RU2287215C1

RU2287215C1 - Ripple-current motor and commutation improvement device

Info

Publication number: RU2287215C1
Application number: RU2005114628/09A
Authority: RU
Inventors: Игорь Борисович Битюцкий (RU); Игорь Борисович Битюцкий; Алексей Васильевич Требунцов (RU); Алексей Васильевич Требунцов
Original assignee: Липецкий Государственный Технический Университет (Лгту)
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2006-11-10

Abstract

FIELD: electrical engineering; commutation improvement for ripple-current commutator machines.

SUBSTANCE: proposed ripple-current motor incorporating commutation improvement device is supplied with power from uncontrolled single-phase full-wave rectifier. Main-pole field winding is series-connected to armature circuit and commutating-pole winding, to DC amplifier. The latter is controlled by signal proportional to armature current supplied from metering shunt through scaling amplifier to low- and high-pass filters. Low-pass filter separates DC component from signal and high-pass filter separates AC component therefrom. AC component is supplied to phase controller providing phase control in the range of 0 to π. Signal DC component is summed up across amplifier with AC component corrected in phase. Summing amplifier has independent gain controls for channels of both components; control signal is generated at its output and corrected in piecewise-linear approximation unit including saturation of commutating-pole magnetic circuit; then this signal arrives at DC amplifier feeding commutating-pole winding.

EFFECT: enhanced commutating power of machine for various operating and brush-contact conditions.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для улучшения коммутации двигателей пульсирующего тока.The invention relates to electrical engineering and can be used to improve switching motors of a pulsating current.

Известны двигатели пульсирующего тока НБ-412К [В.Е.Скобелев, Двигатели пульсирующего тока, стр.192, рис.П.3.], НБ-414Б [В.Е.Скобелев, Двигатели пульсирующего тока, стр.192, рис.П.4.], НБ-418 ШМ [В.Е.Скобелев, Двигатели пульсирующего тока, стр.193, рис.П.5.]. К недостаткам данных двигателей можно отнести необходимость включения сглаживающего реактора в цепь якоря, усложнение конструкции двигателя и сложность при настройке коммутации.Known pulsating current motors NB-412K [V.E. Skobelev, Motors of pulsating current, p. 192, fig. P. 3.], NB-414B [V.E. Skobelev, Motors of pulsating current, p. 192, fig. P.4.], NB-418 ШМ [V.E. Skobelev, Ripple current motors, p. 193, Fig. P.5.]. The disadvantages of these engines include the need to include a smoothing reactor in the armature circuit, the complexity of the motor design and the difficulty in setting up switching.

Наиболее близким по техническому решению к заявляемому двигателю пульсирующего тока является выбранный в качестве прототипа двигатель пульсирующего тока НБ-412К-ВМС [В.Е.Скобелев, Двигатели пульсирующего тока, стр.196, рис.П.6.], содержащий главные полюсы, дополнительные полюсы, выполненные на вынесенной магнитной системе, обмотку якоря, последовательную обмотку возбуждения, обмотку дополнительных полюсов.The closest technical solution to the inventive ripple current motor is the pulsed current motor NB-412K-Navy [V.E. Skobelev, Ripple current motors, p.196, Fig. P. 6.], selected as a prototype, containing the main poles, additional poles made on a remote magnetic system, armature winding, sequential field winding, additional pole winding.

Вышеупомянутая система обеспечивает улучшение коммутации за счет конструктивного изменения магнитной системы дополнительного полюса, обеспечивающего меньшее, по сравнению со стандартным исполнением, демпфирование по амплитуде и задержку по фазе переменной составляющей коммутирующего потока. Данная система работоспособна как в статических, так и в динамических режимах работы. Недостатком ее является то, что не позволяет отказаться от сглаживающего реактора в цепи якоря, а также шихтовка сердечника дополнительного полюса по техникоэкономическим показателям не всегда целесообразна и ведет к существенному удорожанию двигателя.The aforementioned system provides improved switching due to a structural change in the magnetic system of the additional pole, which provides less damping in amplitude and phase delay of the alternating component of the switching flux compared to the standard version. This system is functional in both static and dynamic modes of operation. Its disadvantage is that it does not allow abandoning the smoothing reactor in the armature chain, as well as the lining of the core of the additional pole according to technical and economic indicators is not always advisable and leads to a significant increase in the cost of the engine.

Предлагаемый двигатель пульсирующего тока с устройством улучшения коммутации управляет током независимых обмоток дополнительных полюсов по сигналу, пропорциональному току якоря, скорректированному по фазе и амплитуде.The proposed pulsating current motor with a switching enhancement device controls the current of the independent windings of the additional poles by a signal proportional to the armature current, corrected in phase and amplitude.

