Устройство для моделирования коммутации электрических машин

ОП ИСАНИ ЕИЗЬЬРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскмхСфцмвпмстмческмлРеспублмк 1748602(51) М. Кл.фНО Й 43/12 Н 02 К 3/14 Ввудеретвельа кфюлтет СССР ва аллам взфбретеллЯ и фткрмтвй(72) Автор изобретения Уральское отделение Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ЦНИИМПС)(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОММУТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН1гбобретение относится к области электрических коллекторных машин постоянного тока и может быть использовано для исследования процесса коммутации и испытания щеток,Известно несколько устройств для испы тания щеток электрических машин и исследования коммутации. Наиболее широкое распространение получили устройства для испытания щеток с короткозамкнутым коллектором. Применяются устройства, в которых пластины коллектора соединяются через одну, а щеточное перекрытие равно одному коллекторному делению. Для исследования коммутации известны также устройства с коллектором, коммутирующим катушку индуктивности. В укаэанных устройствах подвод тока от коллектора к катушке индуктивности осуществлялся через коллекторные кольца и щеточный токосъем. Щеточное перекрытие равнялось одной пластине коллектора, а в случае ц(еточного перекрытия более одной коллекторной пластины, последние объединялись в группы короткозамыйаю 1 цими перемычками по несколько пластин подряд ). 2Эти устройства обладают существеннымнедостатком, так как имеют всего одну ком.мутирующую ветвь, в которую вводитгядополнительный щеточный токосъем, искажающий реальный процесс коммутации.Известно и другое устройство, в которомкатушка индуктнвности выполнена вращающейся вместе с коллектором за счет чегоисключен дополнительный токосъем от коллектора через контактные кольца, В этомустройстве величина индуктивности комму 10 тируемой катушки может регулироватьсяпутем перемещения подвижного сердечникас помощью серводвигателя 12.Однако в укаэанном усгройстве такжеимеется только одна электрическая цепь,в которой происходит изменение тока в процессе коммутации,Во всех описанных устройствах дляиспытания щеток и исследования коммутации отсутствует возможность индуктирования коммутирующей ЭДС в коммутируемойцепи, которая компенсирует реактивнуюЭДС как это осуществляется в реальныхэлектрических машинах. В некоторых устройствах напряжение, компенсирующее реактивную ЭДС коммутируемой цепи, подводится искусственно от постороннего ис.точника тока. Это также приволит к изменению параметров цепи и искажению усло.вий эксперимента.Цель изобретения - наиболее точноефизическое моделирование процесса коммутации на устройстве для исследования коммутации и испытания щеток.Поставленная цель достигается тем, чтоустройство снабжено неподвижной магнитной системой, охватывающей проводйики, соединяющие катушки индуктивности с короткозамкнутыми группами, пластины коллектора, причем пластины коллектора соединены токопроводящими перемычками с шагом по коллектору = 2(ъф+ 1), Такое соединение исключает короткое замыкание между разнополярными гцегками через ко.роткозамыкающие перемычки, так как не менее чем по одной коллекторной пластине с кажлой стороны находятся вне щеточного перекрытия. Г 1 ри таком соединении образуется количество групп короткозамкнутых пластин, численно равное шагу короткозамкнутых перемычек по коллектору. В каждой груп ие зам кнуто накоротко между собой " "колйчество пластик,равное частному бт деления общего числа коллекторных пластин на количество групп.Группы коллекторных пластин соединеныпоочередно между собой через катушки индуктивности, выполняющие роль коммутируемых цепей, имитирующих секции якоря.Количество катушек численно равно количеству групп коллекторных пластин, При вращении коллектора коммутация осуществляется в нескольких катушкаХ одновременно, соединенных с коллекторными пластинами, находящимися иол щетками, а протекание тока от анодных щеток к католным осуществляется по двум параллельным ветвям, образуемым катушками нндуктивности.Таким образом обеспечивается полнаяаналогия процесса коммутации с реальной электрической машиной, имеющей олну пару щетколержателей и две параллельные ветви обмотки якоря.Повторение циклов коммутации в катушках инлуктивности под щетками каждой полярности за один оборот коллектора равно количеству короткозамкнутых пластин в одной группе.Для возбуждения коммутирующей ЭДСв коммутируемых цепях устройство имеет неполвижную магнитную систему, количество полюсов которой равно количеству циклов коммутации в катушках индуктивности за олин оборот коллектора, т. е, числу коллекторных пластин в одной короткозамкнутой группе.