SU813597A1

SU813597A1 - Device for improving the switching of commutator electric machines with wave winding of armature

Info

Publication number: SU813597A1
Application number: SU792778468A
Authority: SU
Inventors: Алексей Иванович Скороспешкин; Эдуард Галактионович Чеботков; Виталий Алексеевич Прудников; Валентин Васильевич Трошин; Леонид Яковлевич Макаровский
Original assignee: Куйбышевский Политехническийинститут Им. B.B.Куйбышева
Priority date: 1979-06-08
Filing date: 1979-06-08
Publication date: 1981-03-15

Description

Изобретение относится к клектромашиностроению и способствует повышению, надежности работы машин постоянного тока.The invention relates to electrical engineering and improves the reliability of DC machines.

Известны устройства для улучшения коммутации коллекторных машин,, содержащие регулируемый источник питания для подпитки дополнительных полюсов, датчики частоты вращения, постоянной и переменной составляющих тока якоря, множительное устройство и функциональные преобразователи tu ·Known devices for improving the commutation of collector machines, containing an adjustable power source for feeding additional poles, speed sensors, constant and variable components of the armature current, multiplying device and functional converters tu

Это устройство не позволяет повысить быстродействие и статическую точность.This device does not improve performance and static accuracy.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для улучшения коммутации коллекторных машин с волновой обмотЧ кой якоря, содержащее управляемый усилитель. подключенный к обмотке допопнительных полюсов, и элементы для управления усилителем, выполненные в виде датчиков тока, которые установлены в цепи щеток одноимённой полярности, а между датчиками тока и управляемым усилителем включен сумматор Г2].Closest to the proposed is a device for improving the commutation of collector machines with wave winding armature containing a controlled amplifier. connected to the winding of the auxiliary poles, and elements for controlling the amplifier, made in the form of current sensors, which are installed in the brush circuit of the same polarity, and an adder G2 is connected between the current sensors and the controlled amplifier].

Недостатком этого устройства является низкая статическая точность управления током дополнительных полюсов и ограниченное быстродействие.The disadvantage of this device is the low static accuracy of the current control of the additional poles and limited speed.

Цель изобретения - повышение быстродействия и статической точности при од/ довременном-улучшении стабильности настройки дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны коммутации.The purpose of the invention is to increase speed and static accuracy while simultaneously improving the stability of tuning additional poles in the middle of the sparkless switching zone.

Это достигается тем, что устройство для улучшения коммутации коллекторных ма'шин с волновой обмоткой якоря снабжено подключенным к управляемому усилителю регулятором с пропорционально-интегральным законом изменения выходного напряжения, два входа которого соединены через резисторы с датчиками тока, а третий вход подключен через резистор к обмотке дополнительных полюсов.This is achieved by the fact that the device for improving the commutation of collector machines with the wave winding of the armature is equipped with a regulator connected to a controlled amplifier with a proportional-integral law of variation of the output voltage, two inputs of which are connected through resistors to current sensors, and the third input is connected through a resistor to the winding additional poles.

За счет включения в схему устройства регулятора с пропорционально-интегральным законом изменения выходного напря-.Due to the inclusion in the circuit of the device of the regulator with a proportional-integral law of change in the output voltage.

616557 жения при управлении током дополнительных полюсов возникает формировка в переходных процессах, способствующих повышению быстродействия. Настройка же регулятора с пропорционально-интегральным законом изменения выходного напряжения на постоянную времени дополнительных полюсов (наибольшая постоянная времени контура регулирования - регулятор и управляемый усилитель с обмоткой) обеспечивает компенсацию этой постоянной времени, а следовательно, повыше,нию быстродействия при настройке полюсов на середину безыскровой зоны, •коммутации. За счет включения в схему указанного регулятора управления током дополнительных полюсов осуществляется без дерегулирования, а регулирование тока дополнительных полюсов при изменении частоты вращения электрической машины в широких пределах отрабатывается с большой точностью. В свою очередь, это положительно отражается на качестве и стабильности процесса коммутации.616557 during the control of the current of the additional poles, a formation arises in transients, contributing to an increase in speed. Setting the regulator with a proportional-integral law of changing the output voltage to the time constant of the additional poles (the greatest time constant of the control loop is the regulator and the controlled amplifier with winding) compensates for this time constant and, therefore, increases the speed of tuning the poles to the middle of the sparkless zone , • switching. Due to the inclusion of additional poles in the current controller for controlling the current, deregulation is carried out without adjusting the current of the additional poles when changing the speed of the electric machine over a wide range with great accuracy. In turn, this has a positive effect on the quality and stability of the switching process.

