Электрическая машина постоянного тока с вентильно- механическим коммутатором

Электрическая машина постоянного тока с вентильно- механическим коммутатором

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Са)ез Советских

Сокиглнстических

Реса))блик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. Свид-ву— (22) Заявлено 22.03.77 (21) 2464927/24-07 с .присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.04.79 Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 21.06.79

151) >1. Кл. Н 02 К 13/14

Государственный комитет (53) УДК 621.313.2.014. .2(088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретен)ия

С. Н. Деспоташвили, В, А. Ломакин, А. Ф. Размадзе и И. А. Закалашвили (71) Заявитель (54) ЗЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПОСТОЯННОГО

ТОКА С ВЕНТИЛЬНО-МЕХАНИЧЕСКИМ

КОММУТАТОРОМ

2-««D —.D„. (4Р 1

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к машинам постоянного тока с дополнигельнымп устройствами для улучшения коммутации.

Известны электрические машины с враща)ощимися обмоткой якоря и щетками, конта!ктирующими с неподвижным,коллектором Щ. Их недостаток — низкая коммутационная надежность.

Известны также электрические машины 10 постоянного тока с вентильно-механической коммутацией (ВМК), содержащие механический коллектор с проводящими .и изолирующими пластинами, .контактирующую с ними группу щеток и вентильный переклю- 15 чатель с системой управления, обеспечивающий соо. ветствующие подключения обмотKiH якоря к разнополярным зажимам источника питан,ия 121.

По решаемой задаче и технической сущ- 20 ности это устройство наиболее близко к изобретению.

Однако в известной машине, при больших скоростях вращения .и в переходных режимах коллекторные пластины испытывают 25 значительные динамические воздействия.

Последнее зачастую нарушает монолитность рабочей поверхности коллектора, ухудшаются условия контактирования и коммутации. Кроме того, коллекторы известHbIx машин по дону стимому напряжению имеют ограничения, которые определя)стся, Г:lавны м 00разОзl, шириной изол)lэую!Цих пластин.

Цель изобретения состоит B повышении надежности MQIIIHHbi 33 счет уменьшения электрическО)! напряженности коллектОра.

Попутно достигается повышение механ))ческой надежности коллектора, а следовательно, всей электрической машины.

Поставленная цель достигается тем, что коллектор выполнен неподвижным, а щетки

СВЯЗ3НЫ МЕХ 31!ИЧССI.И И ЭЛCliTPII ICCII)I С ВЫводами обмотки якоря, причем коллектор сОдержп Г 2 p)TL прОводЯщнх и;!астl!н с е )BOдами для подключения и зажимам источника питания через коммутирующп эле.)с:.ты вснтильного псреключател".. где р — число пар полюсов»aII)iml à m — - II;c;)0 pl) 0|IHx дорожек коллект0,33.

Для рдцl!о!!3 Ih ioго использования Обьема коллектора гпприна рабочих (проводящих); ластин коллектора а и ширина изолирующих пластин b могу-, быть выполненными следующими:

660155

Р; 1- > 1 1,0 а> -- --; b =-„" -a -- 11---- — ) N„ >p 2р, N„!

В извсст loll машине должны быть держаны соотношения:

ВЬ150

-D

b .: с а + b == - т, N, где с — .пприна щетки.

B известной машине изолпруioIII35! пластп!13 пмсст минимальную пиирит!у (b с), тат< как прп меньших значениях 6 щсточный

K0IITBI<7 ??> Дст BBK>)pB>!II!13ТЬ СМСЖНЫС ВЫводы обмотки якоря, что вызывает искрение. Увел и)ивать ширину изолиру!ощсй п73стины также нецелесообразно, так как при этом уме;!ьшастся ширина проводящей пластины и ухудшаются условия коммутации.

HO.7IIOC 113!1,)51ЖСППС >(С>КД>" РЗЗНОПОЛЯРНЫ)!Н

На фиг. 1 iiзобра>ксна электрическая схема машины с вентильно-механическим коммутатором; »а фиг. 2 — общий вид щеточно-коллскторногo узла.

