PL57614B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.VI.1969 57614 KI. 21 di, 23 MKP H 02 k W\oo UK Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Tadeusz Skwirczynski, mgr inz. An¬ drzej Sendyk Wlasciciel patentu: Instytut Lotnictwa, Warszawa (Polska) Wstrzasarka elektrodynamiczna z kompensacja indukcyjnosci cewki ruchomej Przedmiotem wynalazku jest wstrzasarka elek¬ trodynamiczna — zlozona z cewki ruchomej i nie¬ ruchomego elektromagnesu wzglednie magnesu trwalego—w której zastosowano kompensacje in¬ dukcyjnosci cewki ruchomej.Wstrzasarki elektrodynamiczne sa oparte na za¬ sadzie oddzialywania pola magnetycznego na prze¬ wodnik, przez który przeplywa prad. Wstrzasarka taka posiada obwód magnetyczny z cylindryczna szczelina powietrzna, w której umieszczona jest cewka ruchoma.Strumien magnetyczny w szczelinie powietrznej • wytwarza sie za pomoca magnesu trwalego, co ma miejsce w rozwiazaniach wstrzasarek stosowanych do uzyskania stosunkowo malych sil czynnych lub za pomoca elektromagnesu. Rozwiazanie ostatnie stosowane jest z reguly we wstrzasarkaoh wytwa¬ rzajacych wieksze sily czynne. Uklad wzbudzaja¬ cy tego typu wstrzasarki sklada sie z cewki ru¬ chomej umieszczonej w szczelinie powietrznej po¬ miedzy rdzeniem srodkowym i zwora. Wewnatrz obudowy wstrzasarki na rdzeniu srodkowym umieszczona jest cewka podmagnesowujaca, która wytwarza staly strumien magnetyczny w szczelinie powietrznej.Przepuszczanie pradu zmiennego przez cewke ru¬ choma wywoluje powstanie zmiennej sily elektro¬ dynamicznej proporcjonalnej do pradu. Nieko- • rzystne zjawisko indukcyjnosci cewki ruchomej, zwlaszcza przy wyzszych czestotliwosciach pradu 10 20 25 2 zasilajacego, zmusza do podwyzszenia napiecia za¬ silajacego, co w konsekwencji podwyzsza wyma¬ gania stawiane wzmacniaczom mocy.Umieszczenie cewki ruchomej bezposrednio w sasiedztwie rdzenia zelaznego powoduje nieznacz¬ ne zmniejszenie jej indukcyjnosci, w stosunku do indukcyjnosci bez rdzenia, lecz jednoczesnie po¬ woduje znaczny wzrost strat rzeczywistych w rdze¬ niu zelaznym. Straty te przeniesione do obwodu cewki ruchomej oibciazaja dodatkowo wzmacniacz.Aby temu zapobiec stosuje sie kompensacje in¬ dukcyjnosci cewki ruchomej za pomoca dodatko¬ wej cewki kompensacyjnej.Cewka ta umieszczona w bezposrednim sasiedz¬ twie cewki ruchomej, na przyklad na rdzeniu srodkowym lub w zworze, jest polaczona szerego¬ wo z cewka ruchoma. Wskutek sprzezenia magne¬ tycznego miedzy tyimi cewkami, gdzie wspólczyn¬ nik sprzezenia moze osiagnac stosunkowo duza wartosc, uzyskuje sie wielokrotne zmniejszenie in¬ dukcyjnosci wypadkowej obydwu cewek.Przeprowadzone badania i pomiary ilustruja opi¬ sane zjawiska zmiany indukcyjnosci cewki. Do prób uzyto cewki, o danej opornosci rzeczywistej i okreslonej indukcyjnosci, pomierzonych w po¬ wietrzu przy czestotliwosci zasilania równej 1 kHz.Cewka ta zasilana pradem o tej samej czestotli¬ wosci wykazuje podane nizej zmiany, przy czym przytoczone dane odniesiono do wartosci samej cewki pomierzonych w powietrzu. 