Электрическая машина постоянного тока

Электрическая машина постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(-()1()3 С()Е<1 I r VI1X

ССЭЦИМ1ИС1И !F СКИх

Н F- С (1У (. Д И К

r t). 11 02 К 13 14 (С)(:УДЛНС.СИ! с II. и н З .1ИтГ I !

lr) и зОЬГF I! 1<,SII1 И о гкнь!т lH!lI

Fll l1 r) )IF O(.:(:Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (,, 3

iср

1Ф

АВТОРСКОМУ Г ВИДЕТЕ.Г)Ь <;ТВУ

121):1419603/0 7

122) 04.05.88 (46) 15.02.91. Гук)л. N"- 6 (7 1) КиронскиЙ поли с ехни <ескии (»

N. 1249649, кп. Н 02 К 3/20, 1986.

Кучера Sl., Гапл И. Обмотки зл(.v,(F)è <с с;ки; вращательных машин. Изд-I)o -1<)хосни нацкои ак;)демии наук, Прага, 1963. O.211 (54) ЗЛЕКТРИ<1ЕСКАЯ МАШИНА ПОС)О

5111НОГО ТОКА (!)7) Изобре)ение относится к э )rk;)рич»ским маL()èk<àtë. Цель пoнышени» надежно

Изоб)ре) ek«te отногитсч к машинам нос)с чнногo Tova.

Цель изобретения -- повышение надех.— ности путел< улучи)ения комму)а((ии при использовании демпфирующих свойс) н дггух обмоток якорч.

На фиг. 1 представлена машина с двумя () lдельными одинаковыми двухслойными петлеными зал1кнутыми обмотка;ли при orКЛК)ЧЕНИИ СЕКЦИОНЧ,IX CTOPOll. ПОНЕРЕЧНЫй разрез, на фиг. 2 Ti) же при включении секционных сторон, поперечный разрез, на фиг. 3 — раз()ер«у) ая схема двух отдельных замкнутых оГ)глоток якоря, присосдиненных к клеммал1 соответствующей полярности

ГаЛЬНаНИЧЕСКИ НЕЗаНИСИЛ1ЫХ ИСтОЧНИКОН ПИтания.

Якорь (4)«r. 1, 2) содержит дне оди.«;коные петпс (

»5() 1628145 Al гти путем улучш»нич ".ол1мутации. На якоре разме(цены дн(: kl»:); (»1симые сдвинутые на опре!Or.()Ilk<(,tè yro» обмотки, присоединенн<ге к коллектору. разделенному на три че редующиеся l) акгиальнол1 направлении части, 11оисоединенньie к трем гальваничесни < езанисимь<тл исгочникал1 питания пары щеток устанонпеl

3 (t)k.

Ос)сл<т):а 1 <корч (-.O(.ro(< t из нерхних сто1

i) )н 4 1 - и нижних сторон 4 — 15 . секций

16 21 и уложена н н"рх«их частях пазов 3.

Об(ло<ка? якоря сс)стоит их верхних сто<.н »1 Ill

pot< 1 15 и нижних сторон 4 — 15, секций 22 27, yn(»:()k

Обмотки 1 (1 2 чкоря (фис. 3) выполнены нpпо j)с к()еlli(1()аkolkl(tt1игя с одинаковыми

l»=

<осло i

Обмс)lë< 1 и 2 подгоединеk

k(;Iждая после,)у),i !a «-.»кц«ч 16 — ?1 обмотки

rIvoF)R 1 прис()»диненл K cnåäóê)ù л< друг за друго)л vo;I<<» то )i<ым пластинам 29, 31, 33, 35, 3:, 39 а ка;л„с-.lR r) oc!IP+ую? цая o T сенц(111

22 "7;)бл<с)тку< 2 якпрч с)р<<соеди <»i

1628145

Коллекторные пластины каждой отдельной обмотки якоря имеют ширину

„л0, где DK — диаметр коллектора;

Lz — ширина прорези между коллекторными пластинами.

При работе машины должно исключаться одновременное перекрытие двумя щетками, присоединенными к выводам одного источника, трех и более коллекторных пластин. Это обеспечивается при относительном перекрытии щеткой коллекторной пластины, равным отношению

/) =- з/тк

1 Л к где 1.з = — — — Lz — М вЂ” ширина щетки;

8 4р л D„ — — коллекторное деление;

4р или, после преобразований

Р Р (+8М), где Lp — ширина прорези между коллекторными пластинал1и, определяемая напряжением переходного процесса при коммутации;

М вЂ” те> нологический допуск на установку щетки. На эту величину уменьшается ширина щетки. Меньший допуск для малых машин, больший для машин большей мощности (в пределах 0,1-5 мм).