В предлагаемой машине обмотка 1 якоря связана с неподвижным коллектором 2, имс!ощим проводящие пластины 3 — 10 и изолирующие пластины 1! — 18, через группу cêoëb35iùH ко)!тактов 19 — 2б, которые вращаются вмесчс с якорем и электрически связаны с выводами обмотки, расположен<ной на якоре. 11роводящие пластины коллектора подкспочаются к разнополярным

33>KH tv!3M ИСТО IHHl<3 iihtbhhh icpc3 3???????????? ???????? 27 ?? ???????????????? 28 ?????????????????????? ??????????????????????????. ???????????? ?????????????????????? ????????.?? 110??btc???? (???????????????? ??????????????! ???????????????? ???? ?????? ?????????????? ?????????????????? 29, 30, ?????????????????????????????? ?? ???????????????? ???????????????? ???????????????????? lb!c 30117>lt !Н 31 -3-, H 1<0 vi tv! jthpj>IOIIFHi.H ксш.tcttpB.гор 35. Включение тпрнсторов в псобходп!blc моменты времени производитс5- схемой 36 управлсп !Н. 1(атод11ый блок

З< Н7!!!ЛЬ НОГО liC,>ОКЛ 10>13.1СЛЯ COДСПЖ:IТ ПОЛ Г—

2

Hj)oBo;IilitK0Hblc вс>:-lтl.t»7!I 37- — 42 H K0117cilcBтОр 4 >.

Анодныи 11 1" аточны1: б 101(11 БсптильпОГО переключателя совмест»о с коллсктором и группой скользящих контактов образу!от

В<.11ТИ.lb«O-ХIСХап!1Ч!.СКПII КОМ!>1 >ТBÒOP> ООССпе)иваюшпй с)сзыскровую коммутаци>о в м а1п!и н с.

17200i! >vo !:I 1H Па фиг. 1 схема ствует чстырехпол)ос!Ной»31111!lie с шсстнадЦBThlo БЫЗОДЗМИ ООМОТКИ 51IкKFl м11 на К0.7 1 el

Г1исло 1 ровод5!П1!!х пластин коллск)ора

N t) прc,,лаi Bcмoij машине завпcèт от чпсJI3 !!31) ПО,I:UCO» j).:I tltC;Ill рабо IH>.,70po ivCK!

1> -2 j)m 40

PBo0 tB5i поверхность коллектора имеет следующие соотношения размеров провод. LIIH. (И ИЗОЛИРУ!ОЩН Х ПЛ2СТИН; контактами (например между 20 и 22) будет прикладываться к двум изолирующим пластинам. 1 аким образом, машина отличается от известной конструкцией и взаимоположением элементов щеточно-коллскторного узла. Коллектор содержит меньшее число проводящих пластин и более широкие изолирующие пластины. В предлагаемой ма)пи>!с изолирующие пластины в два раза шире, чем две изолирующие пластины известной машины, к. KQTopbiм ilpiHKладывастся по IHoc напряжение на якоре. Следовательно> предлагаемая машина характер;!зустся более высокой потенциальной HBäc>KFloñòblo коллектора при прочи.; равных условиях. Меньшее число проводя)цих пластин с учетом того, что коллс.ктор неподвижен, сущсствснIio упрощает его конструктпвнос выполнение и устраняст влияние динамических воздействий, нарушающих монолитность рабо1ей поверхности вращаюптихся коллекторов.

Наряду с существенным упроптснисм

К011С Г )Л(ЦИИ КО. IJIOKÒoj)2, С.1С7>> СТ OT!!CT!IÒb в прсдла)Г !сх!Ой машине,!едостатol(, зак7!о 1310щийся н нскотОром > вслп-Iснии !Нс,73

СKoльзяпlнх Koн13ктгtI, 1<оторос рав!10 1исл >

ВЫ ВОДОB ÎÎМОТКН FIКОРЯ.

IIpll работе 7!ашт!Нь) в 1>cKQTopbl!i vlo. vic!IT !

