Устройство для моделирования коммутации электрических машин

Устройство для моделирования коммутации электрических машин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬЬРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскмх

Сфцмвмматмческмл

Республмк

748602 (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 13.03.78 (21) 2588839/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет.—... (51) М. Кл.

НО! и 43/12

Н 02 К 13/14

Веударетвалльй каюлтет

СССР де делаю взаараталлл и еткрмтвй (53) УДК 621.313. .13.024 (088.8) Опубликовано 15.07.80, Бюллетень № 26 Дата опубликования описания 25.07.80

А. М; Иванцев (72) Автор изобретения

Уральское отделение Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ЦНИИМПС) (7l ) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОММУТАЦИИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

1 6обретение относится к области электрических коллекторных машин постоянного тока и может быть использовано для исследования процесса коммутации и испытания щеток.

Известно несколько устройств для мспы. тания щеток электрических машин и исследования коммутации. Наиболее широкое распространение получили устройства для испытания щеток с короткозамкнутым коллектором. Применяются устройства, в которых пластины коллектора соединяются через одну, а щеточное перекрытие равно одному коллекторному делению. Для исследования коммутации известны также устройства с коллектором, коммутирующим катушку индуктивности. В укаэанных устройствах подвод тока от коллектора к катушке индуктивности осуществлялся через коллекторные кольца и щеточный токосъем. Щеточное перекрытие равнялось одной пластине коллектора, а в случае ц!еточного перекрытия более одной коллекторной пластины, последние объединялись в группы короткозамыйающими перемычками по несколько пластин подряд (! ) .

Эти устройства обладают существенным недостатком, так как имеют всего одну коммутирующую ветвь, в которую вводитгя дополнительный щеточный токосъем, иска жающий реальный процесс коммутации.

Известно и другое устройство, в котором катушка индуктмвности выполнена вращающейся вместе с коллектором эа счет чего исключен дополнительный токосъем от коллектора через контактные кольца. В этом устройстве величина индуктмвности коммуto тируемой катушки может регулироваться путем перемещения подвижного сердечника с помощью серводвигателя 12) .

Однако в укаэанном устройстве также имеется только одна электрическая цепь, в которой происходит изменение тока в процессе коммутации, Во всех описанных устройствах для испытания щеток и исследования коммутации отсутствует возможность индуктирования коммутирующей ЭДС в коммутируемой цепи, которая компенсирует реактивную

ЭДС как это осуществляется в реальных электрмческих машинах. В некоторых устройствах напряжение, компенсирующее реактивную ЭДС коммутируемой цепи, под.

748602

$0 водится искусственно от постороннего ис точника тока. Это также приводит к изменению параметров цепи и искажению условий эксперимента.

Цель изобретения — наиболее точное физическое моделирование процесса коммутации на устройстве для исследования коммутации и испытания щеток.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено неподвижной магнитной системой, охватывающей проводйики, соединяющие катушки индуктивности с ко- 16 роткозамкнутыми группами, пластины коллектора, причем пластины коллектора соединены токопроводящими перемычками. с шагом по коллектору Y„= 2(ъ "- + 1). Такое соединение исключает короткое замыкание между разнополярными щетками через короткозамыкающие перемычки, так как не менее чем по одной коллекторной пластине с кажлой стороны находятся вне щеточного, перекрытия. При таком соединении образуется количество групп короткозамкнутых то пластин, численно равное шагу короткозамкнутых перемычек по коллектору. В каждой груп ие зам кнуто накоротко между собой " - - кблйчество пластин, равное частному бт деления общего числа коллекторных пластин на количество групп.

Группы коллекторных пластин соединены поочередно между собой через катушки индуктивности, выполняющие роль ком мутируемых цепей, имитирующих секции якоря.

Количество катушек численно равно коли- 3в честву групп коллекторных пластин, При вращении коллектора коммутация осуществляется в нескольких катушкаХ одновременно, соединенных с коллекторными пластинами, находящимися иод щетками, а протекание тока от анодных щеток к катодным осуществляется по двум параллельным ветвям, образуемым катушками нндуктивности.

Таким образом обеспечивается полная аналогия процесса коммутации с реальной электрической машиной, имеющей олну пару щетколержателей и две параллельные ветви обмотки якоря.

Повторение циклов коммутации в катушках индуктивности под щетками каждой полярности за один оборот коллектора равно количеству короткозамкнутых пластин в одной группе.

Для возбуждения коммутирующей ЭДС в коммутируемых цепях устройство имеет неполвижную магнитную систему, количество полюсов которой равно количеству циклов коммутации в катушках индуктивности за олин оборот коллектора, т. е. числу коллекторных пластин в одной короткозамкнутой группе.

Магнитный поток системы охватывает проводники «еЙн катушек индуктивности и, ири вращении устройства, индуцирует в коммутируемых цепях коммутирук>щую ЭД( в течение периода коммутации.

