Электромашинный усилитель
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советски к
Соззиалкстичесиик
Республик (и 738О55
В (1
Ъ. Я вв р.: (61) Дополнительное к авт, свил-ву (И)М. Кл.
Н 02 К 13/14
Н 02 К 23/20 (22) Заявлено 25.03.76 (2l ) 2338644/24-07 с присоединением заявки №
Гасударственный комитет (23) Приоритет
СССР но делвзе изобретений и открытий
Опубликовано 30.05.80. бюллетень №20
Дата опубликования описания 30.05.80 (53) УДК 621.313. .291(088.8) (72) Авторы изобретения
Л. В. Ванкевич и Л. E. Токарь (7 ) Заяsитель(54) ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
l Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано для создания электромашинных усилителей (ЭМУ).
В настоящее время известны и широко применяются ЭМУ (1) с поперечным .. полем. Эти ЭМУ содержат якорь с двуI мя комплектами щеток по поперечной и продольной осам. Шетки по поперечной оси замкнуты, а щетки по продольной
10 оси соединены последовательно с компенсационной обмоткой, обмоткой дополнительных полюсов и подключены к нагрузке. з5
Известен также электромашинный усилитель (2), содержащий якорь, индуктор, щетки по продольной и поперечной осям, причем щетки по поперечной оси выполнены каждая в виде двух частей, а части противолежащих щеток соединены между собой. По решаемой задаче и технической сущности это устройство наиболее близко к изобретению.
Недостатком известных ЭМУ явля-, ется малое быстродействие. Увеличение быстродействия может быть достигнуто увеличением скорости, но с увеличением скорости резко ухудшается коммутация.
Таким образом, улучшением коммутации и повышением скорости может значительно улучшить работу ЭМУ, Следует отметить, что улучшение коммутации повышает надежность ЭМУ.
Белью настоящего изобретения является увеличение быстродействия и улучшение коммутации ЭМУ. Поставленная цель достигается тем, что последовательно с частями щеток включены электрические вентили, а каждая часть щеток выполнена с шириной, меньшей ширины изоляции между коллекторными пластинами.
Для дальнейшего повышения быстродействия ЭМУ каждая из щеток, расположенных по продольной оси, может быть разделена на две части, а последователь1но с каждой частью включен вентиль, &088 ,4, 10
3 73 причем управляемыми могут быть выполнены только часть вентилей.
В известных ЭМУ щетки непрерывно замыкают коммутируемые секции, как по поперечной осн, так и по продольной.
В результате намагничиваюшая сила яко-г =Е +F я кс. пс> где F — составляющая за счет коммукс тации секции;
Г„ - составляющая от реакции якоря и вихревых токов.
4 — вызывает искрение, ограничивая тем самым скорость вращения. Для устранения влияния искрения на работу ЭМУ, по продольной оси могут быть установлень дополнительные полюсы, которые улучшают коммутацию, но не полностью устраняют искрение, особенно в переходных процессах. Коммутация не может быть обеспечена полностью за счет дополнительных полюсов, так как -, ф0,, то есть
ЭДС, создаваемая дополнительными полюсами, никогда не равна реактивной
ЭДС коммутируемой секции за счет несовпадения кривых В, и р . Применение вентильной коммутации, особенно управляемой от датчика положения якоря, позволяет создать ЭМУ, у которого коммутируемые секции в момент коммутации замкнуты на очень большие сопротивления встречно включенных вентилей, и в результате искрение отсутствует. Поэтому скорость ЭМУ можно увеличить и за счет этого увеличить добротность.
Введение вентильпо- механической коммутации устраняет размагничиваюшее действие коммутируемой секции и тем самым способствует повышению быстродействия..
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены: на фиг. 1— схема ЭМУ; на фиг. 2 — схема управления; на фиг. 3 — вариант ЭМУ с двумя вентилями в цепи щеток, расположенных по поперечной оси.
ЭМУ состоит из якоря 1, индуктора, состоящего из комплекта обмоток. управления 2, дополнительных полюсов 3, компенсационной обмотки 4, шунтирующего управляемого резистора 5. Якорь состоит из обмотки .6, подсоединенной к коллектору 7, состоящему из проводящих пластин 8 и изоляционных пластин 9.
На коллекторе 7 установлены комплекты, щеток 10, 11 по поперчной оси А-А и комплекты щеток 12, 13 по продольной оси Б-Б, состоящие каждая из двух частей. Все щетки имеют ширину г
Ь (4, где t3g — толщина изоляции между коллекторными пластинами.
Как видно из чертежа, комплекты щеток 10 и 11 соединены между .собой через управляемые вентили 14, 15 и 16, 17, а комплекты щеток 12 и 13 соединены через управляемые вентили 18, 19 и 20, 21, через компенсационную обмотку 4 и обмотку дополнительных полюсов 3 с нагрузкой 22.
Для ЭМУ неболыцих мощностей и, с небольшим коэффициентом усиления можно применять все неуправляемые вентили, которые буду работать с естественной коммутацией. Для более тяжелого режима работы (при среднем коэффициенте усиления) можно применять управляемые вентили только по продольной оси.
Для особо тяжелых условий работы применяются все управляемые вентили.
Управление вентилями осуществляется согласно схеме управления (фиг. 2) в функции положения якоря от датчика управления 23. Якорь ЭМУ соединен муфтой с приводным двигателем 24.
