Устройство для стабилизации скорости шунтового электрического двигателя постоянного тока

 

Qo 9ggPg

Класс 21dÐ, 9

ОПИСАНИЕ устройства для стабилизации скорости шунтового электрического двигателя постоянного тока.

Попова, заявленному 20 февраля перв. М 103842). опубликовано 31 января 1933 года.

К авторскому свидетельству Н. Л

1932 год" (спр. о

0 выдаче авторского свидетельства

n=K — — const .. (2) Настоящее предложение предназначается для стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока с помощью камертонного генератора. Этот вопрос обычно решается применением так называемых фонических колес, а иногда и комбинацией фонического колеса с шунтовым двигателем постоянного тока. Основным недостатком фонического колеса является крайне низкий к.п.д. и поэтому для получения достаточной мощности приходится брать колеса сравнительно больших размеров и ставить мощные усилители после камертонного генератора.

Предлагаемое изобретение имеет целью устранить указанные недостатки и позволить более конструктивно и с лучшим к.п.д. решить поставленную проблему.

На чертеже фиг. 1 изображает электрическую схему предлагаемого устройства; фиг. 2 — соответственные кривые, характеризующие электрические и механические свойства устройства.

Согласно схеме (фиг. 1) устройство, в основном, состоит из электродвигателя постоянного тока, на валу якоря 1 которого насажен коммутатор 2. Число проводящих пластин К этого коммутатора должно удовлетворять следующему равенству: где v — частота камертонного генератора, и — обороты электродвигателя в минуту. Щетки 3 и 4, сдвинутые друг относительно друга на 180 электрических градусов, присоединены к концам вторичной обмотки 9 выходного (понижающего) трансформатора усилителя 11 камертонного генератора 12. Средняя точка обмотки 9 и щетка 5 присоединены к так называемому. синхронизирующему" сопротивлению б, включенному последовательно с якорем. Назначение этого сопротивления будет ясно из изложенного ниже. Вращающийся коммутатор 2 со щетками 3, 4 и 5 представляет собой не что иное, как вращающийся выпрямитель с двухполупериодным выпрямлением.

Конденсаторы 7 и сопротивление 8 включены для уменьшения искрения щеток Зи 4.

Для получения строго постоянной скорости электродвигателя необходимо, чтобы разность V, l„„„R оставалась постоянной. и так как, вообще говоря, ни У,, Hk 1,„никогда не бывают постоянными, то для получения л=;const необходимо ввести в цепь якоря некоторое добавочное напряжение е, автоматически компенсирующее изменение V„TH è добавочное падение напряжения от изменения I,„

+e=+ Ь V+ I,„R... (3) тогда посети V — маяк Ло ЕВ+- и= К

Ф

=К, се™, "" = const .. (4)

В предлагаемом устройстве имеется в виду автоматическая компенсация ь V иьIR

Принцип действия устройства легче всего может быть уяснен при рассмотрении фиг. 2, На фиг. 2 кривая 1 изображает э.д.с, обмотки 9 трансформатора, а кривая 2 дает моменты замыкания контактов вращающегося коммутатора при фазном угле сдвига q =О. Кривая 3 дает, для данного случая, форму выпрямленной кривой э.д.с. Среднее значение

2 .этои кривои будет, как известно, и

4 изображено пунктирной прямой.

При иных соотношениях фазных углов, например, при =90 (кривая контактов 4) кривая „выпрямленной" э.д.с. будет иметь вид, изображенный кривой 5.

В данном случае, среднее значение выпрямленной э.д.с. равно нулю, т.-е. нет никакой постоянной составляющей.

При фазном сдвиге в 180 электрических градусов (кривая контактов 6) кар тина будет совершенно аналогична слу чаю с фазным сдвигом, равным нулю, однако среднее значение выпрямленной э.д.с. будет обратного знака (кривая 7).

Таким образом, при изменении фазного угла,р =0 до Ф=180 среднее зна-чение выпрямленной э.д.с. меняется от

2 2

+ до — —, проходя все промежуточные значения.

