Устройство для моделирования электрической машины постоянного тока

кий инст кого и, И комсо1 уд эва о8,8)свидетеС 06 С 7 ство СССР 2, 1979.е устрой еории пол ра, 1962,Моделирующи ния задач т ая литерату М М (:Р 4 ь 7 Х Ж АУ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 3933420/ (22) 19,07.85 (46) 15,08,87 (71) Львовски тут им. Ленин (72) Ю.И.Чучм и А,Е.Ковален (53) 681,3 (О (56) Авторско 1( 661570, кл,Карплюс У, ства для реше М.: Иностранн с213-214,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЭЛЕКТРИЧЕСКОИ МАШИТОКА(57) Изобретение относится к электрическому моделированию, Цель изобретения - расширение функциональныхвозможностей устройств за счет моделирования щеточно-коллекторного узлэлектрической машины, Поставленнаяцель достигнута благодаря тому, чтоустройство содержит изолированныедруг от друга имитаторы пластин коллектора 1, закрепленные на продольных рейках 2-5, расположенных парал 13 лельно и установленных на основании 6 модели, Каждая из реек снабжена элементами 7-10 перемещения и регистрации их положения относительно основания, причем перемещение реек может осуществляться только вдоль их продольных осей 11-14, В плоскости, параллельной поверхности имитаторов коллекторных пластин, размещены две прямолинейные траверсы 15, 16, оси 17, 18 которых параллельны между собой и перпендикулярны продольным осям реек, Каждая из траверс снабжена элементами 19, 20 перемещения их вдоль продольных реек, указателями 21, 22 положения и элементами 23-28 фиксации их положения относительно основания. На каждой из траверс закрепле 30641но р щеток 29-36, контактирующих споверхностью имитаторов коллекторныхпластин, соединенных между собой электрически и подключенных к источникутока, Щетки снабжены элементами 37 -40 перемещения и регистрации их смещения вдоль продольных осей реек относительно осей траверс, Каждая иэщеток состоит иэ двух или более кон. -тактных элементов, электрически соединенных друг с другом и снабженныхустройствами их взаимного перемещения вдоль продольных осей реек и регистрации положения, К имитаторамподключены узлы резистивной сетки,моделирующей обмотки электрическоймашины. 5 ил, 1Изобретение относится к электрическому моделированию в .частности к моделированию электрических машин.Цель. изобретения-расширение функциональных возможностей устройства эа счет моделирования щеточно-коллекторного узла электрической машины.На фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства, вид сверху, на фиг. 2 - вид А на фиг, 1, на фиг.3 сечение Б-Б на фиг, 2, на фиг, 4 схема соединения обмотки для машины с числом полюсов 2 р=6, числом секций я=25 (обмотка простая волновая), на фиг5 - схема соединения якорной обмотки машины с числом полюсов 2 р=6, числом секций я=24 (обмотка простая петлевая с уравнительными соединениями).Устро"."тво для моделирования электрической машины постоянного тока (фиг, 1) состоит из изолированных друг от друга имитаторов пластин коллектора 1, закрепленных на продольных рейках 2-5, Число р = 1, 2, 3 реек 2-5 выбирается, исходя из максимального числа пар полюсов ряда электрических машин, моделирование которых предполагается реализовать на модели, Число 1 имитаторов пластин коллектора 1 на каждой из р реек 2-5 устанавливается, исходя из максимально-,го числа пластин коллекторовмаксряда электрических машин, моделирование которых предполагается реализовать на данной модели, по соотношениюМаКС + (1 5 2)р кгде Ь - ширина щетки,С - величина коллекторного де-ления.Рейки 2-5 расположены параллельно и установлены на основании 6 модели.Каждая иэ реек 2-5 снабжена узлами 157-10 перемещения и указателями их положения относительно основания 6, при этом перемещение реек 2-5 может осуществляться только вдоль их продольных осей 11-14, В плоскости, 20 параллельной поверхности имитаторовколлекторных пластин 1, размещены две прямолинейные траверсы 15, 16, оси 17, 18 которых параллельны между собой и перпендикулярны продольным осям 11-14 реек 2-5, каждая из траверс 15, 16 установЛена на стойках 19-20 с воэможностью перемещения вдоль продольных осей 11-14 реек 2-5 и снабжена указателями 2 1, 3022 их положения относительно основания 6, Расстояниемежду осями641 1 сЬ 1330 17, 18 траверс 15, 16 должно удовлетворять условию где 1 - число пластин коллектора моделируемой электрической машины.