PL42150B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano dnia 25 sierpnia 1959 r. 4. teki; 01BL !0'^{<^ 'tet'^:.^^sk POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Ni 42150 KI. 21 d1, 33 Wieslatu Gabrys Gliwice, Polska Wzmacniacz elektromaszynowy prqdu stalego Patent trwa od dnia 21 listopada 1958 r.Wzmacniacz elektromaszynowy pradu stalego z polem poprzecznym, czyli amplidyna w do¬ tychczasowym wykonaniu, jest to maszyna pra¬ du stalego zwykle dwubiegunowa, zaopatrzona w dodatkowa pare szczotek, przesunietych o po¬ lowe podzialki biegunowej na komutatorze w stosunku do szczotek roboczych. Dla dodat¬ kowych szczotek przyjela sie nazwa szczotek poprzecznych, a dla szczotek roboczych nazwa szczotek podluznych. Amplidyny o wiekszych mocach, rzedu kilkudziesieciu kilowatów, wyko¬ nuje sie niekiedy jako wielobiegunowe. W tych przypadkach liczby par szczotek podluznych i poprzecznych równaja sie liczbie par biegu¬ nów.Podczas wirowania twornika w polu magne¬ tycznym podluznym, wytworzony przez sile magnetomotoryczna jednego lub kilku uzwojen sterujacych, indukuje sie pomiedzy szczotkami poprzecznymi sila elektromotoryczna (SEM) ro¬ tacji, zwana SEM poprzeczna. W najprostszym ukladzie szczotki poprzeczne zwieraja uzwoje¬ nie twornika, umozliwiajac przeplyw poprzecz¬ nego pradu zwarcia, który z kolei wytwarza strumien w osi poprzecznej obwodu magne¬ tycznego. Uzwojeniem, wzbudzajacym strumien poprzeczny, jest wiec samo uzwojenie twornika.Zwrot strumienia w osi poprzecznej jest tu oczywiscie zgodny ze zwrotem sily magnetomo- torycznej (SMM) uzwojenia twornika, której os pokrywa sie zawsze z osia szczotek poprzecz¬ nych. Zwrot strumienia poprzecznego zgodny ze zwrotem SMM twornika bedzie w dalszym ciagu opisu uwazany za zwrot dodatnL Przyjmujac taka definicje, stwierdza sie, ze amplidyna ze szczotkami poprzecznymi zwarty¬ mi jest zawsze maszyna z dodatnim polem po¬ przecznym, niezaleznie zarówno od kierunku wirowania maszyny, jak i biegunowosci wzbu¬ dzenia.Strumien poprzeczny indukuje z kolei SEM na szczotkach podluznych. Po zalaczeniu na szczotki podluzne odbiornika, poplynie w obwo¬ dzie podluznym prad wyjsciowy wzmacniacza, wytwarzajacy SMM w psi podluznej, skierowa¬ na przeciwnie do SMM uzwojenia sterujacego.Ta rozmagnesowujaca SMM podluzna musi byc w amplidynie skompensowana przez odpowiednie uzwojenie kompensacyjne, umieszczone zwykle w zlobkach nabiegunników. Przez uzwojenie toprzeplywa prad wyjsciowy wzmacniacza, zwa¬ ny równiez pradem podluznym, który wytwa¬ rza SMM zgodna co do kierunku i zwrotu z SMM uzwojenia sterujacego. Uklad amiplidyny w ta¬ kim wykonaniu uwidacznia fig. 1. Rozklad stru¬ mieni magnetycznych w osi poprzecznej i pod¬ luznej jest uwidoczniony na fig. 2.W amplidynach w dotychczasowych wykona¬ niach wlacza sie czesto w obwód szczotek po¬ przecznych dodatkowe uzwojenie, umieszczone na biegunach stojana i wytwarzajace dodatko¬ wa SMM w osi poprzecznej. W zaleznosci od sposobu wlaczenia SMM poprzeczna uzwojenia twomika i dodatkowego uzwojenia poprzeczne¬ go moga sie dodawac lub odejmowac. W pierw¬ szym przypadku mozna powiekszyc nieco wspól¬ czynnik wzmocnienia amplidyny, jednak kosz¬ tem powiekszenia stalej czasowej obwodu po¬ przecznego (oba uzwojenia magnesuja zgodnie, a wiec indukcyjnosc obwodu poprzecznego sil¬ nie wzrasta). Poza tym wlaczenie zgodnego uzwojenia