Устройство для настройки коммутации коллекторной электрической машины постоянного тока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСТРОЙКИ КОММУТАЦИИ КОЛЛЕКТОРНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее разнополярные щетки, установленные на коллекторе машины, подключенные к последовательно соединенным фильтрующему элементу, вьтрямителю и блоку индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, устройство снабжено последовательно соединенными дифференциатором, компаратором , блоком управления с двумя входами и приводным устройством поворотного механизма, механически свяванного со щетками, причем вход дифS ференциатора соединен с выходом выпрямителя , а один из входов блока управления снабжен.клеммами для подключения командного устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) В зrso Н 02 К 13/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф \

°

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3534338/07 (22) 06.01.83 (46) 15.08.84. Бюл. У 30 (72) С.П.Алексеев, А.В.Варфоломеев, А.Ю.Заозерский, С.Л.Чумак и К.Н.Явленский (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (53) 621. 313.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 131821, кл. Н 02 К 13/14, 1959.

2. Карасев И.Ф. и др. Приборы для настройки коммутации. — "Вестник электропромышленности", 1962, N-

3. Толкунов В.П. Теория и практика коммутации машин постоянного тока.

M. "Энергия", 1979, с. 62-70. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСТРОЙКИ

КОММУТАЦИИ КОЛЛЕКТОРНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее разнополярные щетки, установлен- ные на коллекторе машины, подключенные к последовательно соединенным фильтрующему элементу, выпрямителю и блоку индикации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, устройство снабжено последовательно соединенными дифференциатором, компаратором, блоком управления с двумя входами и приводным устройством поворотного механизма, механически связанного со щетками, причем вход диф- I ференциатора соединен с выходом выпрямителя, а один из входов блока управления снабжен, клеммами для под- С» ключения командного устройства.

i 108568

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для настройки коммутации, основанным на измерении высокочастотных составляющих напряжения на выводах якорной цепи коллекторной электрической машины (K3M).

Известно устройство для настройки коммутации электрических машин, содержащее последовательно соединенные 1О измерительную катушку, установленную на главном полюсе машины, фильтрующий элемент для задерживания напряжений, меняющихся с зубцовой и коллекторной частотой, электронный осциллограф и 15 блок индикации среднего значения коммутационных импульсов, подключенные . к выходу фильтра С13.

Однако ., этом устройстве сигнал для настройки коммутации снимается 20 не с разнополярных щеток, а с измерительной катушки, которая устанавливается на главном полюсе КЭИ, что делает невозможным применение этого устройства для настройки коммутации 25 КЭИ с магнитоэлектрическим возбуждением, а также для машин малой мощности.

Известно также устройство для оценки коммутации электрических машин с помощью осциллографирования импульсов напряжения на сбегающем крае щетки 12 .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст-35 ройство для объективной оценки степени искрения, которое рекомендуется применять для настройки коммутации, содержащее последовательно соединенные фильтрующий элемент, выпрямитель 4О и блок индикации, причем вход фильтрующего элемента подключен к разнополярным щеткам, установленным на коллекторе настраиваемой электрической машины. Для настройки коМмутации ис- 45 пользуется Q -образная характеристика, которая связывает показания блока индикации с током подпитки дополнительного полюса электрической машины, причем точка перегиба 0 --.образной кривой соответствует оптимальной наст-. ройке дополнительного полюса t31.

Недостатком известного устройства

1 1 является то, что режим настройки коммутации осуществляется вручную, что 55 снижает точность и увеличивает время

:настройки. Кроме того, настройка коммутации путем изменения тока подпитки дополнительных полюсов резко ограничивает класс электрических машин, для которых применимо известное устройство, в частности, его нельзя применять для настройки коммутации коллекторных электрических машин малой мощности и микромашин.

Цель изобретения — повышение точности и уменьшение времени настройки коммутации КЭМ.

Указанная цель достигается тем, что устройство для настройки коммутации К3М, содержащее разнополярные щетки, установленные на коллекторе настраиваемой электрической машины, подключенные к последовательно соединенным фильтрующему элементу, выпрямителю и блоку индикации, снабжено последовательно соединенными дифференциатором, компаратором, блоком управления с двумя входами и приводным устройством поворотного механизма, механически связанного со щетками, причем вход дифференциатора соединен с выходом выпрямителя, а один из входов блока управления снабжен клеммами для подключения командного устройства.

Применение последовательно соединенных диф реренциатора и компаратора обеспечивает высокую точность определения положения разнополярных щеток, соответствующего оптимальной коммутации, которое осуществляется без участия оператора.

На фиг. 1 представлена структурая схема предлагаемого устройства для настройки коммутации коллекторной электрической машины„ на фнг. 2— график зависимости амплитуды высокочастотных составляющих напряжения на выводах якорной цепи кб от угла поворота оси разнополяриых щеток относительно положения геометрической нейтрали g, на фиг. 3 — эпюры напряжений 11р ц на выходах блока управления, выпрямителя, дифференциатора и компаратора в процессе работы устройства, на фиг. 4 — прием выполнения поворотного механизма устройства, на фиг. 5 — принципиальная схема блока управления.