Для удобства проведения исследова ния постоянство величинымежду осями 17, 18 траверс 15, 16 обеспечивается с помощью дистаниционных элементов, 23, 24, а величина т может изменяться за счет изменения расстояния 15 между зажимами 25, 26 и 27, 28, соответственно закрепленных на траверсах 15, 16, На каждой из траверс 15, 16 закреплено р щеток 29-36, контактирующих с поверхностью имитаторов кол лекторных пластин 1. Щетки 29-36 установлены на траверсе с возможностью перемещения и регистрации их смещения с помощью узлов 37-40 вдоль продольных осей 11-14 реек 2-5 относительно осей 17, 18 траверс 15, 16. Каждая из щеток 29-36 состоит из двух или большего количества контактных элементов 4 1-43, электрически соединенных друг с другом, обеспеченных 30 воэможностью взаимного перемещения вдоль продольных осей 11-14 реек 2- 5 и снабженных указателями положения друг относительно друга (не показано). К имитаторам коллекторных пластин 1 подключены масштабные резисторы 44. При этом в зависимости от схемы подключения резисторов 44 к имитаторам коллекторных пластин 1 может быть смоделирована любая схема сое динения обмоток, На фиг, 4 приведена схема подсоединения масштабных резисторов 44 к имитаторам коллекторных пластин 1 для случая моделирования электрических машин с числом 45 полюсов 2 р=б и числом коллекторных пластин 1=25, имитаторам коллекторных пластин 1 присвоены номера 1 2511, для наглядности приведен дополнительный ряд имитаторов коллек торных пластин, являющихся повторением пластин коллектора 1 -8и 25, Соседние рейки, например 2 и 3, 3 и 4, смещены друг относительно друга в осевом направлении на расстояние, величина которого определяется по соотношениюу= тГ( - ) где Г - оператор выделения дробнойчасти выражения ( в ).На фиг, 5 показана схема электрической машины с числом полюсов 2 р=б,числом коллекторных пластин 1=24 дляслучая простой петлевой обмотки суравнительными соединениями 45.Устройство для моделирования работает следующим образом,Подают питание на токосъемные шины(не показаны), к одной из которых -подключены щетки 29-32, а к другойщетки 33-36. В электрической цепи,состоящей из источника питания, щеток 29-32, резистивной сетки,.образованной масштабными резисторами 44,имитаторов коллекторных пластин 1,контактирующих со щетками 33-36 и щеток 33-36,будет протекать ток,общая величина которого определяется величинойсопротивления всей цепи, а величины токов, протекающих по контурам цепи, определяются величиной их сопротивлений,зависящей от расположения щеток 2936 относительно имитаторов коллекторных пластин 1 и изменяющейся при изменении положения траверс 15, 16 ищеток 29-36, закрепленных на них. Величины токов и падения напряжений наотдельных участках контуров реэистивной сетки, щетках 29-36 и всейцепи контролируются с помощью регистрирующей аппаратуры (амперметры, вольт-,метры, осциллограф).Для приведения устройства для моделирования в исходное положение устанавливают заданную ширину щеток 2936 путем взаимного перемещения контактных элементов 41-43 с помощью узлов из взаимного перемещения и регистрации их положения (не показано).Все щетки 29-36 с помощью узлов 3740 устанавливают на продольных осях17, 18 траверс 15, 16, Траверсы 15,16 раздвигают на расстояние Т и жестко сочленяют между собой. Рейки 2-5с закрепленными на них имитаторамиколлекторных пластин 1 с помощью узлов 7-10 перемещения устанавливают висходное положение с заданными расстояниями. Путем подключения масштабных резисторов 44 к имитаторамколлекторных пластин 1 составляют ре"зистивную сетку, соответствующую схеме моделируемой машины (фиг, 4 и 5).Подключают щетки 29-36 к источникутока и производят регистрацию токов5 1 и падений напряжений в исследуемых контурах резистивной сетки при фиксированном положении траверс 15, 16 относительно основания. Затем последовательно, смещая траверсы 15, 16 относительно. основания 6, производят измерения токов и напряжений в исследуемых контурах реэистивной сетки при перемещении траверс 15, 16 на расстояниевдоль осей 11-14 реек 2-5.