<ром Гнi1 (ф;1Г. 1 ток наГр>, зки НроТрКВ<Т От полож;!тель.!ого зажпма Сгоч-IHêB п)папия срс тиристор 30 но)ь 33 1 проводяп,ис пластины 4, 6, кo!!TB".(Tbi и проводящие п>73стипы 8, !О, крез cвязан1.-ыс с этп.:и пластин iми диоды 40, 4! и IèpHñòîp 42 катод;юго блоха 28 к минусу HcTO>H!Hi(3 питания, 1>удсм c IHIать, что скользяп1ие контахты 19 - б ьмсстe C оомоткой l 51ко)я 11»t впащении перемещаются относительчо нс1!одги!Жного коллектора 2 слева направо.

Тиристоры 29 и 37 находятся в непроводящсм состоянии. Конденсаторы 35;; 43 заряжены от предыдущего коммутационного цикла до напря>кения, п 751pHOCTI KOTopolo обоз !ачена на фиг. 1.

I IpHIIL 1liIHB;IblILIC схемы блоков 27 и 28 представлснь! в упрощснном виде осз л:— нейных дросселей,и обратных диодов, кот !рыс вкл)очаются COOT!)crt твенно последовательно и параллельно силовым тиристорам.

Прсн Ilcpcwic!IIcIIHH скользящих контактов на проводящие пластины 3, 5, 7, 9 коллектора схема 3б вырабатывает управляк)ш;1с сигналы, включающие тиристоры 29 и 37.

При этом, с помощью конденсаторов 35 и 43 производится отключение ранее проводящих тиристоров 30 и 42. Например, в ано, Iблоке 27 Ko!17ciicBTop 35 через проводяп;ий тиристор 30 и включенный тиристор 29. В мом"ПT равенства разрядного тока конденсатора току нагрузки тиристор 30 отключается, а конденсатор 35 ПРОДО l>KBP7 ПЕРСЗ3РЯЖЗТЬСЯ !СРСЗ KO viм> ТИруex!ЫС СЕКЦИИ OO >IOTI<;1 1, СВЯЗ3Н!IЫС С П,i3стинами >3, 4 и 7, 8 с помо!пью соотвстст5

660155 вующих скользящих контактов. Перезаряд конде.ic 2 Tîðà сопровогкдает ся процессом ревсрсирования тока в указанных секциях.

По окончании коммутационного процесса ток конденсатора 85 уменьшается до нуля, изменяется полярность напряжения >13 его обкладках, завепц1 ается процесс реверсирова: ия тока в секциях, связанны.; с пластинами 8, 4 и 7, 8 коллектора, а весь ток нагрузки протскаст через тиристоры 29 и 87.

При этом коммутационный процесс завершается раньше, чем щетки, находящиеся на проводящих пластинах 4, б, 8, 10, начнут

ПСРC. 1СIЦ2 i bCSi i i a ИЗОЛИРУ10ЩИС ПЛ51СТИНЫ

12, 14, 16, 18 соответственно. Таким образо:,. обеспечивается безыскровая коммутация в ianffllfc. При последующем перемещении скользящих контактов на проводя1цис Itëàñòèíû 4, б, 8, 10 коллектора, схема управления обеспечивает включение тиристоров 80 и 42. Далее процесс вситпльпомсхапической коммутации повторяется.

Можно указать еще одно преиму;цсстзо предлагаемой конструкции щсточко-коллскториого узла мацшны, заклю 1ающссся в

25 1ОМ, 1 0 VPC 5fsi К011таКТИPOваии5! и!СТОК С прозод5ццю!и пластинами коллектора. ко-,орос 0Tc÷:ITûçacòñÿ от момента включс:шя очсрс,шогo тиристора (например 29) до момента перехода скользящего контакта с проводящеи пластины н2 1130. Iиpa Iollfh Io (например с 11ластины 4 на 12 и с 8 на 11)

IO,1I 13CTC5l В Дна Р 332 ООЛЬШЕ, ЧС,! В ИЗЗССТно и м 21 .15!Пс. Пос:1сдиес Объясн5!ст ся тс.,l, что при одинаковых линейных скоростях ncpCIi L1IPHH5 кон TBHT 20 npoXOQHT no n;IBCTIfне 4 вдвое больший путь. Большее время контактпрования обеспечивает маши:1с Возможность работать без искрения прп болес высоких скоростях вращения. 4О

В качестве примера возможного выпол,нения предлагаемой машины на фиг. 2 приводится Оощий Вид щсточно-коллскторного узла машины с ВМК, разработанной на базе тягового двигателя ТЛ-2К1. В ма- 45 шине обмотка 1 якоря через щеточный апnBpBT, co;.fcpiIi3ILfH51 44 скользящих I oHTBHTB (в Т,1-2К rV, = 525), связана с неподвижным коллектором 2.