На фигурах приняты следующие обозначения: разнополярные щетки 1, коллектор 2 настраиваемой электрической машины, настраиваемая коллекторная электрическая машина 3, фильтрующий элемент 4, выпрямитель 5, блок 6 ин1108568 дикации, дифференциатор 7, компара-тор 8, блок 9 управления, поворотный механизм 10, амплитуда aU высокочастотных составляющих напряжения. на

Р выводах якорной цепи коллекторной электрической машины, максимальный угол «+ Ц поворота оси разнополярных

«Щч щеток относительно геометрической нейтрали, угол щш поворота оси разнополярных щеток, соответствующий оптимальной коммутации, момент tg подачи команды "Пуск", выходное напряжение П(вых.бл.упр.) блока управления, выходное напряжение 0(вых.выпр.) выпрямителя, выходное напряжение 0(вых. диф..) дифференциатора, выходное напряжение U tBblx.êîìï.)êîìïàðàòîðà, момент t остановки поворотного механизма, соответствующий оптимальной коммутации настраиваемой электрической машины, основание 11, захваты 12, приводной электродвигатель 13, редуктор 14, обрезиненный ролик 15, коромысло 16, пружины 17, задний щит 18 настраиваемой КЭМ, стойка 19, триггер 20, кнопка "Пуск" 21, ключевой каскад 22.

Разнополярные щетки 1, установленные на коллекторе 2 настраиваемой коллекторной электрической машины 3, соединены с входом фильтрующего элемента 4, последовательно с которым соединены выпрямитель 5 и блок 6 индикации. К выходу выпрямителя 5 подключены последовательно соединенные 35 дифференциатор 7 и компаратор 8, вью ход которого подключен к первому входу блока 9 управления, на второй вход которого поступает команда "Пуск", определяющая начало цикла настройки 40 коммутации. К выходу блока 9 управления. подключен поворотный механизм 10, механически связанный с разнополяр ными щетками 1 настраиваемой коллекторной электрической машины 3. 45

Поворотный механизм (фиг. 4) состоит из основания 11, на котором с помощью захватов 12 крепится настраиваемая коллекторная электрическая

50 машина 3. Вращение приводного электродвигателя 13 через редуктор 14 и обрезиненный ролик 15, укрепленные на коромысле 16, подпружиненном пружиной 17, передается на задний щит 18 настраиваемой электрической машины 3, ° 55 в котором установлены раэнополярные щетки 1. Задний щит 18 имеет возможность поворота вокруг оси КЭМ в прео делах угла -"Я „. На основании 11 укреплена стойка 19, на которой закреплено .коромысло 16.

Блок управления (фиг. 5) содержит

RS-триггер 20; кнопку В1 "Пуск" 21 и ключевой каскад 22 на транзисторе Ч

Устройство для настройки коммутации коллекторной электрической машины работает следующим образом.

На первом этапе задний щит 18, в котором укреплены разнополярные щетки 1, установленные на коллекторе 2 настраиваемой коллекторной электрической машины 3, устанавливается.в крайнее положение (-Ц ща ) относительно геометрической найтрали.

На настраиваемую коллекторную электрическую машину 3, укрепленную на основании 11 с помощью захватов 12, подается напряжение питания, и она приводится во вращение.

Второй этап начинается с подачи оператором команды "Пуск" на первый вход блока 9 управления (момент времени to). .Оператор нажимает кнопку 2 1, при этом RS-триггер устанавливается в состояние "1", которому соответствует высокий потенциал на выходе Q триггера. Этот потенциал через резистор К 1 прикладывается к базе транзистора Ч, которьФ открывается и через него поступает напряжение питания на приводной электродвигатель 13 поворотного механизма 10.

Приводной электродьигатель 13 через редуктор 14 и обрезиненный ролик 15 начинает поворачивать задний щит 18, в котором укреплены разнополярные щетки 1 настраиваемой коллекторной электрической машины 3. При этом в соответствии с графиком, приведенным на фиг. 2, изменяется амплитуда высокочастотных составляющих напряжения (лП) на выводах якорной цепи настраиваемой электрической машины 3, а следовательно, и на выходах фильтрующего элемента 4 и выпрямителя 5 (U>,„ j. Блок 6 индикации регистрирует выходное напряжение выпрямителя 5, характеризующее качество ком,мутации настраиваемой электрической машины. Выходное напряжение выпрямителя 5 поступает на вход дифференциатора 7. В связи с тем, что поворотный механизм 10 поворачивает задний щит 18 с закрепленными в нем разнополярными щетками 1 настраиваемой коллектор1108568

S ной электрической машины 3 с постоянной угловой скоростью, дифференцирование.выходного напряжения выпрямителя 5 по времени эквивалентно дифференцированию его по углу g т.е. 5 выходное напряжение дифференциатора 7.

В момент времени t .âûõîäíîå напряжение дифференциатора 7 становится равным нулю и поступает на вход компаратора 8, порог сравнения в котором установлен равным нулю.

В момент равенства выходного напря-15 жения дифференциатора 7 нулю (мо" мент t ) на выходе компаратора 8 формируется перепад напряжения, который поступает на R-вход RS"ãðèããåðà блока 9 управления. При этом RS-триггер устанавливается в состояние "0", транзистор V закрывается и снимает напряжение питания с приводного электродвигателя 13 поворотного механизма 10. Последний останавливается.

Угол поворота заднего щита 18 в котором закреплены разнополярные щетки 1 настраиваемой коллекторной электрической машины 3, при этом равен п, т.е. соответствует коммутации настраиваемой коллекторной электрической машины 3.

Применение предлагаемого устройства для настройки коммутации коллекторной электрической машины по сравнению с прототипом повышает точность настройки оптимальной коммутации КЭМ на 30-40Х уменьшает затраты времени на настройку в 2,5-3 раза, позволяет автоматизировать процесс настройки и расширяет номенклатуру настраиваемых .

КЭМ.

1108568 д Раем +Рмакс

Фиг. 2

Фиг.,7

1108568

4 поЬ|отноиу лизну

Составитель С.Шутова

Техред А.Бабинец Корректор В.Синицкая

Редактор С.Лисина

Заказ 5881/41 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4