SU1023542A1 - Device for enhancing commutator-type electrical machines - Google Patents

Device for enhancing commutator-type electrical machines Download PDF

Info

Publication number
SU1023542A1
SU1023542A1 SU813240762A SU3240762A SU1023542A1 SU 1023542 A1 SU1023542 A1 SU 1023542A1 SU 813240762 A SU813240762 A SU 813240762A SU 3240762 A SU3240762 A SU 3240762A SU 1023542 A1 SU1023542 A1 SU 1023542A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
amplifier
winding
additional
current
proportional
Prior art date
Application number
SU813240762A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Иванович Скороспешкин
Виталий Алексеевич Прудников
Эдуард Галактионович Чеботков
Валентин Васильевич Трошин
Николай Анатольевич Елшанский
Леонид Яковлевич Макаровский
Original Assignee
Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева filed Critical Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева
Priority to SU813240762A priority Critical patent/SU1023542A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1023542A1 publication Critical patent/SU1023542A1/en

Links

Landscapes

  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ КОМЛ УТАПИИ КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН, содержащее управл емый усилитель, подключенный к обмотке дополнительного полюса, элементы управлени  усилителем, вьтолненные в виле датчиков тока, и регул тор с пропорционально-интегральным законом нени  выходного напр жени , соединенный с управл емым усилителем, о т л и ч а е е с fl тем, что, с целью повышени  статической точности и улучшени  стабильности настройки дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны коммутации, два .входа регул тора через резисторы соединены с датчиком тока, i а третий вход подключен через резистор к обмотке дополнтггельного полюса. (Л о 1C 00 01 4 icA DEVICE FOR IMPROVING THE COMPAUTION OF THE COLLECTOR ELECTRIC MACHINES, containing a controllable amplifier connected to the winding of the additional pole, control elements of the amplifier, filled in the current sensor, and a controller with a proportional-integral law of the output voltage, connected to a control unit, a control valve, and a control panel with a control valve, a control panel, and a controller with a proportional-integral law of the output voltage, connected to a control block, and a control valve. so that, in order to increase the static accuracy and improve the stability of the tuning of the additional poles in the middle of the search-free switching zone, two regulator inputs through p The resistors are connected to the current sensor, i and the third input is connected via a resistor to the winding of the auxiliary pole. (L about 1C 00 01 4 ic