KoллсктОр Hf IccT QI3c рабочис дорожки, 50 общее число проводящих пластин — 12.

Коллектор имеет значительно меньший диаметр (530 яг.1!) чем базовая машина (в Т.12К D,, = 660,11,!!). Конструкция кол".ñêòîðà упрощается, уменьшается потребньш расход меди, уменьшается линейная скорость персмещеьп!я щеток по поверхности коллектора и, следовательно, их износ и механичес ;1е потери. Резко возрастает потенЦИ 2 ЛЬИ 2 Я И 3 ДС ilf i! OCTb КОЛЛЕКТОР2, В КОТОром ширина изол:1рующсй пластины (200 гья) значительно оольше суммарной !ИаnllTOHbl f npОкладок в Т 1-2К, находящихся IJÎI", полным напряжением между разнополярными щетками (90 5глг).

Одноьрсменио, благодаря новому расположению коллектора, появляется возможность узелпч11ть активную длину якоря, и тем самым предел!ну!О мощность машины.

Формула изобретения

1. Злсктрическа5! машина постоянного тî а с Вентиль:1о-механическим коммутатомногодоро>ке пгыЙ мсхани1еский коллектор с проводящими п пзолируго1цими пластинами, контактируютц !о

С и:I ii ГР Пи ГЦС ГОН !I IICIIT!I,ibllblli ИСРСКЛ10чатсль с системой упразленпя, обеспечиваюпн!й .!Одкл!О !с:!1Ic обмотк..l якоря к разноi!О, "IР:IHIМ 325КИ. i21! ПСTOЧПИК2 ПlfТ2НИЯ, О л и 1 2 10 ш 3 я с я тем. что, с целью повыше:11151:.аде !П10СTH элск11)l.чсской машинь1, LllC;-1 .И СВЯЗаны МСХ31 ИЧССКИ И Э,IЕКТРИ 1ССКИ

С 1 Ь!ЗОД2Ъ!И ООЗ ОТКИ !!КОРЯ, ПРИЧС: КОЛ.IСКтoð уста 1овлс . Псподвиж;о и содергкит

2п .:Прово 5ягц lx и".3с-.цн. с выводами для

ПОДКЛIОЧСНИЯ 1 . iailiIIAIBXI ИСТОЧНИК2 ПИТ2НИЯ

ЧЕРСЗ КОММ Тпп . Iollino Э, IC. IÑIITbi ВСНТИЛЬНОго и 0Р к Ilo iатс,:и, 1,1с !? — — 11!С.IО паР ПО;110сов. и ггг —;испо рабо1ш доро; ек коллектора.

2..-5 !ciiT}1ическan 3!аш111ia .Io n. 1, o Tл и 1а ю щ а я с я ". ;,I, гго раба шя погсрхпость колле:-:oра и:;!сет слсдуюшие соотношсн гя размспов пвоводящих и изолируюIЦ;IХ 1,12СТИН:

;.-1с и и !г гци ... а ИВОВО Пlгцси H изo In

f р ющси Ilласти-! соответственно;

D,. — диа..;стр колле Topa, Л д — - 1flcëo ВВIВОЛОВ Об1!Отки ЯкорЯ.

Источники и!!формации, принятые ВO в:-пв!апис при экспертизе:

1. Патент США ¹ 3937993, кл. 310 — 46 от 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 382202, кл. Н 02 К 11/14, 1970.

660155

Фиг Е

Составитель А. Санталов

Редактор Б. Герцен

Текред Л. Котова

Корректор И. Симкина

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 3!6/508 Изд. М 291 Тираж 865 Подписно

НПО Государственного комитета СССР по делам изобветеннй и открытий

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