SU736275A1 - Электрическа машина посто нного тока с управл емым вентильно-механическим коммутатором - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области электротехники и быть использовано при разработке электрических машин посто нного тока с вентильно- j механическим коммутатором,которые могут использоватьс  в качестве т гового электропривода электрического транспорта дл  работы в режиме т ги и рекуперативного тор эжени .|Q

Известны электрические машины посто нного тока с вентильно-механическим коммутатором, содержащие механический коллектор с провод щими и изолирующими пластинами, кон- |5 тактирующие с ним группы щеток и вентильный коммутатор с системой управлени , обеспечивающий базыскровую коммутацию тока в секци х обмотки  кор  в устрЬйстве, Одновремен- 20 но осуществл етс  изменение скорости вращени  двигател  путем импульсного регулировани  подводимого к  корью напр жени  1 и 2 .

Однако совмещение в вентильном 25 коммутаторе двух функций - коммутации и регулировани  скорости достигаетс  за счет усложнени  его схемы, содержащей дополнительные коммутирующие тиристоры, которые не исполь- 30

зуютс  в обычных мгынинах с вентильно-механическим коммутатором. Кроме того, в таких машинах не может быть осуществлен режим рекуперативного торможени , крайне необхода мый в системах электрического транспорта.

Целью изобретени   вл етс  расНирение области применени  машины.

Это достигаетс  тем, что предложенна  машина снабжена переключателем , содержащим два нормально-замкнутых и два нормально-разомкнутых в двигательном режиме контакта, в качестве отсекающих вентилей использованы тиристоры, коммутирующий элемент анодного блока содержит последовательно соединенные конденсатор и дроссель и зашунтирован цепочкой последовательно-встречно соединенных диодов, причем обща -точка линейных дросселей катодной группы соединена через первый нормально-разомкнутый контакт с nepBtJM выходным зажимом машины и с общей точкой .пинейных дросселей анодного блока через первый нормально-замкнутый контакт с вторым выходным зажимом машины и через второй нормально замкнутый контакт - с объединенными анодами диодов ,шунтирующих коммутир5тощий элемен анодного блока, соединенный через втрой нормально-разомкнутый контакт с вторым выходным эажиг юм маишны.

На чертеже изображена электрическа  схема машины, в которой механический коллектор и обмотка  кор  представлены в виде линейной разверт

Якорна  обмотка 1 машины подключена к совмещенному механическому коллектору 2 с провод вд1ми 3-10 и изолирующими 11-18 пластинами, контактирующими с раз нопол рными групnaNBi щеток 19-22. Щетки подключены К электрическим контурам, содержа цим последовательно включенные отсекаюиди вентили 23-26, .управл еьФае ко Ф1утиру1С1цие вентили 27-30, зашунтированны обратными диодами 31-34, и линейные дроссели 35-38, общие точки которых подключены.к соответствующим выходным зажимам дл  подключени  к источнику питани . Точкисоединени  отсекающих и коммутирующих вентилей св заны посредством ко1н1мутирую1ДИх элементов 39, 40, образуюцщх с указанными электрическими контурами анодный 41 и катодный 42 блоки вентильного коммутатора, работоспособность которого обеспечиваетс  схемой управлени  43, В качестве коМг утирушщих элементов в катодном блоке установлен конденсатор, в анодном блоке - электрическа  цепь из после 1 ::вательно включенных конденсатора 44 и .дроссел  45, шунтированных диоДлми 46, 47, аноды которых через группу контактов 48 подключены к за;мимам источника питани  . Контакты 4:9 и 50 замкнуты в режиме т ги, а контакты 51, 52 при этом разомкнуты В режиме рекуперации, наоборот,контакты 49-50 - разомкнуты, а контакты 51 -52 замкнуты.

М.зиглна может работать в режиме т ЯП- - двигателем и в режиме рекуперации ганератором. Схема обеспечивает плавное регулирование скорост вращени  двигател  в большом диапазоне и рекуперативное торможенке, вплоть до.полной остановки машины. При работе машины двигатели, т.,е, :з режиме т ги,- при номинальной скорости вращени  (т.е. при полном нащ:  жении источника на коллекторе)., в рассматриваемый момент времени ток нагрузки протекает от положительно:(Х) полюса источника через дроссель 35,, тиристоры 27, 23, щетку 19, пластину коллектора 4, бмотку  кор  , через пластину 8, контакт 21, вентили 25,, 29., дроссель 37, контакт 49 к tvMHycy источника питани . Коммутирующие конденсаторы 40, 44 зар жены от преддущего коммутационного цикла до напр жени , пол рность которого обозначена на рисунке без скобок. Скольз щие контакты перемещаютс  относительно коллектора слева направо. При

вхождении щеток 20 и

22 и контакти5 , 9 со схеьы ровании с пластина.да управлени  поступают сигналы на включение тиристоров 28, 24, 30. Конденсаторы 40 и 44 начинают разр жатр с  по соответствующим контурам с целью выключени  ранее провод щих тиристоров 27 и 29 „ В анодном блоке разр дный ток конденсатора 44 протекает через элементы схемы: 44,

27,35, 36, 28, 45, 44. В катодном блоке конденсатор 40 разр жаетс  через элементы 30, 38., 37, 29. После того, как разр дные токи конденсаторов станов тс  равными току нагрузки двигател  тиристоры 27 и 29 отК-глочаютс , а разр д продолжаетс  нарастамгцим током в анодном блоке через элементы 44, 31, 35, 36, 28, 45, 44, а в катодном через элементы

40, 30, 38, 37, 33, 40.