Description

Изобретение относитс  к электрическ КИМ машинам, в частности к средствам ynj- moHKH коммутации коллекторных .электрических машин с регулируемой в широких пределах частотой врашени . Известны устройства дл  улучшени  коммутаций коллекторных электрических машин, содержащие регулируемый источник питани , подключенный к основно или вспомогательной обмотке дополнител ных полюсов, функциональные элементы, датчики ЭДС. Холла, вьшолн ющие функции датчиков тока, потока или множительного устройства, датчик частоты вращени  и другие элементы l , Датчики ЭДС Холла, по какой-бы схе ме не были включены, в конечном счете на выходе имеют сигнал, пропорциональг ный току  кор  с коррекцией по скорооти вращени  или с компенсацией по потоку добавочных полюсов. И в том и в другом случа х сигнал подаваемый на вход управл емого усилител , не учитывает в полной мере характера коммутации (замедленна  или ускоренна ). Хот  только сигнал, пропорциональный д бавочному току коммутации, определ ет точность и стабильность, настройки кок мугации на середину безыскровой зонь. Известно также устройство дл  улучшени  коммутации машин посто нного тока с. обмотками добавочных полюсов, содержащее управл емый усилитель, основную или вспо1йогательную обмотки добавочных ПОЛЮСОВ; датчик тока и датчик напр жени  (д . Регулирование потока добавочных полюсов осуществл етс  в функции напр жени  под сбегающим и набегающим кра  щетки с коррекцией по току  ко- р  и происходит до тех пор, йока не будет получено значение, благопри тное с точки зрени  коммутации. В многополюсных машинах с волноврй обмоткой  кор  коммутируема  секци  замыкаетс  накоротко двум  щетками и соедин ющей их шиной. В одной щетке добавочньгй ток. коммутации совпадает с током параллельной ветви, а в другой направлен встречно. .Плотность тока в щетках одинаковой пол рности различна и напр жение между небегающим и сбегающим кра ми како -либо щетки в этом случае не в полной мё .ре характеризует услови  коммутации. Наличие .контактного датчика- снижает надежность и стабильность работы yoTvройства , так как при вращении,  кор  возможно опрокидывание щетки, отрьиз ее от коллектора и т,д. Повысить точность , надежность и стабильность работы такого устройства можно, примен   бесконтактный датчик, на выходе которо1X3 сигнал пропорционален добавочному току коммутации. Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  улучшени  коммутации коллекторных электрических машин, содержащее управл емый усил№тель ,,подключеш1Ый к обмотке добавочных полюсов, на вход которого подаетс  сигнал с бесконтактного датчика добавочного тока коммутации, вьшолненного в виде двух датчиков тока, при этом один датчик установлен в воздушном зазоре под центром главного полюса а второй - в воздушном зазоре магни топровода, обмотка возбуждени  которого включена последовательно с основной обмоткой .главных полюсов 3j . Недостатками этого, устройства  &л ютс  низка  статическа  точность управлени  током дополнительных пол осов . Целью изобретени   вл етс  повышение статической точности и улучшение стабильности настро Ьси дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны коммутации. Нель достигаетс  тем, что в устройств.ве дл  улучшени  коммутации коллекторных , электрических машин, содержащее управл емый усилитель, подключенный к обмотке дополнительного полюса, элементы управлени  усилнргелем, вьшолненные в виде датчиков тока, и регул тор, соединенный с усилителем, два входа регул тора соединены через резисторы с датчиками тока, а третий вход подключен через резистор к обмотке дополнительного полюса. За счет включени  в схему устройства регул тора с пропорционально-йнтеграпьным законом изменени  выходного напр жени  при управлении током дополнительных полюсов возникает форсировка в переходных процессах, способствующа  повышению быстродействи . Настройка же регул тора с пропорционально-интегральным законом изменени  выходного напр жени  на посто нную времени дополнительных полюсов (наибольша  поото ина  времени контура регулировани  регул тор и управл емый усилитель с обмоткой) обеспечивает компенсацию этой посто нной времени, а следовательно, повышение быстродействи  при настройке полюсов на серещшу безыскровой зоны коммутации. За счет рключеии  в схему указанного perynsrropa управление током допопнитепьных полюсов осуществл етс  без перерегулировани , а регулирование тока дополнительных полюсов при изменении частоты вращени  электрической машины в широких пределах отрабатываетс  с большой точностью, В свою очередь, это положительно отражаетс  на качестве и стабильности процесса коммутации. За счет использовани  регул тора в совокупности с охватом его вместе с управл емым усилителем отрицательной об ратной св зью по напр жению допол нительных полюсов повышаетс  статическа  точность при одновременном улучшении стабильности настройки допол нительных полюсов на середину безыскровой зоны коммутации, На чертеже представлена блок-схема предлагаемого усчройства. Устройство состоит из управл емого усилител  1, подключенного, например, к основной обмотке 2 добавочных полюсов 3, В качестве управл емого усилител  может быть применен полупровод никовый, магнитный или тиристорный ус литель. Дл  получени  сигнала, пропорционального добавочному току коммутации , применены два датчика тока, вьшо№ нённые в виде двух датчиков ЭДС Холла Датчик Холла 4 установлен под центром главного полюса 5 и его выходна  ЭДС пропорциональна результирующему потоку в воздушном зазоре машины. Датчик Холла 6 установлен в воздушном зазоре йагнигопровоаа 7 с обмоткой 8, соеайненной последовательно с об.моткЬй вообуждени  9, уложенной на главных полю сах 5. Выходна  ЗДС датчика Холла 6, пропорциональна магнитному псугоку, создаваемому обмоткой возбуждени  9 в воздушном зазоре под главным полюсом 5. Токовые цепи обоих датчиков пи таютс  от независимого источника питани , Холловские цепи датчиков включе ны по компенсационной схеме и выходна  ЭДС равна разности выходных ЭДС обоих датчиков. Такое включение датчик ков Холла обеспечивает работу устройст ва при регулщювании частоты вращени  ослаблением пол . Между усилителем 1 и датчиками тока 4 и 6 включен регу . л тор 12, который за счет охвата его цепочкой, состо щей из конденсатора lO И резистора И имеет йропорциональноийтетрапьную завттсимость выходного напр жени . В качестве регул тора быть приме 1ен, например, операционный усилитель. Алгебраическа  сумма сигналов, пропорциональна  добавс ному току коммутации, вьщел етс  на резисторах 13 и 14, вход щих во входную цепь регул тора 12, Управл емый усилитель 1 и регул тор 12 охвачены отрицательной св зью по напр жению обкготки 2 дополнительных полюсов, реализуемой подачей этого напр жени  нерез резистор 15 на вход регул тора Управл емый усилитель 1 настраиваетс  таким образом, что при отсутс-рВИИ сигнала на его входе он обеспечивает начальный ток, соответствуюишй настройке дополнительных полюсов на середину зоны безыскровой работы,, При пр молинейной коммутации, когда поток коммутационной реакции  кор  ф отсутствует, сигнал на входе управл емого усилител  1 равен нулю и по о&мотке 2 добавочных полюсов 3, присоединенной к выходу усилител  1 протекает только ток  кор , В случае ускоре1шой коммутации поток коммутационной реакции  кор  Фд , как видно на чертеже, где направлени  токов показаны дл  ускоренной коммутации дввй гател  посто нного тока при вращении против часовой стрелки, направлен вст речно основному магнитному потоку Ф . Результирующий поток под центром ного полюса 5 уменьшаетс  и на входе усилител  1 по вл етс  разностна  ЭДС определенной пол рности. Усилитель 1 отрабатывает этот сигнал и в обмотке 2 протекает ток отпитки, -что приводит к уменьшению намагничивающей сипы добавочных полюсов. Автоматическое уменьшение намагничивающей силы добавочных полюсрв 3 происходит до тех пор пока .коммутаци  не становитс  пр молинейной, что соответствует настройке на середину безыскровой зоны. Если коммутаци  становитс  замедлен ной при том же направлении вращени , то измен етс  направление потока Фдц , измен етс  пол рность сигнала на входе усилител  1 и, соответственно, напр жение тока на выходе усилител  1, что приводит к увеличенюо нa aгничивaкjщeй силы добавочных полюсов 3, И также, как в предыдущем , автоматическа  , настройка кo r fyтaции на серед1шу безыскровой зоны. Введение интегральной составл ющей в закон управлени  регул тора сводит ошибку в регулировании токов в щетках одноименной пол рности в статическом режиме к нулевому значению. Придание регул тору пропорцйонально-нлтеграль ных свойств и охват его вместе с управ л емым усилителем обратной св зью по напр жению дополнительных полюсов приводит к существенному снижению резул1 тирующей посто нной времени всего контура (а, следовательно, к повышению быстродействи ), что объ сн етс  фор С1фованным изменением выходного- нап426 р жени  регул тора и компенсацией запаздывани , вносимого управл емым усилителем и дополнительными полюсами. Повышение быстродействи  и стат ческой точности настройки дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны коммутации осуществл етс  за счет включени  регул тора с пропорционально-интегральным законом изменени г выходного напр жени  между датчиками тока и управл емым усилителем.The invention relates to electric KIM machines, in particular to the means of switching commutator electric machines with