Выпрямленная э.д.с. создает в цепи— щетка 5, сопротивление 6, средняя точка обмотки 9 — ток I . Легко показать, простым расчетом, что среднее значение падения напряжения на сопротивление 6, равное Х ср. 2 (при не слишком малом сопротивлении r), с достаточной для практики точностью, может быть приравнено среднему значению выпрямленной э.д.с. и имеет одинаковый с ней знак

1ср 2== Еср .. (5) (7) сети — Л 1Рь е

n=1, <Е> т сети — 1л

=К вЂ”, — const .. (8) Во всех вышеприведенных рассуждениях предполагалось, что электродвигатель настолько насыщен, что колебания

Это среднее значение падения напряжения на сопротивление 6, зависящее от положения якоря двигателя (фазного угла между э.д.с. камертонного генератора и положением коммутатора), и является добавочным напряжением е в цепи якоря, автоматически компенсирующим изменения напряжения сети и тока якоря.

Когда приложенное к зажимам двигателя напряжение VÄ будет нормальным соответствующим скорости двигателя определяемой уравнением

n= — —...... (б) (см. уравнение 1), якорь двигателя установится так, чтобы фазный угол = 90 электрических градусов, что соответствует добавочному напряжению e=0

При уменьшении приложенного напряжения Р;„, якорь получит тенденцию к отставанию, в результате чего появится добавочное напряжение е, направленное согласно с Vcem, компенсирующее . V, причем будут удовлетворены уравнения (4) и (3).

Очевидно, что при увеличении приложенного напряжения сети картина будет обратной.

Из изложенного следует, что якорь двигателя будет автоматически занимать такое положение по отношению к кривой э.д.с. камертонного генератора, чтобы результирующее, приложенное к нему напряжение оставалось неизменным и соответствующим числу оборотов, определенному уравнением (б), То-есть, несмотря нв изменение приложенного напряжения, якорь будет итти синхронно с камертонным генератором.

При изменении приложенного к якорю момента, явления носят аналогичный характер, и добавочное напряжение е компенсирует по величине и по знаку падение напряжения AIR, т.-е. е= alR

:V eTH Hå сказываются на потоке Ф

C>=const.... (9)

В действительности это, конечно, не

:имеет места, но изменение потока с напряжением только облегчает задачу регулирования.

Как было уже указано, предлагаемое устройство позволяет лучше чем в фоническом колесе использовать энергию, получаемую от камертонного генератора.

Это может быть подтверждено следующим.

В случае фонического колеса в комбинации с двигателем постоянного тока все колебания мощности на валу покрываются непосредственно за счет мощности, получаемой от усилителя камертонного генератора ь Р=- Р„,„„,„т1 ф,„„,н . (10)

В предлагаемой же схеме мощность камертонного генератора идет лишь на покрытие добавочных потерь, а добавочная мощность берется из сети:

Рнам ген сети ( а при ртом ьр=ь! . V (12)

При чем в обычно применяемых электродвигателях

Ы б 8..(13) Помимо этого

3 стены фон. кол.

Практически, при электродвигателе в 20 W на валу, достаточно иметь 2,0—

2,5 W во вторичной обмотке трансформатора усилителя, дабы иметь возможность синхронного хода при изменении на + 8% или изменение момента

OT М О дО М= онори

В качестве вращающегося коммутатора удобно применить коллектор с соответствующим числом пластин, при чем половина из них, через одну, присоединяется к кольцу, по которому скользнт щетка 5, а другая половина, не будучи никуда присоединена, выполняет роль изоляционных прослоек, Предмет изобретения.

Устройство для стабилизации скоростй шунтового электрического двигателя постоянного тока с помощью камертонного генератора, отличающееся применением насаженного на вал двигателя коммутатора 2, включенного по схеме двухполупериодного выпрямления переменного тока и имеющего число пластин, находя щееся в соответствии с числом оборотов двигателя и периодов переменного тока, линия постоянного тока какового ! коммутатора присоединена к зажимам включенного последовательно в цепь якоря двигателя сопротивления 6, с той целью, чтобы падение напряжения от выпрямленного тока в последнем служило для автоматического поддержания постоянной скорости двигателя.