Электродвигатель постоянного тока

Союз Советски кСоциалистическиеРеслублии ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ775827(51)М. Кл. Н 02 К 13/14 с прнсоелиненнем заявки РЙ -Ъоударстввнный комнтет СССР(7) Заявител ЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относит шиностроению, в частно вам для защиты электр постоянного тока от нар к электромак устройстических машин ушения комму ащиты Известен способ их машин. Способ качений сигнала, х ение под щетками отку этого сигнала Устройство для осуектричес- пределение юча рактеризующего искпоследующую обрадля цепей защиты. ествления этого споаи ции.В настоящее время все более повыша 5 ются требования к защите электродвигателей от опасных нарушений режимов, из которых одним из самык опаснык является возникновение кругового огня вслед 1 О ствие нарушения коммутации. Существующие защиты имеют неизменную уставку контролируемого параметра или чрезвычайно сложны и требуют для своего осуществления сложных электронных управ 15 ляющих устройств, что,. естественно, снижает надежность работы защиты в целом. соба содержит прибор, преобразующий искрение под щетками в электрическийФ сигнал, и приборы, служащие для дальнейшей обработки этого сигнала: компаратор, пороговый элемент и переключающий усилитель, воздействующий на отключение электрической машины.Недостатком, устройства является то, что оно реагирует только на наличие искрения под щетками беэ учета полной картины физическик процессов, проискодящих на коллекторе машины постоянного тока.Известно также и другое устройство защиты от нарушения коммутации. Устройство содержит выделитель модуля максимального межламельного напряжения, состоящий из дополнительных измерительных щеток, установленных на коллекторе двигателя в зоне обегающих и набегающих краев главного полюса, и двух диодномостовых схем, двух блоков нелинейности, блока умножения.Это устройство н более близко к изобретению по своей технической сущнос3 7758ти и достигаемому эффекту. Недостаткомэтого устройства является то что опасность представляет не величийа межламельного напряжения, а превышение меж.лаМельным напряжением определенногоуровня и необходима дополнительная операция умножения, что усложняет осуществление защиты, Например, при максимальном межламельном напряжении 20-25 Впри любом уровне искрения вероятность 1 Овозникновения кругового огня чрезвычайно мала. Поэтому умножение величиныэтого напряжения на величину напряжения соответствующего, например, в10 раз увеличенной интенсивности искрения, приводит к большому сигналу насрабатывание защиты. В то же времятакое соотношение может наблюдатьсяпри резком набросе нагрузки на пониженной скорости, что не представляетопасности,Предусмотренное устройством - прототипом размещение дополнительных иэ-мэрительных щеток на коллекторе в зоне максимальных межламельных напрчжений (под сбегающим и набегающимкраем главного полюса) требует выполнения их иэ материала с чрезвычайнобольшим объемным сопротивлением илислоистыми с толщиной слоя меньшей,30чем толщина межламельной изоляции( с учетом Возможных козырьков наколлекторных пластинах), и при неправильной эксплуатации может привестик аварии.Необходимость применения в устройстве блока умножения, электронного усилителя и двух блоков нелинейности снижает надежность работы защиты.Целью изобретения является повышение надежности.Поставленная цель достигается тем,что якорь предложенного электродвигателя снабжен двумя дополнительнымикОнтактными кольцами, соединенными содной парой соседних между собой ламелей коллектора, конденсатором и резистором, в качестве датчика искренияиспользуются фоторезисторы, расположенные под сбегающим и набегающим краемщетки, включенные между собой параллельно, дополнительные измерительныещетки установлены над контактнымикольцами, и к этим щеткам присоединенвыход выделителя модуля межламельногО напряжения, например диодной мостовой схемы, к положительному зажимувыхода выделителя модуля присоединеныпараллельно один из выводов конденсато 27 М).уа и катод стабилитрона; к аноду стабилитрона присоединены соединенные вместе по одному выводу фоторезистора и постоянного резистора, другие выводы резисторов соединены вместе и образуют положительный вывод устройства, а к отрицательному выводу устройства присоединены второй вывод конденсатора и отрицательный зажим выделителя модуля.При работе электродвигателя вследствие действия реакции якоря и отстава-ния магнитного потока добавочных полюсов от изменения тока якоря происходит два процесса: искажение потенциальной диаграммы коллектора (в связи с чем возрастает максимальное значение межламельного напряжения на коллекторе) и искрение под,щетками. При межламельном напряжении, меньшем определенного для данной толщины межламельной изо-ляции, вероятность кругового огня очень мала при всех возможных уровнях искрения под рабочими щетками. По мере роста превышения межламельным на пряжением этого безопасного уровня и роста искрения растет вероятность возникновенич кругового огня, Поэтому распределение с двух сторон рабочей щетки фото- резисторы запитывают напряжением, величина которого определяется превышением межламельного напряжения над безопасным уровнем, Ток этик фоторезисторов, пропорциональный приложенному напряже,- нию и величине их проводимости, зависящей от уровня искрения под щетками используют для приведения в действие защитных устройств электродвигателя.