SU1511809A1 - Электрическа машина с вентильно-механическим коммутатором - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электротехники, в частности к электрическим машинам посто нного тока. Цель изобретени  - упрощение конструкции. Машина содержит механический коллектор с провод щими и изолирующими пластинами, разнопол рные группы щеток, подключенные к питающей сети через коммутирующие вентили, выполненные в виде трехфазного мостового выпр мител , разнопол рные выводы которого объединены и подключены к одному из контактов группы щеток, одноименные зажимы переменного тока мостов объединены и подключены к одному из зажимов сети переменного тока через первичные обмотки транформаторов, вторичные обмотки которых через реверсивный выпр митель подключены к обмотке дополнительных полюсов, образующих совместно с трансформаторами и выпр мител ми коммутирующий блок машины. 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к электрическим машинам посто нного тока с дополнительными устройствам дл  улучшени  коммутации.

Цель изобретени  - упрощение конструкции .

На фиг.1 приведена принципиаль-. на  электрическа  схема машины с вентштьно-механическим коммутатором (ВМК); на фиг.2 - функциональна  схема машины с ВМК с блок-схемой системы управлени ; на фиг.З - функциональна  схема выходного устройства; на фиг.4 - функциональна  схема блока управлени  реверсивным узлом; на фиг.5 - диаграммы сигналов управлени  и токов скольз а;их контактов,

Машина (фиг.1):содержит.обмотку  кор , подключенную к механическому коллектору 1 с провод щими 2-6 и изолирующими 7-10 пластинами, контакти- рзпощие с ними разнопол рные группы щеток, кажда  из которых состоит из двух контактов 11 и 12, подключенных к зажимам источника питани  через ключевые элементы 13 и 14, ком- ;мутируюпдий блок 15 и схему 16 управ- лени . Каждый ключевой элемент представл ет собой мостовой выпр митель на тиристорах 17-22 и 23-28. Кажда  пара ключевых элементов, св занна  с одной группой щеток, обра- зует выпр митель-коммутатор (БК). Общее число ВК в машине равно п (БК-1,...,ВК-п) (фиг.2).

сл

00

о ;о

3Коммутирующий блок содержит трансформатор 29 тока, вторичные обмотки которых через неуправл емый выпр митель 30 св заны с реверсивным узлом на четырех тиристорах 31-34, выполненным в виде мостовой схемы, в диагональ которой включены дополнительные полюса 35.

Схема управлени  (фиг.2) состоит из датчшса 36 положени  (ДГ1) , блока 37 управлени  реверсивным узлом и п входных устройств 38 (ВУ-1..., ВУ-п), каждое из которых включает систему 39 мпульсно-(1)азового управ- лени  (СИФУ), блок 40 ключей (БК) и блок 4 логики,

СИФУ (фиг.З)  вл етс  трехкаиаль пой системой, содержащей формирователи-усилители 42-44 импульсов, логи- ческпе элементы 45-47 и 48-50 и вводные устройства 51-56. Каждое вводное устройство содержит по два 1-1мпульсных трансформатора, первичные обмотки которых через ключевые элементы 57 и 58 (например, на транзисторах ) подключаютс  К источнш у питани  Uf,.

Блок управлепи  реверсивным узлом (фиг,4) содержит генератор 59 импульсов 5 лоп-гческие элементы 60 и 6 и выходные усилители 62   63, обеспечгазающие включение тиристоров 31, 34 шш 32, 33.

I

СИФУ вьтолн ет преобразовани  сигнала управлени  Uv, в последовательность 1-1мпульсов управлени тиристорами. Ном-ера каналов управлени  на выходе СИФУ соответствуют ном рам тиристоров мостовых схем на фиг.. Одновременно, благодар  св зи с блоком логики по каналу Up, CliOy вырабатьшает управл ющие импульсы па включение соответствующих груп тиристоров мостовых схем ВК по сигна лам датчика положени .

