Способ улучшения коммутации коллекторных электрических машин

(50 4 Н 02 К 13/14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46) 07.08,86. Бюл. У 29 (71) Куйбьппевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им, В.В. Куйбьппева (72) Н,А. Елшанский, А.И. Скороспешкин, Э.Г. Чеботков, А.И, Абакумов и В.Е. Антропов(56) Авторское свидетельство СССР В 315250, кл. Н 02 К 23/24, 1971.Авторское свидетельство СССР У 974505, кл. Н 02 К 13/14, 1982.(54) СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ КОММУТАЦИИ 1 КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН (57) Изобретение относится к электро- машиностроению и может быть использовано при разработке автоматичес.ЯО 1249656 А 1 ких устройств, обеспечивающих опти- мальные условия коммутации. Цель изобретения - повышение точности настройки коммутации при изменении скорости вращения к нагрузки. Способ включает преобразование текущего значения тока коммутируемой секции, создание импульсов в моменты изменения полярности выходной величины, формирование сигнала рассогла сования и изменение в его функции тока дополнительных полюсовС помощью датчика угла поворота создают импульсы, соответствующие началу и концу периода коммутации. Создают два сигнала, пропорциональных периоду коммутации и длительности, а сигнал рассогласования получают путем сравнения указанных двух сигналов. 2 ил.12Изобретение относится к электро- машиностроению, конкретно к способам улучшения коммутации коллекторных электрических машин путем настройки дополнительных полюсов на середину области безыскровой работы, и может быть использовано при разработке автоматических устройств, обеспечивающих оптимальные условия протекания коммутационных процессов.Цель изобретения - повышение точности автоматической настройки коммутации на середину области беэыскровой работы коллекторной электрической машины при изменении скорости ее вращения и нагрузки (тока якоря).На фиг, 1 показаны кривые изменения выходной величины, соответствующие характеру изменения тока коммутируемой секции при различном характере коммутации (кривая 1 соответствует характеру изменения выходной величины при прямолинейной коммутации, кривая 2 - при ускоренной коммутации, кривая Э - прн замедленной); на фиг. 2 - блок-схема устройства, реализующего способ.Сущность способа. улучшения коммутации коллекторных электрических машин состоит в следующем. При управлении процессом коммутации с помощью датчика угла поворота вала машины создают импульсы, соответствующие моментам начала и окончания текущего периода коммутации и, таким образом, формируют первый временной интервал, равный длительности периода коммутации (Т, фиг. 1). Одновременно формируют второй временной интервал, длительность которогоравна промежутку времени между импульсом, соответствующим началу текущего периода коммутации, и импульсом, соответствующим моменту изменения полярности выходной величины. Указанные временные интервалы преобразуют соответственно в первую и вто. рую промежуточные величины согласно выражениям. где К и К - коэффициенты преобразования соответственно первого и второго временных интервалов в первую и вторую промежуточные величины.Полученное на текущем периоде коммутации значение второй промежуточной величины 11 р запоминают до момента окончания периода коммутации.50 55 Если в качествеоптимального принимается ускоренный процесс коммута-ции, то при управлении им по предлагаемому способу значение коэффициента преобразования К задают меньшим 0,5 от значения К (конкретно в зависимости от желаемой степени ускорения процесса).При этом процесс управления происходит аналогично. 49656По окончании текущего периода. коммутации формируют сигнал рассогласования Б путем сравнения первой и второй промежуточных величин 115=0б М 5 11 мПри необходимости обеспечения настройки машины на прямолинейную коммутацию коэффициент преобразованияК, первого временного интервала в О первую промежуточную величину принимают равным 0,5. от коэффициента преобразования К второго временного нн 2тервала во вторую промежуточную величину, Если при такой настройке дейст вительный процесс коммутации является прямолинейным, то второй временнойинтервал (Т,., фиг. 1) равен 0,5 Т.При этом первая и вторая промежуточные величины равны соответственноУчитывая, что К =0,5 К , получим1Ф05 КТт.е, в этом случае сигнал рассогласования Ба=1,1 -Ур =0 и ток дополни-.25 тельных полюсов остается неизменнымпо величине.Если процесс коммутации отклоняется от прямолинейного и становитсяускоренным (кривая 2, фиг. 1), то ЗО длительность второго временного ин-: .тервала (1, фиг. 1) становится меньше длительности первого временногоинтервала, равного 0,5 Т . При этомвторая промежуточная величина УКстановится меньше первой 110,5 КТ и появляется сигнал рассогласования 11=0 р, -Ор. положительного знака, в функции которого токдополнительных полюсов уменьшают,В случае замедленного процессакоммутации второй временной интервал(, фиг. 1) становится больше длительности первого временного интер- .вала, равного 0,5 Т а вторая проме" 45 жуточная величина Ур, =Кпревышает первую Бр =0,5 К Т. Появляетсясигнал рассогласования отрицательного знака, в функции которого токдополнительных полюсов увеличивают.3 1249 Если действительный процесс коммутации имеет ускоренный характер и сов- падает с заданным оптимальным, то Уо, =Пр и сигнал рассогласования 0=0. Если действительный процесс коммутации отклоняется от оптималь ного в сторону ускорения, появляется сигнал рассогласования положительного знака, при отклонении процесса от заданного в сторону замедления 1 О появляется сигнал рассогласования отрицательного знака. В функции сигнала рассогласования соответствующим .образом изменяют ток дополнительных полюсов. 15Таким образом, .при всяком отклонении процесса коммутации от заданного оптимального появляется сигнал рассогласования, в функции которого измеряют ток дополнительных полюсов 20 так, чтобы свести сигнал рассогласования к нулевому значению, т.