576143 57«14 4 Cewka umieszczana w rdzeniu zelaznym cha¬ rakteryzuje sie trzykrotnym zmniejszeniem induk¬ cyjnosci i pieciokrotnym wzrostem opornosci rze¬ czywistej, natomiast po zastosowaniu kompensacji za pomoca dodatkowej cewki — indukcyjnosc wy¬ padkowa maleje dziesieciokrotnie, a opornosc rze¬ czywista powieksza sie trzykrotnie.Jakkolwiek opisane rozwiazanie kompensacji in¬ dukcyjnosci cewki ruchomej ma powazne zalety, tym niemniej jednak cechuje sie i ujemnymi wlas¬ nosciami. Zastosowanie cewki kompensacyjnej po¬ wieksza szczeline w rdzeniu, co zwieksza opor¬ nosc magnetyczna szczeliny powietrznej. Ponad¬ to zastosowanie dodatkowej cewki podnosi opor¬ nosc rzeczywista obwodu elektrycznego cewki ru¬ chomej, WysT^Suja takze trudnosci technologiczne w uzyskaniu dobrej kompensacji indukcyjnosci.Zadaniem wynalazku jest poprawienie paramet¬ rów technicznych wstrzasarki elektrodynamicznej, zwlaszcza dalsze zmniejszenie indukcyjnosci c£wki ruchomej i zmniejszenie opornosci magnetycznej obwodu magnetycznego.Zgodnie z wytyczonym zadaniem opracowano konstrukcje wstrzasarki elektrodynamicznej od¬ znaczajacej sie tym, ze w szczelinie powietrznej na rdzeniu srodkowym i w zworze górnej umieszczo¬ no tuleje miedziane, pomiedzy którymi znajduje sie bezkarkasowa cewka ruchoma wykonana z dru¬ tu o przekroju prostokatnym i zalana masa utwar- dzalna.W wyniku indukowania sie pradów wirowych w tulejach miedzianych nastepuje kompensacja in¬ dukcyjnosci cewki ruchomej. Wykonanie tulei z miedzi odznaczajacej sie duza przewodnoscia elek¬ tryczna zapewnia male straty energii powstajace podczas przeplywu pradów wirowych.Rozwiazanie wedlug wynalazku, przy stosunko¬ wo prostej technologii wykonania, góruje nad do- dotychczas stosowanymi konstruikcjami pod wzgle¬ dem stopnia kompensacji indukcyjnosci cewki ru¬ chomej, przy czym straty rzeczywiste sa nieznacz¬ ne. Uzyskany charakter przebiegu indukcyjnosci skompensowanej cewki ruchomej w funkcji cze¬ stotliwosci jest wyraznie malejacy.Na badanym modelu wstrzas arki, zasilanej pra¬ dem ó czestoliwosci równej 1 kHz, uzyskano 25- krotne zmniejszenie indukcyjnosci przy powieksze¬ niu opornosci rzeczywistej o 1,4 razy naniu do odpowiednich wartosci cewki ruchomej pomierzonych w powietrzu i przy tej samej cze¬ stotliwosci zasilania. Ten malejacy charakter in¬ dukcyjnosci zapewnia prawie stala wartosc oporu biernego cewki ruchomej ze wzrostem czestotli¬ wosci.Poniewaz w tego typu ukladach p oporze po¬ zornym decyduje opór bierny stad wartosc napie¬ cia wyjsciowego wzmacniacza mocy — którego za¬ daniem jest zapewnienie odpowiedniej wartosci pradu w cewce ruchomej w calym zakresie pracy — zalezy od wartosci oporu biernego cewki.Skompensowanie indukcyjnosci cewki ruchomej pozwala zmniejszyc wartosc * wymaganego napie¬ cia wyjsciowego wzmacniacza mocy kilkanascie razy w zwiazku z tym moc wyjsciowa wzmacnia¬ cza (podawana w KVA wobec zespolonego charak¬ teru impedancji obciazenia) moze byc zmniejszone równiez kilkanascie razy, co zdecydowanie obniza koszty budowy i eksploatacji wzmacniacza mocy.Bezkarkasowa konstrukcja cewki ruchomej nawi- 5 nietej z drutu o przekroju prostokatnym zmniej¬ sza powaznie szerokosc szczeliny powietrznej i zwieksza jej wypelnienie drutem nawojowym cew¬ ki ruchomej.Mniejsza szerokosc szczeliny powietrznej obniza 10 opornosc magnetyczna dla cewki podmagnesowu- jacej, co powoduje zmniejszenie liczby amperozwo- jów potrzebnych do wytwarzania okreslonej war¬ tosci natezenia pola magnetycznego. Pozwala to na zmniejszenie mocy zasilacza pradu stalego za- 15 silajacego cewke podimagneisowujaca oraz na zmniejszenie wymiarów wstrzasarki elektrodyna¬ micznej.W wyniku obnizenia wymagan stawianych wzmacniaczowi mocy i zasilaczowi pradu stalego 20 uzyskuje sie powazne zmniejszenie kosztów wyko¬ nania i eksploatacji zestawu aparatury zasilajacej wstrzasarke.Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykla¬ dzie wykonania na rylsunku, na którym fig. 1 25 przedstawia schematycznie wstrzasarke w prze¬ kroju wzdluz jej osi symetrii, fig. 2 — schema¬ tycznie cewke ruchoma w przekroju wzdluz jej osi symetrii, natomiast na fig. 3 podano wykres zaleznosci indukcyjnosci wzglednej cewki rucho- 30 mej kompensowanej za pomoca tulei miedzianych, w funkcji czestotliwosci pradu elektrycznego ja zasilajacego.Jak pokazano na fig. 1, obwód magnetyczny ukladu wzbudzajacego sklada sie z rdzenia srod- 85 kowego 1 z nawinieta na nim cewka podmagne- sowujaca 2 oraz zwory dolnej 3 i zwory górnej 4, polaczonych obudowa 5, przy . niem srodkowym 1, a zwora górna 4 utworzona jest cylindryczna szczelina powietrzna 6.W szczelinie powietrznej 6 znajduje sie cewka ruchoma 7 polaczona sztywno z ruchomym stolem 8. Ponadto w szczelinie powietrznej 6 umieszczone sa: na rdzeniu srodkowym 1 — tuleja wewnetrzna ._ 9* a w zworze górnej 4 — tuleja zewnetrzna 10.Obie tuleje 9 i 10 sa wykonane z miedzi. Stól S polaczony jest ze zwóra górna 4 za pomoca spre¬ zyn 11.Cewka ruchoma 7, pokazana na fig. 2, jest na- 50 winieta dwuwarstwowo drutem 12 o przekroju prostokatnym, w izolacji poliestrowej. Pomiedzy jedna, a druga warstwa cewki ruchomej 7 wsta¬ wiono tuleje stalowa 13, przecieta dla unikniecia powstawania pradów wirowych, a calosc zalano 55 zywica epoksydowa. Zadaniem tulei stalowej 13 jest zwiekszenie wytrzymalosci mechniczniej cew¬ ki ruchomej 7.Ruch drgajacy cewki, ruchomej 7 wra? ze stolem 8 powstaje pod wplywem oddzialywania stalego 60 pola magnetycznego wytwarzanego przez cewke podmagnesowujaca 2 na cewke ruchoma 7 zasilana pradem zmiennym. Zmienny strumien magnetycz¬ ny wytworzony przez prad plynacy przez cewke ruchoma 7 indukuje jednoczesnie prady wirowe w 65 tulejach wewnetrznej 9 i zewnetrznej 10. Prady57614 6 te wytwarzaja wlasny zmienny strumien magne¬ tyczny, o kierunku odwrotnym w stosunku do strumienia magnetycznego cewki ruchomej 7.W wyniku tego nastepuje odejmowanie sie stru¬ mienia magnetycznego cewki ruchomej 7 i stru- % mienia wytwarzanego przez prady wirowe. Efek¬ tem tego zjawiska jest wielokrotne zmniejszenie indukcyjnosci cewki ruchomej 7. Charakter tych zmian jest pokazany na fig. 3. Pomiarom poddano cewke ruchoma 7 nawinieta dwuwarstwowo zwo¬ jami drutu miedzianego o przekroju prostokat¬ nym.Kompensacji dokonywano za pomoca dwóch tulei miedzianych 9 d 10. Pomierzone wartosci induk¬ cyjnosci L cewki ruchomej 7 w czasie pracy wstrzasarki odniesiono do wartosci jej indukcyj- 10 15 oosci Lo mierzone w powietrzu przy tej samej czestotliwosci zasilania f. Jak pokazano na fig. 3 indukcyjnosc wzgledna L/Lo ma charakter wybit¬ nie malejacy ze wzrostem czestotliwosci zasilania nia f. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Wstrzasarka elektrodynamiczna z kompensacja indukcyjnosci cewki ruchomej, wykorzystujaca zjawisko pradów wirowych znamienna tym, ze w szczelinie powietrznej (6) na rdzeniu srodkowym (1) i w zworze górnej (4) sa umieszczone miedziane tuleje wewnetrzna (9) i zewnetrzna (10), a znaj¬ dujaca sie pomiedzy nimi bezkarkasowa cewka ru¬ choma (7) wykonana jest z drutu (12) o przekroju prostokatnym i zalana masa utwardzalna. ^t Fip 40000 £) PL