ynj-moHKH, with a variable frequency in a wide range. Devices are known for improving the commutation of collector electric machines, which contain an adjustable power source connected to the main or auxiliary winding of additional poles, functional elements, and EMF sensors. Hall functions, functions of current sensors, flow or multiplying devices, rotational speed sensor and other elements l, Hall EMF sensors, by whatever scheme were not turned on, ultimately have a signal at the output proportional to current rotational speed or with compensation for the flow of the additional poles. In both cases, the signal applied to the input of the controlled amplifier does not fully take into account the nature of the switching (slowed down or accelerated). Although only a signal proportional to the switching current supply, determines the accuracy and stability, the settings of the switch in the middle of the sparkless zone. A device is also known to improve the switching of DC machines. the windings of the additional poles containing the controlled amplifier, the main or auxiliary windings of the additional POLES; current sensor and voltage sensor (e. The regulation of the flow of the additional poles is carried out as a voltage under the running and rising edge of the brush with current correction of the core and occurs until a current value is obtained which is favorable from the switching point of view In multi-pole machines with a wave winding, the core of the switched section is short-circuited by two brushes and the bus connecting them. In one brush, the additional current commutation coincides with the current of the parallel branch, and in the other, it is counter-current. The same polarity is different and the voltage between the non-running and running edges of any brush in this case does not fully describe the switching conditions. The presence of the contact sensor reduces the reliability and stability of the yoTv device, since during rotation the core may tilting the brush, discharging it from the collector, and so on. The accuracy, reliability and stability of such a device can be improved by using a contactless sensor, at the output of which the 1X3 signal is proportional to the additional switching current. The closest to the invention is a device for improving the commutation of collector electric machines, comprising a controlled amplifier, connected to the winding of the additional poles, to the input of which a signal is fed from a contactless sensor of the additional switching current, made in the form of two current sensors, one The sensor is installed in the air gap under the center of the main pole and the second is in the air gap of the magnetic conductor, the excitation winding of which is connected in series with the main winding of the main poles 3j. The disadvantages of this are the devices & the low static accuracy of the current control of additional fields. The aim of the invention is to increase the static accuracy and improve the stability of the tuning of the additional poles in the middle of the sparking-free switching zone. Nel is achieved by the fact that in devices, to improve commutator commutation, electrical machines, containing a controllable amplifier connected to the winding of an additional pole, control elements of the amplifier, implemented in the form of current sensors, and a controller connected to the amplifier, two regulator inputs connected through resistors with current sensors, and the third input is connected through a resistor to the winding of the additional pole. Due to the inclusion in the circuit of a device with a proportional-variable law of changing the output voltage when controlling the current of additional poles, a force is generated in transients, contributing to an increase in speed. Adjusting a regulator with a proportional-integral law of changing the output voltage for a time constant of additional poles (the regulator and a controlled amplifier with a winding are greatest at the time of the control loop) and this ensures an increase in speed when setting the poles on the mirrorless sparkless commutation zone. By switching to the specified perynsrropa circuit, the current of the additional poles is controlled without overshooting, and the regulation of the current of the additional poles when the rotational speed of the electric machine is varied over a wide range is worked out with great accuracy. In turn, this positively affects the quality and stability of the switching process. By using the regulator together with its coverage together with the negative amplifier controlled amplifier for the voltage of the additional poles, static accuracy is increased while improving the stability of the tuning of the additional poles in the middle of the sparkless switching zone. The drawing shows the block diagram of the proposed devices The device consists of a controlled amplifier 1, connected, for example, to the main winding of 2 additional poles 3. A semiconductor, magnetic or thyristor amplifier can be used as a controlled amplifier. To obtain a signal proportional to the switching commutating current, two current sensors were used, which are shown as two Hall EMF sensors. Hall Sensor 4 is installed under the center of the main pole 5 and its output EMF is proportional to the resultant flow in the air gap of the machine. The Hall sensor 6 is installed in the air gap of the ignition box 7 with a winding 8 connected in series with the wake of the warning lamp 9 placed on the main poles 5. The output of the Hall sensor of the Hall sensor 6 is proportional to the magnetic voltage generated by the winding of the excitation winding 9 in the air gap under the main pole 5 The current circuits of both sensors are fed from an independent power source, the Hall circuits of the sensors are switched on according to the compensation circuit, and the output emf is equal to the difference of the output emf of both sensors. Such activation of the Hall sensor ensures that the device operates while adjusting the rotation frequency by weakening the field. Between amplifier 1 and current sensors 4 and 6 is included reg. L torus 12, which, due to its coverage by a chain consisting of a capacitor lO and a resistor, has the proportional value of the output voltage. For example, an operational amplifier can be used as a regulator. The algebraic sum of the signals, proportional to the added switching current, is applied to the resistors 13 and 14 that enter the input circuit of the regulator 12, the Controlled Amplifier 1 and the Controller 12 are negatively connected to the voltage of the wiring 2 additional poles realized by supplying this voltage unresistive resistor 15 to the input of the regulator Controlled amplifier 1 is configured so that when there is no pVII signal at its input it provides the initial current corresponding to the setting of the additional poles in the middle of the zone In the case of linear switching, when the flow of the switching reaction core is absent, the signal at the input of controlled amplifier 1 is zero and there is only a current in the & wound 2 additional poles 3 connected to the output of amplifier 1. In the case of accelerated switching The flow of the switching reaction of the core Fd, as seen in the drawing, where the directions of the currents are shown for the accelerated switching of the two direct current rotates when rotated counterclockwise, is directed oppositely to the main magnetic flux F. The resulting flux below the center pole 5 decreases, and a differential emf of a certain polarity appears at the input of amplifier 1. Amplifier 1 fulfills this signal and a siphoning current flows in winding 2, which leads to a decrease in the magnetizing vortex of the additional poles. The automatic reduction of the magnetizing force of the additional poles 3 occurs until the commutation becomes linear, which corresponds to the setting in the middle of the sparkless zone. If the switching becomes slow with the same direction of rotation, then the flow direction of Fd changes, the polarity of the signal at the input of amplifier 1 changes and, accordingly, the voltage of the output of amplifier 1, which leads to an increase in the amplifying power of the additional poles 3, And also, as in the previous one, automatic setting of the co-fytation to the middle of the sparking zone. The introduction of an integral component into the control law of a regulator reduces the error in the regulation of currents in brushes of the same polarity in static mode to zero. Giving the controller proportional-positive properties and its coverage, together with a controlled feedback amplifier for the voltage of additional poles, leads to a significant decrease in the resulting time constant of the entire circuit (and, consequently, to an increase in speed), which explains The odds are one change in the output of the regulator and the delay compensation introduced by the controllable amplifier and the additional poles. The increase in speed and static accuracy of setting additional poles to the middle of the sparkless switching zone is carried out by switching on a regulator with a proportional-integral law of variation of g output voltage between current sensors and a controlled amplifier.