Группы щеток 10, 11 и 12, 13 по поперечной и продольной осям подключены через управляемые вентили согласно через мостовую схему управления. Такие схемы управления подключены и к остальным щеткам (на чертеже не показаны) Мостовая схема состоит из управляемых и полупроводниковых вентилей
20, 21 и вспомогательных управляемых вентилей 25, 26, 27, 28. В диагональ
АВ моста подключен коммутирующий источник питания постоянного тока через настроечные сопротивления управления 29, 30, 31, 32, а в диагональ СД включены коммутирующие конденсаторы ЗЗ, 34, отделенные or обмотки усилителя встречно включенными диодами 35, 36. Управляется схема от датчика 23. Аналогичные схемы управления подключены и к остальным щеткам.
Силовые управляемые вентили 20, 21, управляемые вспомогательные . вентили 25, 26, 27, 28 с конденсаторами 33, 34 и источником вспомогатель ого питания О, вместе с настроечными сопротивлениями образуют один управляемый переключатель, который по команде датчика уп15авления
23 осуществляет безискровую коммутацию обмотки якоря.
Использование вентильно-механической ,коммутации делает возможным применение щеток с малым удельным сопротив5 7380 лением, так как здесь величина сопротивления щетки не влияет на процесс коммутации, На фиг. 3 представлен вариант ЭМУ, который отличается от основного (фиг. 1) тем, что по поперечной оси установлено только два управляемых или неуправляемых вентиля 14, 15. Такой вариант упрощает схему управления. Применение вместо управляемых вентилей 20 и 21 не- 0 управляемых также ведет к упрощению схемы управления, хотя и несколько снижает функциональные возможности ЭМУ.
Предлагаемый ЭМУ работает следующим образом. 55
Приводной двигатель 24- вращает якорь
1 в магнитном поле, созданном совокупностью обмоток управления 2. На обмотке 6 индуктируется ЗДС, которая через щетки, находящиеся на проводящих щ пластинах поперечной,оси А-А, создает ток. Зтот ток будет все время протекать между комплектами щеток 10 и 11 че рез вентили 14, 17 и через вентили 15, 16. Ток через вентили 15, 16 про- 2s ходит тогда, когда щетки, подсоединенные к ним, будут соединены с проводящими пластинами коллектора.
Импульсы на включение вентилей
15, 16 от датчика положения якоря поступают раньше, чем на отключение вентилей 14, 17.
Так как комплект шеток 10. и комплект щеток 11 не замыкают коммутируемую секцию накоротко, то коммутация по оси А-А будет проходить за счет управляемых вентилей 14, 15 и 16, 17 без искрения. Поле рекции якоря создается ЗДС на продольной оси Б-Б, и если эта ЭДС будет приложена к нагруз- 4Е ке 22, то появится ток через щетки Х2 и 13.
55 6
Работа схемы поясняется на примере моста, подсоединенного к комплектам щеток 13. Пусть левый комплект щеток 13 касается проводящей коллек-. торной пластины.. В этом случае ток
I нагрузки цроходит через открытый силовой вентиль 20, диод 35, щетки и обмотку якоря 6 на щетки 12.
О=тальные вентили моста закрыты.
Конденсаторы 33 и 34 заряжены. При вращении якорр правый комплект щеток
13 попадает на проводяшуюпластинуколлектора, при этом датчик управления 23 вырабатывает сигнал на включение вентилей 25, 26 и 21, 22. Открытие вентиля 26 создает разрядный ток конденсатора 33 через щетки 13, и он закрывается, а конденсаторы перезаряжаются.
Ток проходит через вентили 21, 36, щетки и обмотку. Дальше цикл повторяется.
Во всех случаях сначала включается управляемый вентиль проводящей коллекторной пластины, а затем отключается вентиль сходящий с проводящей пластины.
Такая работа обеспечивает безискровую коммутацию.
При работе ЭМУ (фиг. 3) коммутируемый контур поперечной оси образуется секцией, подключенной к щеткам 10, ;:.управляемыми вентилями 14 и 15, щетками 11 и секцией, подключенной к этим щеткам. Таким образом, в коммутации участвуют две секции, ЗДС которых направлены в контуре встречно. В результате коммутация обеспечивается управляемыми вентилями 14, 15 и встречно действующими ЗДС коммутируемых секций.
Аналогично щеткам 10, 11 работают комплекты шеток 12 и 13 по оси . Б-Б, где безискровая коммутация осу:ществляется управляемыми вентилями
18, 19 и 20, 21. Необходимо отметить, что щетки и вентили, работающие по оси Б-Б выбираются на больший ток, чем щетки и вентили по оси А-А.
Регулирование выходной величины, поступающей на нагрузку, осуществляется, как и у обычных ЗМУ, за счет обмоток управления, хотя возможно и комбинированное управление; за счет управляемых вентилей и за счет обмоток управления.
Формула изобретения
3.Злектромашинный усилитель, содержащий якорь, индуктор, коллектор с проводящими и изолирующими пластинами, щетки по продольной и поперечной осям машины, щетки по поперечной оси вы— полнены каждая из двух частей, а части противолежащих щеток соединены между собой, отличающийся тем,,что, с цепью повышения быстродействия и улучшения коммутации, последовательнос каждой частью щеток включены электрические вентили, а ширина каждой части щеток меньше ширины изолирующей пластины коллектора.
5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Вольдек А. И. Электрический машины. М., Энергия", 1974, с. 234-235.
7 738055 8
2. Усилитель по и. 1, о т л и ч а — выполнены только вентили, соединенные ю шийся тем, что каждая из и еток> со щетками, расположенными по продольрасположенных по продольной оси, так- ной оси, г же разделена на две части, между каждой из которых и внешней цепью включен вентиль.
3. Усилитель по пп. 1, 2) о т л и— ч а ю шийся тем, что все вентили выполнены неуправляемыми.
4. Усититель по п.п. 1, 2 о т л и — 10 2. Авторское свидетельство дур ч а ю шийся тем, что управляемыми М 147642, кл. Н 02 К 23/20, 1961.