На чертеже изображено предложенное устройство.Устройство содержит якорь 1 электродвигателя, имеющий коллектор 2 у которого к паре соседних ламелей 3 присоединены кольца 4, по которым скользят дополнительные измерительные щетки 5, К щеткам 5 присоединены вход датчика 6 модуля межламельного напряжения (например, входы переменного тока диодно-мостовой схемы). К положительному зажиму его выхода присоединен катод стабилитрона 7 и один из выводов конденсатора 8, К аноду стабипитрона 7 присоединена одна общая точка расположенных против сбегающего и набегающего краев основных рабочих щеток 9, фоторезисторов 10 и резистора 1 1, Три других вывода фоторезисторов 10 и резистора 11 соединены между собой и образуют положительный вводной зажим устройства, его отрицательный заЭлектродвигатель постоянного тока с коллекторным якорем и устройством защиты от нарушения коммутации, содержащим,основные и цополнительные измерительные щетки, измеритель уровня искрения поа щетками, датчик модуля межламельного напряжения и устройство отключения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности, якорь снабжен, присоединенны ми к соседним ламелям, коллектора двумя контактными кольцами, на которых установлены измерительные щетки, соединенные с входом датчика модуля межламельного напряжения, положительный вывод которого подключен к дополнительно введенным стаоилитрону и конденсатору, второй вывод которого соединен с отрицательным выводом датчика межламельного напряжения, а измеритель уровня искрения под щетками выполнен в вице двук, расположеннык против сбегающего и набегающего краев основнык щеток, фоторезисторов, одни выводы которых присоединены к катоду стабилитрона, а цругие соединены вместе и подключены к устройству отключения. 5 77582жим присоеаинен ко второму выводу конденсатора 8 и отрицательному зажимудатчика 6.Устройство работает следующим образом.Напряжение между двумя соседнимиламелями 3 на коллекторе 2 и, следовательно, между дополнительными кольцами 4 при вращении якоря 1 меняетсяпочти по синусоидальному закону. Это , Онапряжение при помощи дополнительныхизмерительнык щеток б подводится кимеющему небольшое внутреннее сопротивление входу аатчика 6 модуля межламельного напряжения (например, вкодам переменного тока диодной мостовойскемы). На выкоде датчика 6 появляется пульсирующее напряжение, котороесглаживается конденсатором 8. Еслиамплитуда этого напряжения меньше 20опасного уровня, то стабилитрон 7заперт и конденсатор 8 заряжается донапряжения, не превышающего напряжение его открывания. В этом случае любой уровень искрения поа щетками 9 не 25приводит к возникновению кругового огня, а при любой, цаже максимальной,проводимости фоторезисторов 10, на выходе устройства ток равен нулю.При превышении напряжением между ЗОламелями 3 и кольцами 4 допустимогоуровня конаенсатор 8 вследствие малогосопротивления датчика 6 заряжаетсяпрактически ао того же уровня; стабилитрон 7 начинает проводить ток и через фоторезисторы 10 и, следовательно,через нагрузку начинает прокодить ток,величина которого определяется превышением над допустимым уровнем амплитуды межламельного напряжения и 40уровнем искрения под щетками 9, который влияет на внутренее сопротивлениефоторезисторов 10,При этом чем выше частота вращенияэлектродвигателя и выше опасность на Зрушения коммутации, тем чаще слеауютимпульсы на выходе аатчика 6 модулямежламельного напряжения. Так часто.та ик следования равнау 2. р и60Например, у четырекполюсной машиныпри и -1500 об/мин частота следования равна 200 Гц и пауза между нимименьше времени срабатывания быстродействующих автоматических выключателей, фф 7 ЬВнутренее сопротивление неосвещеннык фоторезисторов имеет очень большую величину. Поэому для учета воэможности возникновения кругового огня при сочетании аействия высокого максимального значения межламельного напряжения (40 - 6 ОВ) и ионизации околоколлекторного пространства под влиянием естест венного фона радиации параллельно фотореэисторам 10 подключен постоянный резистор 1 1, величина которого выбрана таким образом, чтобы при этик зна ченияк максимального межламельного напряжения ток на выходе устройства был достаточным для срабатывания защит. В результате применения изобретения более точно и просто учитывается действие различнык факторов, привоаящик к опасному нарушению коммутации на коллекторе электродвигателя постоянного тока - круговому огню - и в результате повышается надежность защиты,формула изобретенияСоставитель :. ШутоваРедактор В, Леватов Текред Н.Ковалева Корректор СШомакЗаказ 7779/67 Тираж 783Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4