Claims (3)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ КОММУТАЦИИ КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН, содержащее управляемый усилитель, подключенный к обмотке дополнительного полюса, элементы управления усилителем, выполненные в виде датчиков тока, и регулятор с пропорционально-интегральным законом изменения выходного напряжения, соединенный с управляемым усилителем, отличаю(56) 1. Авторское свидетельство СССР № 463200, кл. Н 02 К 23/28, 1075.DEVICE FOR IMPROVING THE COMMUTATION OF COLLECTOR ELECTRIC MACHINES, containing a controlled amplifier connected to the winding of an additional pole, amplifier control elements made in the form of current sensors, and a regulator with a proportional-integral law of output voltage change connected to a controlled amplifier, I distinguish (56) 1. USSR copyright certificate No. 463200, cl. H 02 K 23/28, 1075. 2. Патент ФРГ № 1200930, кл. 21 28, 1965.2. German patent No. 1200930, class 21 28, 1965. 3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2778468/07, ' {кл. Н 02 К 13/14, 08.06.79.3. Copyright certificate of the USSR on application No. 2778468/07, '{cl. H 02 K 13/14, 06/08/79. щ е е с я тем, что, с целью повышения статической точности ^улучшения стабильности настройки дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны коммутации, два входа регулятора через резисторы соединены с датчиком тока, а третий вход подключен через резистор к обмотке дополнительного полюса.In addition, in order to increase the static accuracy ^ to improve the stability of tuning additional poles to the middle of the sparkless switching zone, two controller inputs are connected through a resistor to a current sensor, and the third input is connected through a resistor to the additional pole winding. ОABOUT 1 10235421 1023542
SU813240762A 1981-01-30 1981-01-30 Device for enhancing commutator-type electrical machines SU1023542A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813240762A SU1023542A1 (en) 1981-01-30 1981-01-30 Device for enhancing commutator-type electrical machines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813240762A SU1023542A1 (en) 1981-01-30 1981-01-30 Device for enhancing commutator-type electrical machines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1023542A1 true SU1023542A1 (en) 1983-06-15