На устройстве могут быть смоделированы влияния на выходные характеристики и растекание токов в обмотках следующих видов технологических погрешностей изготовления машины и дефектов ее сборки: обрыв секции, разновитковость обмотки, замыкание в секции, замыкание между секциями, нарушение схем соединений, обрыв петушка коллектора, неравномерность распределения коллекторных пластин по коллектору, замыкание коллекторных пластин, неравномерность распределения щеток по окружности коллектора, неидентичность ширины щеток, обрыв одной ипи нескольких щеток от токосборной шины, обрыв уравнительных соединений, влияние схемы подключения уравнительных соединений к обмотке, соотношение ширины щетки и коллекторной пластины.Моделирование влияния обрыва секции осуществляется путем отключения одного конца одного иэ масштабных резисторов 44 от имитатора коллекторных пластин 1. Разновитковость моделируют изменением величины масштабного сопротивления 44 в ту или другую сторону, замыкание в секции уменьшением величины сопротивления одного из масштабных резисторов 44, а замыкание между секциями - путем установки перемычек между точками соединения последовательно включенных масштабных резисторов 44,имитирующих две секции.Нарушение схемы соединений моделируют путем изменения точек подсоединения масштабных резисторов 44 к тем или другим имитаторам коллекторных пластин 1, обрыв петушка - отключением концов масштабных резисторов 44, подключенных к одному имитатору, и соединением их между собой. Неравномерность распределения щеток моделируется путем сдвига отдельных щеток 29-36 относительно330641 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 продольных осе 17, 18 траверс 15,16 или изменением расстояния междуосями 17, 1 траверс 15, 16, а неидентичность шярины щеток - путемсмещения контактных элементов 41-43некоторых из щеток 29-36 вдоль продольных осей 11-14 реек 2-5, Неравномерность распределения Пластин поколлектору моделируется путем установки новых реек 2-5, на которыхимитаторы коллекторных пластин 1 илипромежутки между ними имеют различную ширину, замыкания коллекторныхпластин - установкой перемычек междуимитаторами ксллекторных пластин 1,обрыв одной или нескольких щетокпутем отключения отдельных щеток 2936 от токосборной шины, а обрыв уравнительных соединений - отключениемодного конца уравнительного соединения 45 от имитатора коллекторныхпластин 1. Влияние схемы подключениеуравнительных соединений моделируется путем изменения мест подключенияуравнительных соединений 45. Формула изобретения Устройство для моделирования электрической машины постоянного тока, содержащее источник тока и имитатор обмоток машины, выполненный в виде закрепленных на монтажной плате масштабных резисторов, соединенных между собой токопроводящими перемычками в соответствии со схемами включения обмоток моделируемой электрической машины и образующих резистивную сетку, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет моделирования щеточно-коллекторного узла электрической машины, оно содержит установленные на общем основании и параллельно расположенные с воэможностью перемещения вдоль продольных осей прямолинейные рейки по числу р пар полюсов моделируемой электрической машины, две прямолинейные траверсы, 2 р щеток и имитаторы коллектора, выполненные в виде плоских токопроводящих пластин, которые закреплены на каждой иэ прямолинейных реек по максимальному числу пластин коллектора моделируемой электрической машины, изолированы друг от друга и подключены к соответствующим узлам реэистивной сетки имитатора обмоток маши30641 10 друга. фия 2 б 713 ны, прямолинейные траверсы установлены на подвижных стойках основания перпендикулярно продольным осям реек с воэможностью перемещения вдоль этих осей и снабжены указателями положения относительно основания, на каждой из траверс закреплено по р щеток, которые электрически соединены между собой и подключены к выходу источника тока, а каждая иэ щеток состоит изгруппы контактных элементов, закрепленных на траверсах с возможностью 5взаимного перемещения и относительно поверхностей плоских токопроводящих пластин соответствующих реек,контактные элементы снабжены указателями положения друг относительноорректор С.Черн За 4 ая н город, ул, Проектн зводственно-полиграфическое предприяти 51 Тираж 672 НИИПИ Государственного по делам изобретений и 035, Москва, Я, Рауш