За счет использования регулятора в совокупности с охватом его вместе с управляемым усилителем отрицательной обратной связью по напряжению дополнительных полюсов повышается статическая точность при одновременном улучшении стабильности настройки дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны коммутации.Due to the use of the regulator in combination with its coverage together with the negative amplifier feedback voltage feedback of the additional poles, the static accuracy is increased while improving the stability of the additional poles in the middle of the sparkless switching zone.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Устройство состоит из управляемого усилителя 1 мощности,регулирующего ток в обмотке дополнительных полюсов 2. , Для получения сигналов, пропорциональных токам в щетках одновременной полярности, используются два датчика 3 и 4. В качестве датчиков тока могут применяться шунты амперметра или токоподводяшие шины. Между усилителем 1 мощности и датчиками тока 3 и 4 включен регулятор 5, который за счет охвата его цепочкой, состоящей из емкости 6 и резистора 7, имеет пропорционально-интегральную зависимость выходного напряжения. В качестве регулятора может быть применен операционный усилитель. Алгебраическая сумма сигналов, пропорциональных токам в щетках одноименной полярности, непосредственно выделяется во входной цепи усилителя 5, на входах которого установлены резисторы 8 и 9. Управляемый усилитель 1 и регулятор 5 охвачены отрицательной связью по напряжению дополнительных полюсов 2, реализуемой подачей этого напряжения через резистор 10 на вход регулятора,The device consists of a controlled power amplifier 1, which regulates the current in the winding of the additional poles 2., Two sensors 3 and 4 are used to obtain signals proportional to the currents in the brushes of simultaneous polarity. Ammeter shunts or current-carrying buses can be used as current sensors. A regulator 5 is connected between the power amplifier 1 and the current sensors 3 and 4, which, due to its coverage by a chain consisting of a capacitor 6 and a resistor 7, has a proportional-integral dependence of the output voltage. As a regulator, an operational amplifier can be used. The algebraic sum of the signals proportional to the currents in the brushes of the same polarity is directly allocated in the input circuit of the amplifier 5, at the inputs of which resistors 8 and 9 are installed. The controlled amplifier 1 and the regulator 5 are covered by the negative voltage connection of the additional poles 2 realized by supplying this voltage through the resistor 10 to the input of the regulator

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Управляемый усилитель 1 настраивается таким образом, что при одинаковых токах в щетках одноименной полярности он обеспечивает начальный ток, соответствующий настройке дополнительных полюсов на середину зоны безыскровой работы. При изменении величины добавочного то- ка коммутации равенство токов в щетках одноименной полярности нарушается, во входной цепи регулятора выделяется сигнал, уровень которого зависит от направления и величины добавочного тока коммутации. Изменяется величина тока управляемого усилителя и регулирования тока добавочных полюсов происходит до 20 тех пор, пока не наступит равенство токов в щетках одноименной полярности. Введение интегральной составляющей в закон управления регулятора сводит ошибку в регулировании токов в щетках одноименной полярности в статическом режиме к нулевому значению. Придание регулятору пропорционально-интегральных свойств и охват его вместе с управляемым усилителем обратной связью по напряжению дополнительных полюсов приводит к существенному снижению результирующей постоянной времени всего контура (а, следовательно, к повышению быстродействия), что объясняется форсированным изменением выходного напряжения регулятора и компенсацией запаздывания, вносимого управляемым усилителем и дополнительными полюсами.The controlled amplifier 1 is configured in such a way that at the same currents in brushes of the same polarity it provides an initial current corresponding to the setting of additional poles in the middle of the zone of sparkless operation. When the value of the additional switching current is changed, the equality of the currents in the brushes of the same polarity is violated, a signal is allocated in the input circuit of the controller, the level of which depends on the direction and value of the additional switching current. The magnitude of the current of the controlled amplifier and the regulation of the current of the auxiliary poles change up to 20 until the equality of currents in the brushes of the same polarity comes. The introduction of an integral component into the controller’s control law reduces the error in the regulation of currents in brushes of the same polarity in static mode to a zero value. Giving the regulator proportional-integral properties and covering it together with the amplifier controlled by feedback on 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 is explained by a forced change in the output voltage of the controller and compensation for the delay introduced controlled amplifier and additional poles.

Claims

1. The patent of Germany No. 12O0930, cl. 2Id, 28 1965.

2. USSR author's certificate

5 № 63О714, cl. H O2 K 13/14, 1977.