Электродвигатель постоянного тока

Электродвигатель постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски к

Социалистичеснив

Реслублин

ОП ИСАНИНА

ИЗОЬввЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ i i775827 (6l ) Дополнительное к авт. свид-.ву(22) Заявлено 07.09.78 (2I ) 2660179/24-07 (51)М. Кл.

Н 02 К 13/14 с присоединением заявки РЙ—

Ьвударстввнный квинтет

СССР (23) П рноритет—

an делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 30.10.80. Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 02.11.80 (53) УД1(621.313..2(088.8) М. В. Мительман, Ю. П. Сердюков, Ю. B. Лухин, С. А. Грановский, А. К. Черкасов, B. А. Ка и B. Д. Бохман (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) ЗЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

TOKA

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к устройствам для защиты электрических машин постоянного тока от нарушения коммутации.

В настоящее время все более повыша5 ются требования к защите электродвигателей от опасных нарушений режимов, из которых одним из самык опаснык является возникновение кругового огня вслед10 ствие нарушения коммутации. Существующие зашиты имеют неизменную уставку контролируемого параметра или черезвычайно сложны и требуют для своего осуществления сложных электронных управ15 ляющих устройств, что,. естественно, снижает надежность работы защиты в целом.

Известен способ защиты электрических машин. Способ включает определение значений сигнала, характеризующего искрение под щетками к последующую обработку этого сигнала для цепей защиты.

Устройство для осуществления этого спо2 соба содержит прибор, преобразующий искрение под щетками в электркческийФ сигнал, и приборы, служащие для дальнейшей обработки этого сигнала: компаратор, пороговый элемент и переключающий усилитель, воздействующий на отключение электрической машины.

Недостатком, устройства является то, что оно реагирует только на наличие искрения под щетками беэ учета полной картины физическик процессов, прокскодящих на коллекторе машкны постоянного тока.

Известно также и другое устройство защиты от нарушения коммутации. Устройство содержит выделитель модуля максимального межламельного напряжения, состоящий из дополнительных измерительных щеток, установленных на коллекторе двигателя в зоне обегаюших и набегающих краев главного полюса, и двух диоднамостовых схем, двух блоков нелинейности,, блока умножения.

Это устройство наиболее близко к изобретению по своей технической сушнос

3 7758 ти и достигаемому эффекту. Недостатком этого устройства является то что опасность представляет не величийа межламельного напряжения, а превышение меж лаМельным напряжением определенного уровня и необходима дополнительная операция умножения, что усложняет осуществление защиты. Например, при максимальном межламельном напряжении 20-25 В при любом уровне искрения вероятность 1О возникновения кругового огня черезвычайно мала. Поэтому умножение величины этого напряжения на величину напряжения соответствующего, например, в

10 раз увеличенной интенсивности искрения, приводит к большому сигналу на срабатывание защиты. В то же время такое соотношение может наблюдаться при резком набросе нагрузки на пониженной скорости, что не представляет опасности.

Предусмотренное устройством - прототипом размещение дополнительных иэ

-мэрительных щеток на коллекторе в зоне максимальных межламельных напрчжений (под сбегающим и набегающим краем главного полюса) требует выполнения их иэ материала с черезвычайно большим объемным сопротивлением или слоистыми с толщиной слоя меньшей, 30 чем толщина межламельной изоляции (с учетом возможных козырьков" на коллекторных пластинах), и при неправильной эксплуатации может привести к аварии.

Необходимость применения в устройстве блока умножения, электронного усилителя и двух блоков нелинейности снижает надежность работы защиты.

Белью изобретения является повыше- .4 ние надежности.

Поставленная цель достигается тем, что якорь предложенного электродвигателя снабжен двумя дополнительными контактными кольцами, соединенными с одной парой соседних между собой ламелей коллектора, конденсатором и резистором, в качестве датчика искрения используются фоторезисторы, расположенI ные под сбегающим и набегающим краем щетки, включенные между собой параллельно, дополнительны измерительные щетки установлены над контактными кольцами, и к этим щеткам присоединен выход выделителя модуля межламельногО напряжения, например диодной мостовой схемы, к положительному зажиму выхода выделителя модуля присоединены параллельно один из выводов конденсато27 М). уа и катод стабилитрона; к аноду стабилитрона присоединены соединенные вместе по одному выводу фоторезистора и постоянного резистора, другие выводы резисторов соединены вместе и образуют положительный вывод устройства, а к отрицательному выводу устройства присоединены второй вывод конденсатора и отрицательный зажим выделителя модуля.

При работе электродвигателя вслед- . ствие действия реакции якоря и отставания магнитного потока добавочных полюсов от изменения тока якоря происходит два процесса: искажение потенциальной диаграммы коллектора (в связи с чем возрастает максимальное значение межламельного напряжении на коллекторе) и искрение под, щетками. При межламельном напряжении, меньшем определенного для данной толщины межламельной изо- ляции, вероятность кругового огня очень мала при всех возможных уровнях искрения под рабочими щетками. По мере роста превышения межламельным на пряжением этого безопасного уровня и роста искрения растет вероятность возникновенич кругового огня. Поэтому распределение с двух сторон рабочей щетки фоторезисторы запитывают напряжением, величина которого определяется превышением межламельного напряжения над безопасным уровнем. Ток этик фоторезисторов, пропорциональный приложенному напряже.нию и величине их проводимости, зависящей от уровня искрения под щетками используют для приведения в действие защитных устройств электродвигателя.