На фиг. иривелена консгрук«ия преллагаемого устройства на базе коллектора тягового двигателя; на фиг. 2 -- электрическая схема.

Устройство состоит из коллектора 1, имеющего 348 коллекторных пластин. 111еточное перекрытие, при тангенциальном размере гцетки 25 мм, равно пяти коллекторным пластинам. Пластины коллектора объединены между собой в группы перемычками 2 с шагом по коллектору равным 12-ти пластинам, образуя 12 групп короткозамкнутых пластин. В каждой группе объединено 29 пластин.

На электрической схеме (фиг. 2) сквозной нумерацией обозначены порядковые номера коллекторных пластин через 10 пластин. Нечетными числами через олну коллекторную пластину обозначены пластины; Входящие в группу соответствующую номеру.

Группы коллекторных пластин соединены между собой поочередно меж групповыми соединениями, имитирующими секции обмотки якоря электрической машины. Устройство имеет 12 межгруииовых соединений, которые выполнены из медных изолированных проводников 3 (фиг. I ), уложенных по два проводника в пазах пакета стали 4, манганиновых вставок 5, которые играют роль токоизмерительных шунтов, и катушек инлуктивности 6. Катушки инлуктивности состоят из двух витков изолированного медного провода, размещенного в специальном диске, охваченном с обеих сторон подвижными сердечниками 7 с явно выраженными полками. Перемещением сердечников в а ксиальном направлении изменяют зазор между их полюсами, что позволяет регулировать величину индуктивности катушек.

Пакет стали охвачен неполвижным ярмом 8 с явнополюсной магнитной системой 9, имеющей 29 иар полюсов. Полюса на схеме фиг. 2 имеют порялковые комера с -го по 58-ой. Г1ри питании катушек полюсов током, создается магнитное поле возбужда- . ющее коммутирующую ЭДС в цепи коммутируемых катушек индуктивности.

Предлагаемое устройство обеспечивает протекание процесса коммутации также, как это происхолит в реальной, электрической машине. В отличие от существующих специальных аппаратов для исследования коммутации, в данном устройстве, при щеточном перекрытия нескольких коллекторных пластин, ком мутируется одновременйо столько же катушек индуктивности. Электрическая цепь между анолной и катодной щетками имеет две параллельные ветви и имеется возможность возбуждать коммутирующую

ЭДС в коммутируемых цепях. Таким о6разом полностью молелируется процесс комЬ мутации реальных электрических машин.

В отличие от электрических машин, на которых также возможно проведение исследований связанных с коммутацией, в данном

748602 устрс>йстве отсутствует ноле якоря. влияние магнитной системы статора и т. л. Таким

<>сцм н>м устраняк>тс>с посторонние факторы, влияющие на процесс коммутации, значение которых трудно оценить. Имеется возможность в широких пределах регулировать величину коммутирующей ЭЛС и инлуктивности коммутируемых катушек. а также измерять все электрические величины, характеризующие процесс коммутации.

Предлагаемое устройство может найти применение в научно-исследовательских работах по изучению явлений процессов коммутации коллекторных машин, при разработке приборов для оценки качества коммутации электрических машин, для оценки коммутирующей способности >цетс>к и других исследований и испытаний, а также для контроля качества щеток и условиях производства.

--Формула изобретения

Устройство для модел и рова н и я ком мутации электрических машин, содержащее вращающийся коллектор, короткозамкнутые группы пластин которого подключены к катушкам индуктивности, отличающееся тем, что, с целью более полного молелирования процесса коммутации за счет учета влияния коммутирующей ЭДС оно снабжено непол- "-вижной магнитной полюсной системой. охватывающей проводники, соелиняющие катушки индуктивности с короткозамкнутыми группами пластин коллектора. причем пластины коллектора соединены токопроводящими перемычками с шагом по коллектору:

Ук — — 2(— ы+ l), b

Ьк где b — ширина щетки, h» — коллекторное леленне.

Источники инфорМации, принятые во внимание при экспертизе

1. Карасев М. Ф. Коммутация коллекторных машин постоянного тока. ГЭИ, М.-Л., 1961, с. 82 — 90.

2е 2. Авторское свидетельство СССР № 180686, кл. Н Ol К 43/12, 1966;

748602

° ф ч л

», »

Я Ъ л л

»

» ч ч

4 л

»

I ! а» л

М л а

»

»

»

Ol л

»

» чь ал Ф

М

»

»

Ос лл

Ф л

»

» ач, М»

4 л

» а ъ

Ф, h

Составитель С. Шутова

Редактор Г. Волкова Техред К. Шуфрич Корректор Е. Папп

Заказ 4374/15 Тир рв S44 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

I I N35, Москва, Ж--35, Раушская иаб., д. 4/5

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