На чертеже показана схема двигателя пульсирующего тока с устройством улучшения коммутации. Питание силовой цепи двигателя осуществляется от неуправляемого однофазного двухполупериодного выпрямителя 1. Двигатель пульсирующего тока с устройством улучшения коммутации, содержащий главные полюсы, дополнительные полюсы стандартного исполнения, обмотку якоря 2, последовательную обмотку возбуждения 3, обмотку дополнительных полюсов 4, состоит из измерительного шунта 5, включенного в цепь якоря, выход которого подключен к входу масштабирующего усилителя (МА) 6. К выходу МА подключены фильтры низких (ФНЧ) 7 и высоких (ФВЧ) 8 частот, к выходу последнего подключен вход фазорегулятора (ФР) 9, который обеспечивает регулировку фазы в диапазоне от 0 до π. Выход ФР подключен к первому входу усилителя-сумматора (У-С) 10, ко второму входу подключен выход ФНЧ. Усилитель-сумматор имеет независимую регулировку усиления по обоим каналам. К выходу У-С подключен вход блока кусочно-линейной аппроксимации 11, учитывающего насыщение магнитной цепи дополнительных полюсов, к выходу которого подключен усилитель постоянного тока 12, к которому подключена обмотка дополнительных полюсов.The drawing shows a diagram of a pulsating current motor with a switching enhancement device. The power circuit of the engine is supplied from an uncontrolled single-phase, half-wave rectifier 1. A pulsating current motor with a switching enhancement device containing main poles, additional poles of standard design, armature winding 2, series excitation winding 3, additional pole winding 4, consists of a measuring shunt 5, included to the armature circuit, the output of which is connected to the input of the scaling amplifier (MA) 6. Low and low-pass filters of 7 and high-pass filters of 8 frequencies are connected to the MA output, and the output the latter is connected the input phase regulator (PR) 9, which provides a phase adjustment in the range from 0 to π. The output of the FR is connected to the first input of the amplifier-adder (UC) 10, the output of the low-pass filter is connected to the second input. The amplifier-adder has an independent gain control on both channels. The output of the UC is connected to the input of the piecewise linear approximation block 11, which takes into account the saturation of the magnetic circuit of the additional poles, to the output of which a DC amplifier 12 is connected, to which the winding of the additional poles is connected.

Использование двигателя пульсирующего тока с устройством улучшения коммутации позволит отказаться от сглаживающего реактора в цепи якоря, а также улучшить коммутационную способность двигателя без применения шихтовки дополнительных полюсов.The use of a pulsating current motor with a switching enhancement device will make it possible to abandon the smoothing reactor in the armature circuit, as well as to improve the switching ability of the motor without using additional pole charging.

Схема работает следующим образом.The scheme works as follows.

Задачей устройства является повышение коммутационной способности двигателя пульсирующего тока для различных режимов работы и различного состояния щеточного контакта.The objective of the device is to increase the switching ability of the ripple current motor for various operating modes and various conditions of the brush contact.

Питание силовой цепи двигателя осуществляется от неуправляемого однофазного двухполупериодного выпрямителя 1. Обмотка возбуждения главных полюсов 3 включена последовательно в цепь якоря 2. Обмотка дополнительных полюсов 4 подключена к усилителю постоянного тока (УПТ) 12. Управление УПТ осуществляется по сигналу, пропорциональному току якоря, поступающему с измерительного шунта 5 через масштабирующий усилитель 6, на фильтры низкой (ФНЧ) и высокой (ФВЧ) частот 7 и 8 соответственно. Далее ФНЧ выделяет из сигнала постоянную составляющую, а ФВЧ - переменную. Последняя поступает на фазорегулятор 9, который обеспечивает регулировку фазы в диапазоне от 0 до π. Далее на усилителе 10 постоянная составляющая сигнала суммируется со скорректированной по фазе переменной составляющей. Этот суммирующий усилитель имеет независимые регулировки усиления по каналам обеих составляющих. Таким образом, на выходе блока 10 формируется управляющий сигнал, который еще раз корректируется на блоке кусочно-линейной аппроксимации 11, учитывающем насыщение магнитной цепи дополнительных полюсов, а затем поступает на усилитель постоянного тока 12, питающий их обмотку.The power circuit of the engine is supplied from an uncontrolled single-phase two-half-wave rectifier 1. The excitation winding of the main poles 3 is connected in series to the armature circuit 2. The winding of the additional poles 4 is connected to a DC amplifier (UPT) 12. The UPT is controlled by a signal proportional to the armature current from measuring shunt 5 through a scaling amplifier 6, filters low (low-pass) and high (high-pass) frequencies 7 and 8, respectively. Next, the low-pass filter extracts a constant component from the signal, and the high-pass filter - a variable. The latter enters the phase shifter 9, which provides phase adjustment in the range from 0 to π. Further, on the amplifier 10, the constant component of the signal is summed with the phase-corrected variable component. This summing amplifier has independent gain control over the channels of both components. Thus, at the output of block 10, a control signal is generated, which is once again corrected at the piecewise linear approximation block 11, which takes into account the saturation of the magnetic circuit of the additional poles, and then is fed to a DC amplifier 12 that feeds their winding.

Таким образом, система управления постоянно поддерживает такую форму и амплитуду тока питания обмотки дополнительных полюсов, при котором ток в цепи якоря и поток под центром дополнительного полюса совпадают в относительных единицах, что соответствует наименьшему уровню искрения в контакте щетка-коллектор.Thus, the control system constantly maintains the shape and amplitude of the supply current of the winding of the additional poles, in which the current in the armature circuit and the flow under the center of the additional pole coincide in relative units, which corresponds to the lowest level of sparking in the brush-collector contact.

Claims

A pulsating current motor with a switching enhancement device containing main poles, additional standard poles, armature winding, series field winding, additional pole winding, characterized in that the armature circuit includes a measuring shunt, the output of which is connected to the input of a scaling amplifier, the output of which is connected to the inputs of the filters low (low-pass) and high (high-pass) frequencies, the output of the latter is connected to the input of the phase regulator, which provides phase adjustment in the range from 0 to π, you One of which is connected to the first input of the adder-amplifier (U-C), a low-pass filter output is connected to the second input, the U-C output is connected to the input of the piecewise linear approximation block, which takes into account the saturation of the magnetic circuit of the additional poles, to the output of which a DC amplifier is connected, to which the winding of additional poles is connected.