Электромашинный усилитель
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советския
Социалистических
Республик
nii 997186
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву
Р М Кп з (22) Заявлено 12.08.81 (21) 3327098/24-07 с присоединением заявки ¹
Н 02 К 13/14
Н 02 К 23/20
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (Щ УДК 621.313.291 (088.8) Опубликовано 150283, Бюллетень ¹ 6
Дата опубликования описания 150233 (72) из (7i) Заявитель
Краматорский индустриальный институт (54 ) ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
Изобретение относится к электри.ческим машинам и может быть исполь.— зовано для создания электромашинных усилителей (ЭМУ) ударной мощности.
Известны и широко применяются ЭМУ с поперечныМ полем, которые содержат якорь с двумя комплектами щеток по продольной и поперечной осям. Щетки по поперечной оси замкнуты, а по продольной соединены последовательно с компенсационной обмоткой, обмоткой дополнительных полюсов и подключены к нагрузке. На статоре расположены обмотки управления, компенсационная обмотка и обмотка дополнительных полюсов (1) .
Недостатки заключаются в малом быстродействии и невозможности использования его в качестве генератора,импульсной ударной мощности.
Наиболее близким к предлагаемому является электромашинный усилитель, содержащий якорь, индуктор, коллектор с проводящими и изолирующими пластинами, щетки с включенными вентилями. Вентильная коммутация выполня.ется на неуправляемом или управляемых вентилях. Такое устройство наряду с улучшением коммутации, значи-. тельно повышает быстродействие (2).
Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не может формировать импульсы энергии от нулевого значения напряжения продолжительностью в один оборот и более. Если.же применить для этой цели управляемые вентили, значительно возрастает постоянная времени. Кроме того, это устройство сложно и ненадежно.
Цель изобретения — расширение функ- циональных возможностей ЭМУ и улучшение.коммутации и.надежности. В соответствии с этой целью создается импульсный электромашинный усилитель, который мог бы формировать заранее как малые, так и большие по мощности импульсы.
Поставленная цель достигается тем, что электромашинный усилитель,содержащий якорь с обмоткой, индуктор, коллектор с проводящими и изолирующими пластинами и щетки с включенны" ми электрическими вентилями по продольной и поперечной осям машины, снабжен токосъемным кольцом, подсое диненным к обмотке якоря с установленной на нем щеткой, и коммутационным аппаратом управления, включенным последовательно с указанной щет997186 кой и щетками, расположенными по продольной оси машины.
Расширение функциональных возможностей Происходит эа счет того, что
ЭМУ используется для создания электромашинных усилителей импульсной энер- гии. Эти импульсы могут регулироваться в больших пределах и применяться для различных целей
Улучшение коммутации и упрощение конструкции, а также повышение надеж» g ности достигается за счет применения кольца, соединенного с обмоткой якоря и помещенной щеткой. Применение .кольца устраняет по продольной оси один комплект щеток с вентилями, раз- 1 гружает коллектор на 50% наг узки, а это, в свою очередь, упрощает конструкцию, повышает надежность и улучшает коммутацию на коллекторе. Наличие кольца обеспечивает приложение напряжения к кольцу, начиная от нулевого значения, и дает возможность отключить нагрузку при нулевом значении напряжения, На фиг. 1 изображена схема предлагаемого ЭМУ; на фиг. 2 — изменение
ЭДС на выходе машины за один оборот, ЭМУ состоит из якоря 1, индуктора, состоящего из комплекта обмоток 2 управления, дополнительных полюсов 3, Компенсационной обмотки 4, шунтирующего. управляемого резистора 5. Якорь состоит из.обмотки б, подсоединенной к коллектору 7, состоящему из проводящих пластин 8 и изоляционных пластин 9. На коллекторе установлены ком-35 плекты щеток 10 и ll на поперечной оси А-А комплект щеток 12 по продольной оси Б-Б, состоящие каждая из двух частей. Все щетки имеют ширину мГйьшую толщины изоляции 9 между 4О коллекторными пластинами, Комплекты щеток 10 и 11 соединены между собой через вентили 13 и 14, а комплект щеток 12 — через вентили 15 и 16. Все вентили могут быть управляемыми или неуправляемыми. На валу якоря помимо она находится вверху (по продольной оси Б-Б), на выходе между клеммами
24 и 25 коммутирующего аппарата 25 через щетки 12-16 и 19 величина ЭДС равна нулю. В этот момент включается коммутирующий аппарат 20.. Включение происходит при нулевом токе. Так как якорь вращается, и вместе с ним вращается кольцо, на нагрузке возникает ток, который быстро растет и за полоборота кольца, достигает максимума, а затем снижается..Когда точка 18 достигает верхнего положения, напряжение на выходе ранно нулю и коммутирующий аппарат отключается. При помощи обмоток управления, а также задающей устанавливается характер изменения ЭДС, ее максимум (фиг. 2), длина фронта. На нагрузку подается один или несколько импульсов энергии. Дат" чик управления настраивается на один или серию импульсов.