Шаг щеток по коллектору ближней части 40 коллектора, между щетками 43, 44, по средней части коллектора 41, между щетками 45, 46, по дальней части коллектора 42, между щетками 47, 48 одинаков и равен

17 Л Ок — 4pLp

32 р

Машина содержит индуктор 49, оси полюсов 50,51 которых расположены на расстоянии полюсного деления.

Щетка 47 дальней части коллектора 42 смещена с оси главного полюса 50 по направлению укладки обмотки на угол Lg =

p Lt эл,град. Щетки ближней 40 и сред80 ней 41 частей коллектора сдвинуты против направления укладки обмотки относительно оси щетки 47 дальней части коллектора

5Q р 101з р

42 соответственно на и — эл.

DK Ок град.

Расстояние между частями 40, 41, 42 коллектора 1 я = L2.

Однополярные щетки 43, 45, 47, и 44, 46, 48 присоединены к клеммам соответствующей полярности гальванически независимых источников питания 52, 53, 54 (фиг. 3).

Выполнение коллекторных пластин на трех частях коллектора, смещенных относительно друг друга вдоль оси машины при

2 выполнении условия — — = целое число, где а и а — число параллельных ветвей в отдельной замкнутой обмотке якоря; n — число частей коллектора, уравняло количество секций в параллельных ветвях отдельных электрически не связанных обмоток 1, 2 якоря и позволило иметь равные ЭДС в параллельных ветвях, что исключило уравнительные токи в обмотках 1, 2 якоря.

В режиме двигателя постоянного тока (фиг. 1 и 2) секционные стороны 4-15, 4 -15, 4 — 15 и 4 — 15 обмоток якоря 1 и 2 и и ш „и совмещенные в них демпферные обмотки перемещаются по стрелке Д в поле индуктора 49, в них индуктируется ЭДС и под действием подводимого напряжения источников питания 52, 53, 54, протекает ток 4, Выполнение демпферных обмоток совмещенными электрически с обмотками 1, 2 якоря, с тем же шагом, что и секций 16 — 27 обмотки якоря и, соответственно, параллельное их подключение к источникам питания 52, 53 54 дополнительно увеличивает электромагнитный момент машины постоянного тока.

Для уменьшения влияния переменного небалансного тока, протекающего через пару источников питания в нереверсивной машине, последовательно с источниками включены индуктивные сопротивления, зашунтированные обратными диодами (не показаны).

Электромагнитная мощность, запасенная секционными сторонами коммутируемой секции, трансфорл1ируется в секционные стороны рядом лежащих секций. При этом демпферная обмотка, некоммутируемая в это время и чьи секции лежат в тех же пазах. создает магнитный поток, демпфирующий магнитное поле рассеяния, создаваемое сторонами коммутируемой секции.

Кроме того, демпфирующее магнитное поле индуктирует в демпферной обмотке, являющейся также обмоткой якоря дополнительную ЭДС создающую дополнительный ток, совпадающий r направлением основного тока в ней, увеличивающий электромагнитный мол1ент машины.

Малая величина воздушного зазора машины и выполнение паза полузакрытым с величиной шлица мен -.ше ширины паза в

3-5 раз увеличивает взаимно индуктивную связь между коммутируемой секцией и демпфирующими секциями.

Величина результирующего коммутационного тока секции ограничивается актив1628145 ными сопротивлениями обмоток и щеток, а также величиной ЭДС взаимной индукции демпфирующих секций, что приводит к резкому уменьшению высокочастотной составляющей результирующего тока коммутации 5

1к о И тОКа ЩЕТКИ ПРИ ОТРЫВЕ ЕЕ От ПРОВОДИВшей коллекторной пластины, При переходе, например, щетки 48 с коллекторной пластины 29 на коллекторную пластину 32 секция 17 подключается к поло- 10 жительным однополярным клеммам гальванически независимых источников питания

53, 54 без замыкания, так как отрицательные однополярные клеммы этих источников подсоединены к отрицательным однополяр- 15 ным щеткам 45, 47, находящимся соответственно нэ коллекторных пластинах 35, 36, принадлежащих электрически не связанным обмоткам якоря 1, 2, вследствие чего последовательное соединение источником 20 питания 53, 54 отсутствует и отсутствуе замыкание секции 17 накоротко.