В рассматриваемом коь-1му т ад ионном интервале ток нагрузки протекает через обратные диоды 31, 33, которые поддерживаютс  в провод щем состо нии указанными разр дными токами , превышающими по абсолютной величине ток нагрузки. Когда разр дные токи конденсаторов 40 и 44 уменьшаютс  до значени  тока нагрузки обратные диоды 31 и 33 отключаютс , а ток двигател  протекает от источника чеоез элвгмевты 36, 28, 45, 44,, 23, 19, 4, 1, о, 21, 25, 40 j 30 38,. 49 „ В секци х обмотки  кор  нашнаетс  процесс реверсировани  тока который сопровождаетс  продолжаюгцимс  перезар .цом конденсаторов 40   4 до напр ьчени , пол рность которого обозначена  а чертеже в скобках, и постепенным перехо/цом тока нагрузки в цепи скольз щих контактов 20 и 22. По окончании электромагнитного переходного процесса ток в коммутиpyeNMX секи.и х измен ет свое напр жение , перезар дные токи конденсаторов 40 и 44 равны нулю, ток нагрузки про.долскает протекать от источника через элементы схег.ы: 36,

28,24, 20, 5,1, 9, 22, 26, 30, 38, 49 , а скольз 1цие контакты 19 и 21 обесточенк

Pacc « тpeкный электрогЛагнитный процесс происходит значительно раньше перемещени  щеток 19 и 21 с провод ш .их пластин на изолирующие 13 и 17, Таким образом обеспечиваетс  безыскрова  коммутшди .При последующем перемещении скольз щих контактов по поверхносхи коллектора., когда щетки 19 и 21 вновь контактируют с пласткнаг.4И 6 и 10, коммутационные процессы в схеме повтор ютс .

Пои работе машины двигателем   режиме регулировани  скорости вра ценк  измен етс  последовательность включени  тиристоров анодного блока

вентильного переключател . При этом за врем  контактировани  контактов

20и 22 с пластинами 5 и 9 коллектора тиристоры 24, 28 анодного блока работают в ключевом режиме, обеспечива  частотно-импульсное регулировани  напр жени  на  коре двигател ,

А при контактировании контактов 19,

21с пластинами 6,10 в ключевом режиме работают тиристоры 23, 27. Катодный блок вентильного переключател  при регулировании скорости работает так же, как и при номинальной скорости двигател .

Рассмотрим особенности работы двигател  при регулировании скорости. В исходном состо нии и при вращении двигател  со скоростью меньшей номинальной ток нагрузки протекает от источника питани  через элементы схема 36, 28, 24, 20, 5, 1, 9, 22, 26, 30, 38, 49. Конденсатор 44 зар жен от предыдущего коммутационного цикла до напр жени  источника питани , пол рность которого обозначена на чертеже в скобках. Дл  отключени  двигател  от сети в режиме импульсного регулировани  напр жени  со cxeNbi управлени  подаютс  импульсы на включение тиристора 27.Конденсатор 44 начинает разр жатьс  через провод щий тиристор 28, а после его выключени  - через обратный вентиль 32 по контуру: 44, 45, 32, 36, 35, 27, 44. Процесс отключени  провод щего тиристора 28 протекает аь алогично описанному при работе машины с номинальной скоростью. После отключени  обратного диода 32  корный ток двигател  протекает через шунтирующий контур 24, 20, 5, 1, 9, 22, 26, 30, 38, 50, 47, 24, а конденсатор 44 перезар жаетс  от сети до напр жени  обратной ПОЛЯРНОСТИ через элементы схег 35, 27, 44, 45, 47, 50, 49.

Дл  подачи напр жени  на  корь двигател  со схемы управлени  подаютс  управл ющие сигналы на тиристоры 24, 28. Вначале от сети протекает ток через элементы схемы 36, 28, 47, 50, 49. В момент времени, когда указанный ток становитс  равным току в шунтирующем контуре двигател , вентиль 47 запираетс , а ток нагрузк продолжает протекать от сети через элементы 36 28, 24, 20, 5, 1, 9, 22 26, 30, 38, 49.