е. приблизить процесс коммутации к заданному оптимальному,При управлении процессом кбммута ции по предлагаемому способу, в отличие от известного обеспечиваетсяточная автоматическая настройка ма-. шины на середину области безыскровой работы в условиях изменения ско- ЗОрости ее вращения и нагрузки. Этодостигается благодаря тому, что попредлагаемому способу сигнал рассогласования формируют путем сравненияпервой и второй промежуточных вели 35чин, полученных в результате преобразованияпервого и второго временных интервалов, Указанные промежуточные величины при заданном оптимальном характере коммутации инварианты 4 ок изменению нагрузки (тока якоря).Поэтому изменение нагрузки не вызывает в отличие от известного способаошибочного изменения тока дополнительных полюсов. В случае изменения 4скорости вращения машины одновременнопропорционально изменяются перваяи вторая промежуточные величины изаданному оптимальному характеру коммутации в отличие от известного способа вновь соответствует нулевое значение сигнала. рассогласования.Таким образом, лредлагаемый способ позволяет повысить точность автоматической настройки коммутации на середину области безыскровой работы машины при широком диапазоне иэменейия ее режима работы. Причем по пред 65 б, 4лагаемому способу возможна автоматическая. настройка как на прямолинейный, так и на ускоренный прЬцесс коммутации в тех случаях, когда последний является предпочтительным оптимальным, т.е. предлагаемый способпри его реализации имеет большиефункциональные возможности.Выход электрической машины 4 сдополнительными полюсами .подключен квходу датчика 5 выходной величины,преобразующего ток коммутирующей секции в выходную величину, характеризменения которой соответствует действительному процессу коммутации. Выходная величина поступает на вход1 блока 6 формирования импульсов, выход которого соединен с первым входомблока 7 формирования второй промежуточной величины. Второй вход блока 7подключен к первому .выходу импульсного датчика 8 угла поворота вала машины, механически связанного с валоммашины 4, Первый и второй выходы датчика 8 соединены соответственно спервым и вторым входами блока 9 формирования первой промежуточной величины, выход которого подключен кпервому входу блока 10 формированиясигнала рассогласования. Второй вход;блока 10 соединен с выходом блока 7.Сигнал рассогласования с выхода блока 10 через управляемый преобразователь 11 поступает на основную иливспомогательную обмотку дополнительных полюсов машины 4,Устройство работает следующим образом. Импульсы, соответствующие моментам начала и окончания текущего периода коммутации, с датчика 8 угла поворота валамашины 4 поступают соответственно на первый и второй входы блока 9 формирования первой промежуточной величины. На выходе этого блока вырабатывается напряжение, величина которого пропорциональна длительности части, например половины,текущего периода коммутации (еслив качестве оптимального принимаетсяпрямолинейный процесс коммутации).На входы блока 7 формирования второй промежуточной величины поступаютимпульсы, соответствующие моментуначала текущего периода коммутации (с первого выхода датчика 8) и моменту изменения полярности выходнойвеличины (с выхода блока 6 формирования импульсов). На выходе блока 7 вырабатывается напряжение, величина которого пропорциональна длительности временного интервала между импуль сами, соответствующими моменту начала текущего периода коммутации и моменту изменения полярности выходной величины. Сигнал рассогласования на выходе блока 10 формируется путем 1 О сравнения первой и второй промежуточных величин и через управляемый преобразователь 11 поступает на дополнительные полюса машины 4. Блоки формирования импульсов, промежуточных величин и сигнала рассогласования могут быть реализованы на операционных усилителях по известным схемам,Таким образом, применение предлагаемого способа улучшения процес са коммутации коллекторных электрических машин позволяет повысить точность автоматической настройки коммутации на середину области безыскровой работы машины с условиях изме кения скорости ее вращения и нагрузки и расширить функциональные воэможности устройств, реализующих способ.Достигнутая статическая точность автоматической настройки коммутации на середину области безыскровой работы машины (величина смещения средней линии области от оси абсцисс) позволила при удовлетворительных по 35 казателях качества переходных процессов получить значение диапазона регулирования частоты вращения ослаблением поля 1 О:1, снизить степень искрения в переходных режимах при изме-. нении тока якоря до 1,5 баллов, увеличить полезную мощность машины, снабженной устройством, реализующим предлагаемый способ, с 42 кВт до 50 кВт по сравнению с известным уст-,45 ройством - машиной постоянного тока 2 П 250 М. Формула изобретения Способ улучшения коммутации коллекторных электрических машин путем обеспечения автоматической настройки коммутации на середину области безыскровой работы, включающий преобразование текущего значения тока коммутируемой секции в выходную величину, создание импульсов в моменты изменения полярности выходной величины, формирование сигнала рассогласования и изменение в его функции тока дополнительных полюсов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности автоматической настройки на середину области безыскровой работы машины при изменении скорости ее вращения и нагрузки,с помо" щью датчика угла поворота вала машины создают импульсы, соответствующие моментам начала и окончания текущего периода коммутации, преобразуют длительность первого временного интервала между импульсами, соответствующими моментам начала и окончания текущего периода коммутации в первую промежуточную величину, одновременно преобразуют длительность второго временного интервала между импульсом, соответствующим моменту начала текущего периода коммутации, и импульсом, соответствующим моменту изменения полярности выходной величины во вторую промежуточную величину, и запоминают ее, а сигнал рассогласования получают путем сравнения первой и второй промежуточных величин послеокончания текущего периода коммутации, при этом значение коэффициента преобразования первого вреаменного интервала в первую ,промежуточную величину задают. равным или меньшим 0,5 от коэффициента преобразования второго временного интервала во вторую промежуточную. величину,1249656 г Шутов Составитель СРедактор А. Сабо Техред М.Хода Подписноео комитета СССРй и открытийРаушская наб., д. ка изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4336/56 Тираж 631 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Ж