Магнитный поток системы охватываетйроводникицеди катушек индуктивности и, ири вращении устройства, индуцирует вкоммутируемых цепях коммутирук)щую ЭД( в течение периода коммутации. На фиг.иривелена конструкция прел.лагаемого устройства на базе коллекторатягового двигателя; на фиг. 2электрическая схема,Устройство состоит из коллектора 1, име.ющего 348 коллекторных пластин. 1 Цеточноеперекрытие, при тангенциальном размерещетки 25 мм, равно пяти коллекторным пластинам. Пластины коллектора объединенымежду собой в группы перемычками 2 сшагом по коллектору равным 12-ти пласти 16 нам, образуя 2 групп короткозамкнутыхпластин. В каждой группе объединено 29пластин.На электрической схеме (фиг, 2) сквозной нумерацией обозначены порядковыеномера коллекторных пластин через 10 пластин. Нечетными числами через олну коллек.торную пластину обозначены пластины; вхо.дящие в группу соответствующую номеру.Группы коллекторных пластин соединенымежду собой поочередно меж групповыми2 о соединениями, имитирующими секции обмотки якоря электрической машины, Устройствоимеет 2 межгрупиовых соединений, которыевыполнены из медных изолированных проводников 3 (фиг. 1), уложенных по два25проводника в пазах пакета стали 4, манганиновых вставок 5, которые играют рольтокоизмерительных шунтов, и катушек ин.луктивности 6. Катушки инлуктивности состоят из двух витков изолированного медного провода, размещенного в специальномзв диске, охваченном с обеих сторон подвижными сердечникйми 7 с явно выраженнымиполкками. Перемещением сердечников ва ксиальном направлении изменяют зазормежду их полюсами, что позволяет регулировать величину инлуктивности катушек,Пакет стали охвачен неполвижным ярмом 8 с явнополюсной магнитной системой 9,имеющей 29 иар полюсов. Полюса на схемефнг. 2 имеют порялковые комера с-гопо 58.ой. Г 1 ри питании катушек полюсов4 в током, создается магнитное поле возбуждающее коммутирующую ЭДС в цепи коммутируемых катушек индуктивности.Предлагаемое устройство обеспечиваетпротекание процесса коммутации также,как это происхолит в реальной, электрической4 машине. В отличие от существующих специальных аппаратов для исследования коммутации, в данном устройстве, при щеточномперекрытия нескольких коллекторных пластин, коммутируется одновременйо столькоже катушек индуктивности, Электрическаяцепь между анолной и катодной щеткамиимеет две параллельные ветви и имеетсявозможность возбуждать коммутирующуюЭДС в коммутируемых цепях. Таким образом полностью молелируется процесс ком.Ь1 мутации реальных электрических машин.В отличие от электрических машин, накоторых также возможно проведение иссле.Лований связанных с коммутацией, в данномустройстве отсутствует ноле якоря, влияние мач нитной системы статора и т. л. Таким аралом устраняктсл посторонние факторы, влияющие на процесс коммутации, значение которых трудно оценить. Имеется возможность в широких пределах регулировать величину коммутирующей ЭЛС и инлуктивности коммутируемых катушек. а также измерять все электрические величины, характеризующие процесс коммутации,Предлагаемое устройство может найти применение в научно-исследовательских работах по изучению явлений процессов коммутации коллекторных машин, при разработке приборов для оценки качества коммутации электрических машин, лля оценки коммутирующей способности щеток и других исслелований ииспытаний, а также для контроля качества щеток и условиях производства,.-формула изобретенияУстройство для моделирования коммутации электрических машин, содержащее в 1)ащающийся коллектор, короткозамкнутыегруппы пластин которого подключены к катушкам индуктивности, отличающееся тем,что, с целью более полного молелированияпроцесса коммутации за счет учета влияниякоммутирующей ЭДС оно снабжено непол. ".вижной магнитной полюсной системой, охватывающей проводники, соелиняющие катушки индуктивности с короткозамкнутымигруппами пластин коллектора, причем пластины коллектора соединены токопроводя.в щими перемычками с шагом по коллектору:у =2( - ы+1),ЪыЬкгде Ь - ширина щетки, Ь - коллекторноелеленне.Источники инфорМации,принятые во внимание при экспертизе1, Карасев М, Ф. Коммутация коллектор.ных машин постоянного тока. ГЭИ, М, Л.,1961, с. 82 - 90.йо 2. Авторское свидетельство СССР180686, кл. Н О К 43 Д 2, 1966;748602 л дарственного комитетизобретений н откр Ж, Раушская и нт, г. Ужгород, ул. Редактор Г. ВолкооваЗаказ 4374/15 ОНИИПИ Госпо делам13035, Москва, Филиал ППП ипат Составитель С. ШуТехред К. ШуфричТирахк о 44 оваКорректор Е. 1Подписноеа СССРытнйаб., д. 4/ЬПроектная, 4