poprzecznego zmniejsza prad po¬ przeczny i wplyw nieliniowej opornosci szczo¬ tek poprzecznych na dokladnosc sterowania.Jednakowoz uzwojenie to, przy zgodnym wla¬ czeniu, nie moze miec zbyt duzej liczby zwo¬ jów, gdyz wtedy wspólczynnika wzmocnienia amplidyny silnie maleje. W drugim przypadku, to znaczy przy przeciwnym wlaczeniu uzwoje¬ nia poprzecznego, mozna zmniejszyc stala cza¬ sowa obwodu poprzecznego, ? jednak kosztem zmniejszenia wspólczynnika wzmocnienia ze wzgledu na to, ze" oba uzwojenia magnesuja przeciwnie, a wiec vwypadkowa SMM i strumien W osi poprzecznej sa mniejsze niz w amplidy¬ nie bez uzwojenia poprzecznego.W _obu przypadkach, w amplidynach wedlug dotychczasowych wykonan SMM uzwojenia po¬ przecznego stójana jest zawsze mniejsza od •SMM twornika i dlatego wypadkowy strumien poprzeczny -ma zwrot zgodny z SMM twornika, jest zatem zawsze dodatni w mysl poprzedniej 4iefirtfcji.Schemat amplidyny z dodatkowym uzwoje¬ niem poprzecznym zgodnym uwidoczniono na fig. 3, a odpowiedni rozklad strumieni na fig. 4.Analogiczny schemat i uklad strumieni dla amplidyny z uzwojeniem poprzecznym magne¬ sujacym przeciwnie uwidaczniaja fig. 5 i 6.Rysunki wektorów strumieni na fig. 2, 4 i 6 wy¬ konano w zalozeniu nie nasyconego obwoclu magnetycznego. Zastosowano tu zasade super¬ pozycji SMM i strumieni.W amplidynie wedlug wynalazku liczba zwo¬ jów uzwojenia poprzecznego stojana jest tak duza, ze SMM tego uzwojenia* przewyzsza SMM uzwojenia twornikar przy czym obie SMM maja zwroty przeciwne. W zwiazku z tym wypadko¬ wa SMM i strumien poprzeczny sa skierowane przeciwnie do SMM twornika, a wiec w mysl poprzedniej definicji maja zwrot ujemny.W amplidynie z takim uzwojeniem poprzecz¬ nym przy nie zmienionym strumieniu , steruja*-; cym i kierunku wirowania, zmienia sie biegu¬ nowosc na szczotkach podluznych. W zwiazku z tym dzialanie magnesujace pradu wyjsciowe¬ go i pradu sterujacego sa tu zgodne, a SMM uzwojenia kompensacyjnego w osi podluznej jest skierowane przeciwnie do SMM uzwojenia sterujacego. 'Odwrócenie SMM, wytwarzanej przez prad podluzny w uzwojeniu twomika i kompensacyjnym, nie wywiera zadnego szkodliwego wplywu na wlasnosci ruchowe amplidyny wedlug wynalazku, poniewaz obie te SMM praktycznie znosza sie przy odpo¬ wiednim dostrojeniu kompensacji.Uzwojenie poprzeczne w amplidynie z ujem¬ nym polem poprzecznym moze byc wykonane jako skupione lub rozlozone, a poszczególne cewki uzwojenia poprzecznego moga obejmo¬ wac badz to po jednej polówce, badz tez po dwie polówki rozszczepionych biegunów stojana..Schemat polaczen oraz uklad strumieni w am¬ plidynie wedlug wynalazku przedstawiono na fig. 7 i 8...-...'. Na fig. 1 — 8 rysunku d —d oznacza — os magnetyczna podluzna amplidyny, q—q „ -i—os magnetyczna poprzeczna amplidyny, Zs „ —liczbe zwojów uzwojenia sterujacego, • zaq „ —zastepcza liczbe zwojów uzwojenia .twornika w osi poprzecznej, zad n —zastepcza liczbe zwojów uzwojenia.twornika w osi podluznej, Zqq „ —liczbe zwojów uzwojenia poprzecznego stojana, Zk ' „ —liczbe zwojów uzwojenia kompensacyjnego i biegunów pomocniczych w osipodluznej, ¦ ¦•¦.