Предлагаема  машина работает следующим образом,

При вращении машшш вперед сигнал задани  и„ принимает значение логической единищлг, обеспечива  прохождение сигналов управлени  через элементы 45-47 на катодные группы тиристоров мостовых схем. При вращении назад ci-ггналы управлени  проход т соответственно через логические элементы 48-50 не анодные группы тиристоров мостовых схем.

g

0 5

0

5

0

Я094

С помов1;ью блока логики обеспечиваетс  выбор соответствующего ключел вого элемента 13 или 14 благодар  замыканию ключевого элемента 57 или 58 ;.в зависимости от знака входного сигнала Uo с датчика положени .

Датчик положени  дискретного типа , как в вентильном двигателе, вырабатывает серии пр моугольных импульсов ,. В каждой серии одному обороту вала двигател  соответствует число импульсов, равное числу провод щих пластин коллектора. В блоке управлени  реверсивным узлом при вращении машины вперед так же, как и в СИФУ, сигналы управлени  на тиристоры 31 и 34 подаютс  через логический элемент 60. При вращении машины назад измен етс  пол рность напр жени  на  коре с помощью ключевых элементов, а также - направление тока в дополнительных полюсах благодар  отключе ншо тиристоров 31 и 34 и включению тиристоров 32 и 33 реверсивного узла. Сигналы управлени  на эти тиристоры подаютс  через логический элемент 61, на вход которого поступает сигнал логической единицы U,.

При работе.машины скольз щие контакты перемещаютс  по рабочей поверхности коллектора слева направо (фиг.). До момента времени t СИФУ разрешает выдачу управл ющих импульсов на тиристоры 17 и 23 фазы А. Но в провод щем состо нии находитс  только тиристор I7 благодар  замкнутому ключу 57, что соответствует наличию в ключевом элементе 13 сигнала логической единицы. Ток  кор  21g протекает от фазы А через тиристор 17, контакт 1, провод щую пласт тину коллектора 3, обмотку  крр , один из контактов катодной группы и провод щий тиристор мостовой схемы , св занной с этим контактом (не показаны), к фазе В или С источника .

В момент времени t,, когда скольз щие контакты занимают пoлoжeниeJ изображенное на фиг.1, выходной сигнал датчика положени  Но измени-, ет свою пол рность (фиг.5). При этом выходной сигнал блока 41 логики Up становитс  равным нулю на :- врем  Ц., в течение которого происходит подготовка формирователей- усилителей 42-44 импульсов к вьвдаче очередных импульсов управлени  по ка5

Налам тиристоров 17 и 23 (фиг.З). По истечении времени tJ на выходе блока 41 логики по вл етс  разрешающий сигнал логической единицы, в канале тиристора 17 выходной сигнал равен логическому нулю (фиг.З).Соответственно в блоке 40 ключей ключ 58 замыкаетс , а ключ 57 размыкаетс , что обеспечивает по вление сигнала управ лени  по каналу тиристора 23 U (фиг.5).

После включени  тиристора 23 в коммутируемой секции, св занной с пластинами 3 и 4 коллектора под дей- ствием коммутирзпощей ЭДС от магнитного потока дополнительных полюсов пр мой ток тиристора 17 i постепенно уменьшаетс , а тиристора 23 и контакта 12 i .

По истечении времени t пр мой ток тиристора 17 i, становитс  равным нулю и он отключаетс , а ток тиристора 23 i -j достигает значени  2 ig, при этом ток в секции измен - ет свое направление .(показано пунктиром на фиг. О. Перемещение контакта 11 с провод щей пластины 3 на изолирующую 8 осуществл етс  в обесточенном состо нии, что обеспечивает без- ыскровую работу коллектора. По завершении коммутации в секции ток  кор  2 ig продолжает протекать по крнту- |ру: фаза А-23-12-4 и далее по ука- |занному Bbwie контуру. j При дальнейшем перемещении контак ITOB по поверхности коллектора кон- |такт 11 проходит изолирующую пластину 8 и начинает переходить на провод щую пластину 4, При этом контакт 112 начинает переходить на изолирующую пластину,9. В момент времени ty, когда контакты 11 и 12 одновременно |контактируют с пластиной 4, выходной сигнал да Гчика положени  U j вновь