Так-как ЭМУ.работает в возбужденном состоянии, нагружение на нагрузку подается быстро и один импульс происходит за один оборот. Наличие вентильной механической коммутации, а также кольца, формирующего импульс, обеспечивает эффективное получение ударных импульсов мощности. Во нремя работы двухполюсной машины н якоре действуют две параллельные цепи (от точки 18): правая и левая. Первые полуобороты ток правой цепи больше, чем левой. При расположении точки 18 внизу (по продольной оси) токи параллельных цепей уравниваются, а затем ток левой цепи становится больше тока правой цепи, а их сумма уменьшается по мере вращения и приближения точки 18 к верхнему положению продольной оси. В этом физический процесс предложенного усилителя также резко отличается от известных
ЭМУ, Токи в параллельных ветвях распределяются обратно пропорционально сопротивлениям этих цепей. 3а один оборот эквивалентный ток обеих ветколлектора устанавлинается кольцо 17, которое изолировано от корпуса. Это кольцо соединено с обмоткой якоря н точке 18. На кольце установлены щетки 19. Все щетки имеют малое удельное сопротивление. Последовательно. со щеткой 19 включен коммутирующий аппарат 20, подключающий нагрузку 21.
Управление коммутирующим аппаратом, а также вентилями осуществляется от датчика 22 управления.
ЭМУ приводится в работу приводом двигателя 23. Управляющие обмотки 2 создают необходимое магнитное поле.
Поперечная ось A-A создает магнит- 60 ное поле реакции якоря, и н результате по продольной оси наводится наи, ° большая электроднижущая сила.
При вращении якоря точка 18 перемещается по окружности якоря. Когда нвй одинаков.
Если использовать в схеме управляемые вентили, формировать возможно самые различные импульсы ударной мощности. Рассматриваемый ЭМУ ударной импульсной мощности способен давать импульсы энергии для самых различных отраслей техники. Кинетическая энергия, запасенная маховыми массами агрегата, преобразуется в электромагнитную энергию в течение одного или даже части одного оборота. функциональные возможности предлагаемого ЭМУ расширены за счет использования его в качестве регулируемого генератора импульсной ударной мощности. ЭМУ может работать н качестве усилителя (при использовании двух комплектов щеток на коллекторе по продольной и поперечной оси) и в ка
997186
Формула изобретения
БНИИПИ Заказ 952/74 Тираж 685 Подписное.
Филиал ППП "Патент",г.Ужгород, ул.Проектная,4 честве ЭМУ импульсов Ударной мощности при использовании установленного кольца. Этот ЭМУ более надежен за счет отсутствия щеток и вентилей на коллекторе одной траверсы. Примене-. ние кольца обеспечивает подключение и отключение коммутирующего аппарата, когда ЭДС равна нулю, и разгружает коллектор на 50% по -выходному току.
Такой ударный ЭМУ имеет преимущества перед импульсами, создаваемыми элект- 1О роникой. Здесь импульсы формируются за счет кинетической энергии ротора, которая может быть усилена примененйем маховика. Конструкцию легко изготовить как на малые мощности, так и 15. на большие с различным числом оборо.тов и на различные напряжения. Данная конструкция сохраняет в себе достоинства ЭМУ с вентильно-механической коммутацией, дополняет их достоинст- 20 вами ударных генераторов, у которых легко и в больших диапазонах может формироваться импульс ударной мощности.
Электромашинный усилитель, содержащий якорь с обмоткой, индуктор, коллектор с проводящими и изолирующими пластинами к щетки с включенными электрическими вентилями по -продоль. ной и поперечной осям машины, о тл и ч а,ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возмоаностей, улучшения коммутации и надежности, усилитель снабжен токосъейным кольцом, подсоединенным к обмот ке якоря с установленной на нем щеткой, и коммутационным аппаратом управления, включенным последовательно с укаэанной щеткой и.щетками, раСположенными по продольной оси машины.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Вольдек A.È. Электрические ма шины. Энергия, 1974, с. 234-235»
2. Авторское свидетельство СССР
Р 738055, кл. Н 02 К 13/14, 1979