-¦ -^ Rbk », —opofhosc do strojenia uzwojenia kompensacyjnego, Ro „ —opornosc odbiornika, $s „ —strumien sterujacy, — 2 —*, *8q q ®q = ®aq ± ®qq <&ad oznacza — strumien w osi poprzecznej, wzniecony przez SMM twornika, „ —strumien w osi poprzecznej, wzniecony przez SMM uzwojenia po¬ przecznego stojana, „ — wypadkowy strumien poprzeczny, wzniecony przez sume lub róznice SMM uzwojenia twornika i uzwojenia poprzecznego stojana, „ —strumien w osi podluznej, wzniecony przez SMM twornika, „ —strumien w osi podluznej, wzniecony przez SMM uzwojenia kom¬ pensacyjnego.Istotna róznica w dzialaniu amplidyn w do¬ tychczasowych wykonaniach i amplidyny z ujem¬ nym polem poprzecznym polega na odwróceniu kierunku podluznej SMM, pochodzacej od strat w zelazie twornika. W amplidynach w dotych¬ czasowym wykonaniu prady wirowe, indukuja¬ ce sie w blachach twornika podczas wirowania w dodatnim polu poprzecznym, wywoluja SMM podluzna, skierowana przeciwnie do SMM uzwo¬ jenia sterujacego, a zatem rozmagnesowuja amplidyne. Podobne dzialanie rozmagnesowuja- ce wynika ze strat na histereze. Oba rozmagne- sowujace dzialania, zwane reakcja podluzna od strat w zelazie, sumuja sie nadto z reakcja rozmagriesowujaca od" zezwojów komutujacych w osi poprzecznej, gdyz na skutek braku bie¬ gunów pomocniczych, komutacja w osi po¬ przecznej ma zwykle charakter opózniony.Opisane rozmagnesowujace dzialanie obwodu poprzecznego na os podluzna wygasza czescio¬ wo, strumien sterujacy i w efekcie otrzymuje sie znaczny spadek SEM poprzecznej po zamknieciu obwodu poprzecznego, w stosunku do SEM, mierzonej na rozwartych szczotkach poprzecznych, a co zatem idzie zmniejszenie wzmocnienia napieciowego na pierwszym sto¬ pniu. c...W uproszczonej teorii amplidyny zaklada sie, ze SMM rozmagnesowujaca od strat w zelazie i zezwojów komutujacych jest proporcjonalna do pradu poprzecznego. Z takiego uproszczone¬ go zalozenia wynika mozliwosc kompensacji reakcji od strat w zelazie i zezwojów komutu¬ jacych badz to przez przekrecanie szczotek w kierunku przeciwnym do wirowania tworni¬ ka, badz; tej przez umieszczenie na biegunach giównych w osi podluznej dodatkowego uzwo¬ jenia kompensacyjnego wlaczonego do obwodu poprzecznego, wreszcie poprzez umieszczenie, w osi poprzecznej, dodatkowych biegunów po¬ mocniczych, zasilanych pradem poprzecznym w celu przyspieszenia komutacji: Ostatni spo¬ sób jest rzadko stosowany ze wzgledu na brak raniejsca w osi poprzecznej na bieguny pomocni¬ cze oraz z uwagi na zmniejszenie strumienia poprzecznego przez strumien biegunów pomoc¬ niczych. . t ,¦¦¦„, W amplidynie wedlug wynalazku kierunek SMM, wywolanej stratami w zelazie, odwraca sie i kompensuje czesciowo SMM zezwojów komutujacych. Przy odpowiednim doborze zwo¬ jów uzwojenia poprzecznego obie SMM moga sie praktycznie zneutralizowac lub dac w efekcie dzialanie magnesujace, zgodne z SMM uzwo¬ jenia sterujacego. Dzieki temu po zamknieciu obwodu poprzecznego nastepuje utrzymanie wartosci lub nawet wzrost SEM poprzecznej w stosunku do wartosci biegu jalowego. Umozli¬ wia to wtracenie znacznej opornosci w obwód poprzeczny. Opornosc' ta daje zreszta samo uzwojenie poprzeczne, które w amplidynie z ujemnym polem poprzecznym posiada stosun¬ kowo duza liczbe zwojów o malym przekroju.W celu uzyskania przejrzystosci na fig. 1—8 nie wrysowano strzalek i wektorów dodatko¬ wych SMM od strat w zelazie i pradów w zezwo- jach komutujacych.Z zastosowania amplidyny z ujemnym polem poprzecznym, wedlug wynalazku, wynikaja po¬ nizej podane korzysci ruchowo-eksploatacyjire.Dzieki duzej SEM i duzej opornosci w obwo¬ dzie poprzecznym eliminuje sie