При voììóòàöèè секции 17 обмотки якоря 1 подключение ее двумя щетками 46 и 48 позволяет одновременно подключать ее к 25 двум источникам питания 53, 54 и переводить в другую параллельную ветвь без отключения обмотки якоря 1 от источника питания.

Стороны 6. 7 секции 17, при протекании 30 результирующего коммутационного тока создают поток рассеяния чту, который индуктирует в стороне 12 секции 20, сторонах

11, 12 секции 25, сторона 11 секции 22 и

11 III стороне 12 секции 23 ЭДС демпферной 35

11 обмотки, под действием которой протекает ток, создэющий демпферный поток <1>д, компенсирующий поток рассеяния коммутируемых сторон 11, 12 секции 17. Ток демп1 1 ферных обмоток, протекая по обмотке яко- 40 ря, создает дополнительный электромагнитный момент.

Таким образом, выполнение в обмотках якоря 1, 2 демпферной обмотки с большим числом витков увеличивает индуктивное со- 45 противление коммутируемой секции, что значительно ограничивает результирующий коммутационный ток и его высокочастотную составляющую. уменьшая радиопомехи от машины. 50

При переходе щетки 48 с коллекторной пластины 29 в начале коммутации на коллекторную пластину 32 секция 17 шунтируется всеми другими секциями обмотки якоря 1, а при последующем переходе щетки 47 и коллекторной пластины 35 на коллекторную пластину 38, секция 17 находится на геометрической нейтрали и дополнительно wóнтируется секцией 20 с последовательно и встречно включенных гальванически независимыми источниками питания 53, 54, и при переходе секции под полюс

8 ток секции меняет свой знак при возрастании по величине беэ разрыва электрической цепи коммутируемой секции 17.

На завершающейся стадии коммутации секции 17 щетка 46 смещается с коллекторной пластины 30 на коллекторную пластину

33 и отключает шунтирующую секцию 20 с последовательно и встречно включенными гэльвэнически независимыми источниками питания 53, 54, при сохранении направления тока в секции 17. Шунтирующая цепочка — секция 20 и последовательно и встречно включение независимые источники питания

53, 54, обладают большим индуктивным сопротивлением для импульсных токов включения и отключения секции 17.

Коммутация других секций выполняется аналогично.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить постоянную времени демпфирования, повысить его эффективность. полезно использовать энергию коммутации на создание дополнительного момента машины, снизить материэлоемкость якоря за счет исключения отдельно намотанной демпферной обмотки.

Совмещение в одном коллекторе двух, изолированных друг от друга коллекторов, подсоединенных к соответствующим отдельным обмоткам якоря, выполненным неперекрещивающимися и смещенными на угол 2;т р/Z по окружности якоря и присоединенных к трем гальванически независимым источникам питания, приводит к улучшению коммутации, упрощению конструкции и технологии изготовления машины.

Формула изобретения

Электрическая глашина постоянного тока, содержащая полюса индуктора, якорь с двумя петлевыми равномерно распределенными по пазам обмотками, состоящими из секций, разделенный в аксиальном направлении на части коллектор. разнополярные щетки, установленные на коллекторных пластинах, следующих одна за другой по длине и по окружности машины. к которым подсоединены подключен !ые к нечетным L1 четным коллекторным пластинам секции, о тл и ч а ю щ э я с я тем. что. с целью повышения надежности путем улучшения коммутации, части коллектора размещены с одной стороны якоря. обмотки якоря выполнены неперекрещивающимися с одинаковыми шагами и смещены нэ угол 2 лр/z> по окружности якоря, каждая последующая секция каждой обмотки присоединена к сле1628145

2

9 дующим одна за другой коллекторным пла-т 0, стинам, шириной L> = — Lz, шаг щеток

4р

17 т 0„— 4pLz по коллектору

32р —., разно- 5 полярные щетки дальней части коллектора смещены с оси главного полюса на угол р (1, щетки ближней и средней частей кол8 Ок лектора сдвинуты против направления укладки обмотки относительно оси соответствующей однополярной щетки дальней части коллектора на угол — и

5Q р

Ок ac р — — — — — и присоединены к клеммам соотОк ветствующей полярности гальванически независимых источников питания, щетки имеют ширину не больше Lt!8™, где L) — ширина коллекторных пластин;

L2 — ширина промежутка между коллекторными пластинами; (з — ширина щетки;

0х — диаметр коллектора; р — число пар полюсов;

z — число элементарных пазов якоря; rn— технологический допуск на установку щеток.

1628145

Составитель И.Казанцев

Техред М.Моргентал Корректор M.Øàðîøè

Редактор В. Ковтун

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 346 Тираж 324 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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