулировочный резистор

33 отрицательный потенциал (фиг. 4). На этой же фигуре указаны щетки, ooüåäèíåíные в параллель. Щетки 22, 28 и 25, 31 постоянно соединены с соответствующими кольцами, гцетки ?1, 27 и 24, 30, а также шетки 23, 29 и 26, 32 скользят по выступам колец и соединяк>тся с соответствующими кольцами согласно программе на фиг. 4.

На схеме фиг. 4(в виде однополюсных ру618822

Фориула изобретения бильников) указаны все щетки. Программа начинается с положения А, в котором щетки 21, 27 и 24, 30 включены. Все програмные диски (фиг. 2) подключены так, чтобы осуществить программу, показанную на фиг. 4, 6.

Когда щетки касаются токопроводящих выступов колец в, они замыкают соответствующую цепь схемы (фиг. 4). В программе крестиками указаны положения, при которых щетки касаются выступов, а пустые клетки означают, что щетка в этом положении полностью касается изоляции (разомкнута) .

Слева от положений программы цифр 21, 27, 24, 30, 23, 29, 26, 32 указывают положения щеток. На фиг. 6 (так же, как и по программе на фиг. 4) видно, например, что при вращении вала 1 с программными дисками в положении А щетки 21, 27 и 24, 30 включены, а щетки 23, 29 и 26, 32 выключен ы. В положении В щетки 21, 27, 24, 30 еще остаются включенными, а щетки 23, 29 и 26, 32 уже включены и т. д. Каждому положению соответствует поворот дисков апп а рата на полови ну длины вы рез а.

Последовательное включение и отключение щеток в зависимости от положения колец и отображено в виде программы (фиг. 4).

Включив двигатель 19 и задав нужную скорость, по включенным приборам исследуют процесс коммутации, протекающий по следующим этапам:

1. Щетки 21, 27 и 24, 30 касаются выступов (положение А), ток идет по часовой стрелке через ком мутируюшие секции I, параллельную цепь якоря IV, щетки 24, 30, установочный резистор ЗЗ на минус и одновременно против часовой стрелки через параллельную цепь III, коммутирующую секцию 11, щегки 24, ЗО, регулировочный резистор 33 на минус.

2. Включаются щетки 23, 29 и 26, 32, а щетки 21, 27, 24, 30 еше остаются включенными (положение В). Включение щеток 23, 29 и 26, 32 осуществляет замыкание коммутирующих секций I и II, и в них протекает ток коммутации. Направление тока в параллельных цепях III u IV якоря сохраняется.

3. Щетки 21, 27 и 24, ЗО отключаются, и ток в коммутирующих секциях I и II реверсируется при сохранении направления тока в параллельных цепях III u IV.

В дальнейшем цикл повторяется по программе фиг. 4.

В рассмотренном случае исследуется коммутация одновременно в двух параллельных цепях, моделирующих реальный процесс коммутации электрической машины. Таким же способом исследуется коммутация в п параллельных цепях, но в этом случае на вал I необходимо соответственно добавить программные диски.

Для исследования коммутации в параллельных цепях при соблюдении соотношений перекрытия коллекторных пластин и величины межламельной изоляции различного типа машин необходимо программные диски 2, 3 сместить на валу на угол а.

Смещение дисков 2, 3 на некоторый угол и относительно неподвижных дисков 4, 5

5 вызовет уменьшение эквивалентного расстояния изоляции а на величину, пропорциональную углу а. (фиг. 5). Из фиг. 5 видно, что когда а = О, эквивалентная изоляция за счет работы дисков 2 и 4 в параллель равна а (а, = к). Если же диск 2 сместить на валу на угол n = в, то в этом случае а, = О. Таким образом, изменяя угол а, можно изменять эквивалентную ширину изоляции и одновременно ширину выступа (мо-, делирующего собой коллекторную пластину)

Это позволяет исследовать коммутацию в функции толщины изоляции между коллекторными пластинами, а также настраивать и исследовать процессы коммутации серии электрических машин.

На основании исследования коммутации и функции толщины изоляции можно не только судить о характере процесса коммутации, но и выбрать наиболее эффективную толщину межламельной изоляции коллектора.

У машин с вентильно-механической комм тацией изоляция между коллекторными у пластинами достигает особенно большой величины. Поэтому при исследовании коммутации последних целесообразно применять не только параллельное включение програмз0 мных дисков, но и последовательное. Если при параллельном соединении дисков эквивалентное расстояние изоляции а, уменьшается, то при последовательном соединении оно увеличивается.

При исследовании коммутации при посто35 янном размере толщины изоляции межд

1 коллекторными пластинами, когда а, = и, параллельные программные диски могут быть откл 1о че н ы.

Настройка производится при ослаблен40 ной гайке 11 за счет специального устрой. ства для проворота (фиг. 1). Оно представляет собой червячное колесо 12, которое сцепляется с червяком 13. После осуществления поворота (поворачиваются одновре45 менно диски 2 и 3, жестко связанные между собой) на необходимый угол а все диски зажимаются гайкой 11, а червячное устройство опускается, за счет чего происходит расцспление с червячным колесом 12.

Аппарат имеет небольшие габариты и благодаря укреплению части дисков на валу

- более точную регулировку.

1. Аппарат для исследования коммутации коллекторных электрических машин, содержащий вал с закрепленными на нем коммутирующими элементами, моделирующими коллекторные пластины, дистанционные про60 кладки, щеткодержатели со щетками, элемен618822 иг. 2 ты, моделируюшие коммутируемые секции машины с датчиками для подключения измерительных устройств, устройство для подключения источника питания и щеток к элементам, моделируюшим коммутируемые секции, коммутирующие элементы выполненные в виде набора программных дисков, состоящих из обода, укрепленного на валу, и токопроводящих колец с вырезами, закрепленных на ободах и изолированных от него, при этом вырезы колец равномерно расположены по окружности и заполнены электроизоляционным материалом, диски, подключенные к одному полюсу источника, соединены между собой, а одна половина дисков установлена на валу с возможностью проворота, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулировки и уменьшения габаритов, вырезы выполнены с обеих сторон каждого из токопроводяших колец, причем вырезы на одной стороне кольца смсшсны относительно вырезов на другой стороне кольца на длину выреза, а другая половина программных дисков, соединенных с разными полюсами источника, укреплена неподвижно на валу.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, ITo на дистанционной прокладке установлено червячное колесо, соединенное с откидным червячным устройством, состоящим из червяка, стоек и ручки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Карасева М. Ф. и др. Оптимальная коммутация машин постоянного тока. «Транспорт». 1967, с. 43 — 45.

2. Авторское свидетельство СССР

Ло 523491, кл. Н 02 К 13/14, 1973.

6i8822

1 I I I I I I I I I I I I! I I I I I! I

lz 1A !д1с1ю1Я le I с !ю !л la Ic !ю !Л la lc Is IA la !с !Ю1Л lglC I

Фиг. b

Редактор В. Фельдман

Заказ 4271/45

11,НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2I

22

24

27

28

j0

Jf

Составитель В. Никаноров

Техред О. Луговая Корректор Н. Яцемирская

Тираж 892 Поди ясное