Способ улучшения коммутации коллекторных электрических машин

1 ц 1 547003 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сова Советский Социалистичвскик Республик(61) Дополнительное к ав (22) Заявлено 17,04.73 (2с присоединением за (23) Приоритет 1905953/07вкп Ъ 51) М. Кл.- Н 36 венный ко Го суда Совета Министров ССС ам изобретений н открытий 53) УДК 621,31ацо 15.02.77, Бюллетень М у блик по пця 15.03.77 Дата о бликования опцс 2) Авторы изобретения. В, фетисов и В, Е. Егор Ленинградский ордена Ленина политехнический инстит имени М, И. Калинина(54) СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ К КОЛЛЕКТОР Н ЪХ ЭЛ ЕКТР И Ч ЕСМУТАЦИИ Х МАШИН 1 му- ол- их 20 Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании и производстве коллекторных электрических машин.Известен способ улучшения коммутации коллекторных машин введением в зону коммутации коммутирующего потока с помощью специальных обмоток 11. Однако при этом имеют место большие тепловые потери в обмотке и низкий к. п. д.Известен также способ улучшения ком тации посредством замыкания секций доп нительной демпферной обмотки при входе в зону коммутации и размыкания по выходе 2. Й коллекторной машине при применении этого способа замыкание и размыкание секций демпферной обмотки осуществляется при помощи дополнительного (вспомогательного) щеточно-коллекторного аппарата.Моменты времени размыкания и замыкания демпферных секций жестко заданы положением щеток на вспомогательном коллекторе ц не зависят от физических процессов, протекающих в демпферной секции, что неизбежно влечет за собой появление токов недокоммутациц цли токов от поля главных полюсов. Наличие этих токов приводит к дополнительным потерям в демпферцых секциях и вспомогательном щеточно-коллекторном аппарате,Для уменьшения потерь энергии в демпферной обмотке ц вспомогательном коммутаторе по предлагаемому способу секции демпферной оомоткц размыкают в момент реверса тока в нцх, т. е. когда ток в них равен нулю,На фцг. 1 изображен вариант исполнения машины, реализующей описываемый способ, замыкание ц размыкание секций п демпферцой обмотки в которой осуществляется дополнительным коммутатором, изображенным условно в виде ключей; на фцг. 2 - электрическая схема; на фпг. 3 - диаграммы индукции В(1), тока секций основной обмотки , коммутирующей э.д.с. е реактивной э.д.с, е, небалансной э. д.с. Ле, сигнала управления ключом дополнительного коммутатора ;(1) и тока демпферной секции . 1 Лндукцця В(1) ц ток секции ,1 изображены для двух режимов: прямолшейный - пунктирная линия и ускоренный - сплошная линия.В пазы 1 коллекторной электрической машины уложена основная ц демпферная обмотка. Основная обмотка состоит цз катушек 2, содержащих секции 3. Секции 3 подключены к основному коллектору 4 и коммутцруются щеткой 5. Демпферная обмотка состоит цз секций 6, которые подключены к ключам 7 дополнительного коммутатора 8. Замыкаются кгпочц 7 по сигналу с блока управления 9. Размыкаются ключи 7 в момент равенства тока в нцх нулю.40 45 50 55 3Во время работы машины катушки 2 основной обмотки и секции 6 демпферной обмотки поочередно проходят зону коммутации, где ток ,(1) секций 3 меняется за время коммутации от +1 а до 1 а. При входе В зону ком мутации катушки 2 основной обмотки и секции 6 демпферной обмотки, лежащей в тех же пазах, что и рассматриваемая коммутируемая катушка 2, на ключ 7, соответствующий рассматриваемой демпферной секции 6, подается сигнал управления Уу(1) с блока управления 9. Ключ 7 замыкает рассматриваемую демпферную секцию 6.Для обеспечения нормального режима работы машина, работающая двигателем, настраивается на ускоренную коммутацию и машина, работающая генератором, - на замедленнуюю.Рассмотрим работу машины в двигательном режиме (фиг. 3). 