измен ет свою пол рность (фиг,5).. Элементы схемы управлени  работают аналогично описанному в соответствии с диаграммой на,фиг.5 дл  момента времени t/. По истечении времени 1}

о по вл етс  сигнал управлени  U на

включение тиристора 17. Начинаетс  процесс перехвата общего тока 2 i g в контакте 12 на контакт 11 вследствие возрастающего -падени  напр жени  на сбегающем крае контакта 12. Этот процесс не сопровождаетс  искрением из-за очень малой индуктивности контура : 4-12-23-17-11-4. Когд

JQ

)5 20

25 зо с

5

40

0

5

8096

скольз щий контакт 12 полностью переходит на изолирующую пластину 9, ранее провод щий тиристор 23 откгаоча- етс  естественным образом, а полный ток 2 З-е протекает через пластину 4, контакт 11 и тиристор 17.

При продолжающемс  перемещении к онтактов по поверхности коллектора контакт 12 входит в контактирование с провод щей пластиной 5, со схемы 16 управлени  поступает сигнал включени  тиристора 23 и начинаетс  комму- ационный процесс реверсировани  тока в секции, св занной с пластинами 4 и 5. Этот процесс протекает так же, как в секции, св занной с пластинами 3 и 4.

Рассмотренные коммутационные прогг цессы соответств уют случаю, когда они по времени не совпадают с сетевой коммутацией тиристоров выпр мителей. Однако, если начало коммутационного процесса, например, в секци х, подт:. ключенных к пластинам 3 и 4, совпало по времени с сетевой коммутацией с фазы А на фазу В, при которой одновременно открыты тиристоры 17 и 19, со схемы управлени  будут поданы импульсы на включение тиристоров 23 и 25 одновременно. При завершении коммутации в секции тиристоры 17 и 19 отключаютс  коммутирующей ЭДС, далее за счет сетевой коммутации отключаетс  тиристор 23, а полный ток 2 i g продолжает протекать от фазы В через тиристор 25.

При неподвижном  коре и низких частотах вращени , когда ЭДС, наводима  в секци х полем дополнительных полюсов, становитс  соизмеримой с падением напр жени  под щетками, коммутаци  тока в секци х обеспечиваетс  переменным напр жением питающей сети так же, как в вентильных машинах с циклоконверторами.

При работе машины двигателем вперед в мостовых схемах на ключевых элементах 13 и 14 работают только катодные группы тиристоров 17,19,21 и 23,25, 27. В мостовых схемах, св т занных с катодной группой контактов (не показаны), работают анодные группы тиристоров,В генераторном режиме, т.е. при изменении направлени  тока  кор  (назад), в мостовых схемах на ключевых элементах 13 и 14 вступают в работу анодные группы тиристоров 18,,

20,22 и 24,26,28, В мостовых схемах, св занных с катодными щетками, работают катодные группы тиристоров.

Claims (1)

1. Формула изобре тени 

   Электрическа  машина с вентильно- механическим коммутатором, содержаща  механический коллектор, контактирую- щие с ним разнопол рные группы щеток, ключевые элементы и схему управлени  с блоком логики и датчиком положени , отличающа с  тем, что, с целью упрощени  конструкции, машина снабжена дополнительными полюсами с обмотками, трансформатором тока, выпр мителем и реверсивным узлом , ключевые элементы выполнены в виде анодной и катодной групп тирис торов, одноименные выводы которых.

   предназначенные дл  подключени  к сети переменного тока, объединены и соединены с первичными обмотками трансформаторов тока, вторичные обмотки которых соединены с обмотками дополнительных полюсов через выпр митель и реверсивный узел, схема управлени  снабжена блоком импульс- но-фазового управлени , блоком ключей , и блоком управлени  реверсивным узлом, выход которого соединен с управл ющими входами реверсивного узла вход - с входом блока импульсно-фазо вого управлени , выход которого соединен с блоком ключей, а второй вход - с первым выходом блика логики , второй и третий выходы которого соединены с вторым и третьим входами блока ключей, а вход - с датчиком положени .

   L.

   фие.г

   Фие. 1}