Family

ID=20940425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813240762A SU1023542A1 (en) 1981-01-30 1981-01-30 Device for enhancing commutator-type electrical machines

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1023542A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР №463200, кл. Н 02 К 23/28, . 2.Патент DE № 1200930, кл. 21 cJ 28, 1965. 3.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2778468/07, (кл. Н О2 К 13/14, О8.06.79. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS5943919B2 (en) Power factor control device for AC induction motor
US3309592A (en) Electronic switching system for motors
JPH0236788A (en) Method and circuit for control of brushless electric motor
US3402336A (en) Adjustable frequency a.c. motor control system with low speed compensation
SU1023542A1 (en) Device for enhancing commutator-type electrical machines
US3551766A (en) Regulatable and controllable inverter or frequency changer arrangement for feeding ac motors
KR100296556B1 (en) A circuit for driving 3-phase brushless direct current motor
SU1029339A1 (en) Device for improving commutation of commutator electric machines
SU817877A1 (en) Device for improving the switching of commutator electric machines
US3351845A (en) Excitation system for a dynamoelectric machine
SU813597A1 (en) Device for improving the switching of commutator electric machines with wave winding of armature
SU788284A1 (en) Device for improving switching of dc commutator machines
GB2272807A (en) Motor control for a brushless motor
SU886155A1 (en) Device for improving switching of commutator dc electric machines
US4031455A (en) Excitation circuit for brushless synchronous welding generators
US1698288A (en) Motor-control system
US1987417A (en) Direct current electric motor equipment operated in connection with rotary direct current transformers
SU813598A1 (en) Device for improving the switching of commutator dc electric machines
SU1192047A1 (en) Device for improving commutation of d.c.commutator electric machines
SU1198722A1 (en) D.c.electric drive
SU738060A1 (en) Power-diode electric motor
SU771808A1 (en) Device for improving switching of commutator electric machines armature wave-type winding
JPH07222487A (en) Driving apparatus of brushless motor
US2514983A (en) Dynamoelectric machine
SU944043A1 (en) Ac electric drive