1 ри ускоренной коммутации коммутирующая э.д.с. ебольше реактивной э.д.с. е. Из этого следует, что небалансная э.д, с. Ле совпадает по направлению с коммутирующей. Под действием небалансиой э. д, с. возникает демпферный ток д(1), Демпферная секция запасает энергию. Так как сопротивление демпферного контура мало, то Ле практически гасится за счет демпфирующего воздействия демпферного контура. Напряжение на концах коммутируемой секции поддерживается автоматически приблизительно равным нулю при 0(1(ТО, т. е. во время основного этапа коммутации. На завершающем этапе коммутации при Т,( (1(Твозможны следующие два предельных режима тока коммутируемой секции:а) со ступенью малого тока Ъ,(1);б) с током перекоммутации ,(1).В первом случае епадает до нуля, а е приводит к дальнейшему увеличению тока ,(1), Во втором случае величина еостается без изменения и при размыкании секции 3 основной обмотки 2 с остаточным током Жсо энергия, связанная с АСо трансформируется в демпферную секцию 6. В ней и происходит скачок тока Лсуммарное же потокосцепление паза практически не меняется, Далее при 1) 7 демпферная секция входит в зону главного полюса противоположной полярности. Индукция В(1) меняет свой знак, В контуре демпферной секции наводится э.д.с. е, по знаку противоположная 1(1).Демпферная секция работает в двигательном режиме и отдает запасенную энергию на вал электрической машины. Ток л(1) быстро спадает до нуля. Ключ 7 дополнительного коммутатора размыкает демпферную секцию. Прп дальнейшем движении в зоне главных 5 10 15 20 25 30 35 полюсов демпферная секция 6 остается разомкнутой.Как было указано выше, из-за неустойчивости (нестабильности) щеточного контакта, геометрической и магнитной несимметрии машины конец коммутации, достижение тока в коммутируемой секции величины тока параллельной ветви наступает с некоторым разоросом во времени Л 1. В то же время, как следует из конструкции и принципа работы машины (2) момент размыкания демпферных секций определяется положением щеток на дополнительном коллекторе.Таким образом, размыкание демпферных секций практически всегда будет осуществляться с остаточным демпферным током, Энергия, связанная с этим демпферным током, будет выделяться в виде тепла в демпферных секциях и на дополнительном коллекторе. В предлагаемом же способе эта энергия в каждом коммутационном цикле будет возвращаться на вал машины,Применение предлагаемого способа улучшения коммутации позволяет существенно повысить допустимую величину реактивной э.д.с., а это, в свою очередь, дает возможность повысить следующие технико-экономические показатели:увеличение предельной мощности крупных коллекторных машин;увеличение мощности высокооборотных машин постоянного тока;создание коллекторных машин переменного тока для средств электрической тяги;зна бдительное увеличение перегрузочной способности;снижение диаметра якоря и увеличение длины машины (ьросктиые двигатели),Фор мула изооретенияСпособ улучшения коммутации коллекторных электрических машин посредством замыкания секций дополнительной демпферной обмотки при входе их в зону коммутации и размыкания по выходе из нее при помощи дополнительного коммутатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения потерь энергии в демпферной обмотке и вспомогательном коммутаторе, размыкание секций демпферной обмотки производят в момент реверса тока в них.Источники информации, принятые при экспертизе;1. М. И. Рабинович, И. Г. Шубов. Проектирование машин постоянного тока, 1967.2. Патент Германии378383, кл, 216 30, 1923 (прототип),ПодписноеСССР Типография, ир. Сапунова,каз 336/3 И ЦНИИПИ Госуда по 113035, д. М 89ствсииосо коитстаделам изобретенийосква, )К, Раушс Тираж 899Совета Мииистрооткрытийая иаб., д. 4/5