На чертеже изображено предложенное устройство.

Устройство содержит якорь 1 электродвигателя, имеющий коллектор 2„у которого к паре соседних ламелей 3 присоединены кольца 4, по которым скользят дополнительные измерительные щетки 5.

К щеткам 5 присоединены вход датчика

6 модуля межламельного напряжения (например, входы переменного тока диодно-мостовой схемы) . К положительному зажиму его выхода присоединен катод стабилитрона 7 и один иэ выводов конденсатора 8. К аноду стабипитрона

7 присоединена одна общая точка расположенных против сбегающего и набегающего краев основных рабочих щеток

9, фоторезисторов 10 и резистора 11, Три других вывода фоторезисторов 10 и резистора 11 соединены между собой и образуют положительный вводной зажим устройства, его отрицательный заЭлектродвигатель постоянного тока с коллекторным якорем и устройством защиты от нарушения коммутации, соаержащим,основные и цополнительные измерительные щетки, измеритель уровня искрения под щетками, датчик модуля межламельного напряжеиия и устройство отключения, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности, якорь снабжен, присоединенны» ми к соседним ламелям, коллектора двумя контактными кольцами, на которых установлены измерительные щетки, соединенные с входом датчика модуля межламельного напряжения, положительный вывод которого подключен к дополнительно введенным стаоилитрону и конденсатору, второй вывод которого соединен с отрицательным выводом датчика межламельного напряжения, а измеритель уровня искрения под щетками выполнен в вице двук, расположеннык против сбегающего и набегающего краев основнык щеток, фоторезисторов, одни вывоаы которых присоединены к катоду стабилитрона, а цругие соединены вместе и подключены к устройству отключения.

5 77582 жим присоединен ко второму выводу кон денсатора 8 и отрицательному зажиму датчика 6.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение между двумя соседними ламелями 3 на коллекторе 2 и, следовательно, между дополнительными кольцами 4 при вращении якоря 1 меняется почти по синусоидальному закону. Это iO напряжение при помощи дополнительных измерительнык щеток б подводится к имеющему небольшое внутреннее сопротивление входу датчика 6 модуля межламельного напряжения (например, вко- 15 дам переменного тока диодной мостовой скемы). На выкоде датчика 6 появляет» ся пульсирующее напряжение, которое сглаживается конденсатором 8. Если амплитуда этого напряжения меньше 20 опасного уровня, то стабилитрон 7 заперт и конденсатор 8 заряжается до напряжения, не превышающего напряжение его открывания. В этом случае любой уровень искрения под щетками 9 не 2$ приводит к возникновению кругового огня, а при любой, цаже максимальной, провоаимости фоторезисторов 10, на выходе устройства ток равен нулю.

При превышении напряжением между ЗО ламелями 3 и кольцами 4 допустимого уровня конденсатор 8 вследствие малого сопротивления датчика 6 заряжается практически до того же уровня; стабилитрон 7 начинает проводить ток и через фоторезисторы 10 и, следовательно, через нагрузку начинает прокодить ток, величина которого определяется превышением над допустимым уровнем амплитуды межламельного напряжения и 40 уровнем искрения под щетками 9, когорый влияет на внутренее сопротивление фоторезисторов 10, При этом чем выше частота вращения электродвигателя и выше опасность на- 4$ рушения коммутации, тем чаще следуют импульсы на выходе датчика 6 модуля межламельного напряжения. Так часто.та ик следования равна у 2.2 рп

Например, у четырекполюсной машины при и -1500 об/мин частота слеаования равна 200 Гц и пауза между ними меньше времени срабатывания быстродействуюшихавтоматическихвыключателей, $5

7 6

Внутренее сопротивление неосвещеннык фоторезисторов имеет очень большую величину. Поэтому для учета воэможности возникновения кругового огня при сочетании действия высокого максимального значения межламельного напряжения (40 - 6ОВ) и ионизации околоколлекторного пространства под влиянием естест венного фона радиации параллельно фоторезисторам 10 подключен постоянный резистор 11, величина которого выбрана таким образом, чтобы при этик зна ченияк максимального межламельного напряжения ток на выходе устройства был достаточным для срабатывания защит.

В результате применения изобретения более точно и просто учитывается действие различнык факторов, привоаяшик к опасному нарушению коммутации на коллекторе электродвигателя постоянного тока — круговому огню — и в результате повышается надежность защиты.

Формула изобретения

Составитель .. Шутова

Редактор В, Ilesaroe Текред Н.Ковалева Корректор С. Шомак

Заказ 7779/67 Тираж 783 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

3.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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