Конденсатор 44 перезар жаетс  до напр жени  исходной пол рности (обозначено в скобках) через элементы 31, 35, 36, 28, 45 анодного блока. При посто нном времени открыти  вентилей 28, 24 среднее напр жение на  коре двигател  регулируетс  изменением длительности бестоковой паузы тиристора 28. В аналогичном режиме работают вентили 23, 27 при прохождекии тока нагрузки через контакты 19, 21.

Дл  работы 1зшины генератором в режиме рекуперативного торможени  paз Jкaютc  контакты 49, 50 и saNSiкаютс  контакты 51, 52. Одновременно измен ютс  направление тока Б возбуждени  и, соответственно , ЭДС обмотки  кор . Ток реку nepaiXHK регулируетс  частотно-импульсным способом с помощью тиристоo ров анодного блока, работающих в ключевом режиме. Катодный блок вентильного переключател  в режиме рекуперации работает так же, как и в режиме т ги. В исходном состо нии

5 при отдаче энергии в сеть вентили

27,28f BaKpFiTTfci, а ток  кор  машины протекает через обмотку I, контакты 20, 22, вентили 26, 30, д россель 38, контакт 51, к плюсу источника питани ,

0 через внутреннее сопротивление источника к минусу,- через контак-г 52, вентили 47, 24, контакты 20, 5 и далее через обмотку  кор  I. Конденсатор

44 зар жен от предыдугаего комм тационного цикла до напр жени  источника

S питани , пол рность которого обозначена на чертеже без скобок. При уменьшении среднего тока  кор  машины до некоторой заданной величины .датчик среднего тока входит в схему

0 управлени  43) включаетс  тиристор

28.При этом в первый момент от источника питани  через элементы схеNM 36, 28, 47, 52 протекает интенсивно нарастаю Д11й ток. Когда этот ток

5 становитс  равным пр мому току через диод 47, пос- ;едний отключаетс , а машина переходит в режим короткого заivbiKaHHHr при котором ток  кор  быстро возрастает и протекает по кон0 туру: 1, 9, 22, 26, 30, 38, 51, 36, 28,- 24, 20, 51. Конденсатор 44 перезар жаетс  до напр жени , пол рность которого обозначена на чертеже в скобках, по контуру: 44, 31, 35, 36, 28, 45, 44,

5

Когда возрастающий ток  кор  достигнет некоторой заданной величины, со управлени  подаютс  импульсы ка включение тиристора 27, который с помощью коммутирующего конденсатора

0 44 отключает провод щий тиристор 28 аналогично описанному при работе машины с ном11нальной скоростью. После отключени  обратного диода 32 машина вновь отдает энергию в питающ то

S сеть,  корный ток протекает через элементы схемы 1, 9, 22, 26, 30, 38, 51, через внутреннее сопротивление источника 52, 47, 24, 20, 5, 1. Конденсатор перезар жаетс  от сети до на0 пр жени  исходной пол рности через элементы 35, 27, 44, 45, 47, 52.Далее коммутационные процессы повтор ютс .

В анодном и катодном блоках венггильного переключател  коммутирующие

5 элементы имеют нео,динаковую структуру.

В катодном блоке установлен конденсатор 40, в гшодном - конденсатор 44 и дроссель 45. Неоднородность схем объ сн етс  тем, что эти блоки работгиот в различных режимах. Элементы катодного блока во всех режимах работы маишны наход тс  в одинаковых услови х и выполн ют функцию переключател  тока, протекающего через контакты 21,22. Напр жение на конденсаторе 40 в таком режиме работы опре; л етс  только величиной реактивной ЭДС на коммутируе1 лх секци х обмотки  кор , котора  в свою очередь зависит от нагрузки и по величине значительно итаньше напр жени  источника питани .

Элементы анодного блока вентильного переключател  наполн ют совмещенную функцию коммутатора и peiv л тора напр жени . При работе с номинальной скоростью вращени  конденсатор 44. работает в тех же услови х , что и конденсатор- 40. Нап шжение на нем определ етс  процессом подзар да конденсатора энергией коммутируемых секций, котора  зависит от параметров секции и от нагрузки. В этих услови х (при посто нстве энергии, получаемой от секции) с уменьшением емкости конденсатора, напр жение на нем возрастает. Одновременно , при работе машины в режиме регулировани  скорости конденсатор 44 перезар жаетс  до полного напр жени  источника питсши .

Дл  выравнивани  потенциальных условий работы конденсатора 44 анодного блока во всех режимах работы машины его емкость выбирают такой величины, чтобы напр жение на нем при номинальной скорости двигател  было бы равно напр жению источника питани .

Выравнивание потенциальных условий работы конденсатора 44 обеспеЛ нает посто нство . времени выключени .

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР № 377943, кл„ Н 02 13/14, 1970.

2 Авторское свидетельство СССР I 382207, кл, Н 02 К 13/14, 1970, I1 I IXI//DS :