praktycznir wplyw zmiennej opornosci przejscia szczotek na nieliniowosc calkowitej opornosci obwodu poprzecznego, przez co zwieksza sie dokladnosc i niezawodnosc sterowania, w szczególnosci przy malych wartosciach pradu sterujacego, miano¬ wicie zweza sie tak zwana strefa nieczulosci wzmacniacza. Odpada równiez koniecznosc prze¬ suwania szczotek poprzecznych, a ponadto amplidyna jest diuzo mniej wrazliwa na przy¬ padkowe wychylenia szczotek poprzecznych z osi neutralnej, jak równiez na drgania szczo¬ tek na skutek „bicia" komutatora oraz na zmia¬ ne gatunku szczotek. Dzieki mozliwosci wtra¬ cania znacznej opornosci do obwodu^ poprzecz¬ nego mozna poprawic dobroc wzmocnienia. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Wzmacniacz elektromaszynowy pradu stale¬ go, wyposazony w uzwojenie poprzecznie, umieszczone na biegunach stojana i zalaczo¬ ne na SEM poprzeczna twornika tak iz wy¬ twarza SMM, skierowana przeciwnie do po-przecznej SMM twornika, znamienny tym, ze SMM uzwojenia poprzecznego przewyzsza SMM twornika co do wartosci bezwzglednej, na skutek czego wypadkowy strumien po¬ przeczny ma zwrot przeciwny do SMM twornika. Wzmacniacz elektromaszynowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze liczbe zwojów uzwoje¬ nia poprzecznego, dobiera sie tak, aby od¬ dzialywanie rozmagnesowujace obwodu po¬ przecznego w osi podluznej bylo badz to znacznie zmniejszone, badz tez zupelnie zneutralizowane lub tez jego kierunek byl odwrócony. Wzmacniacz elektromaszynowy wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze SMM reakcji twor¬ nika od pradu podluznego jest skierowana zgodnie z SMM uzwojenia sterujacego, kom¬ pensujac wewnetrzny spadek napiecia obwo¬ du podluznego, natomiast uzwojenie kom¬ pensacyjne o SMM skierowanej przeciwnie ma na celu zabezpieczenia wzmacniacza przed saimowzibudzeniem sie, w zwiazku z czym liczba zwojów uzwojenia kompensacyjne¬ go (zk) jest mniejsza od zastepczej liczby zwojów twornika w osi podluznej {zad). Wzmacniacz elektromaszynowy wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze jedna czesc uzwo¬ jenia poprzecznego kompensujaca pole twor¬ nika w osi poprzecznej jest wykonana jako uzwojenie rozlozone, a pozostala czesc tego uzwojenia, wytwarzajaca nadwyzkowe pole ujemne, jest wykonana w postaci cewek skupionych, obejmujacych po jednej lub po dwie polówki rozszczepionych biegów, dzieki czemu ujemne pole w osi poprzeCzriej ma ksztalt prostokatny i wykorzystanie obwo¬ du magnetycznego jest optymalne. 5. Wzmacniacz elektromaszynowy wedlug zastrz. 1—4, znamienny tym, ze w osi poprzecznej posiada dodatkowe bieguny pomocnicze dla poprawy lub przyspieszenia komutacji pod szczotkami poprzecznymi, przy czym stru¬ mien tych biegunów, zasilanych pradem po¬ przecznym, jest skierowany zgodnie z wy¬ padkowym polem poprzecznym wzmacniacza. 6. Wzmacniacz elektromaszynowy wedlug zastrz. 1—5, znamienny tym, ze do obwodu po¬ przecznego wtracone sa znaczne opory czynne. 7. Wzmacniacz elektromaszynowy wedlug zastrz. 1—6, znamienny tym, ze jest zaopatrzony w kilka uzwojen sterujacych. 8. Wzmacniacz elektromaszynowy Wedlug zastrz. 1—7, znamienny tym, ze posiada obwód magnetyczny, wykonany jako dwu- lub wielobiegunowy z biegunami wydatnymi lub utajonymi. Wieslaw Gabrys Wzór jednoraz. CWD, zam. PLACp. ^™fiti gjHi i1709 22- 5- (biblioteka! 100 egz. Al pism. ki. 3. U,; PL