Устройство регулирования напряжения Советский патент 1984 года по МПК H01F29/06 H01H19/56 

ел

;о

4

00 111 Изобретение относится к электротехнической промьшшенности, в частности к устройствам регулирования напряжения с роликовым подвижным кон тактом, и может быть использовано в автотрансформаторах для регулирования напряжения без разрыва цепи,имею щих тороидальный сердечник с контакт ной дорожкой из витков обмотки на его плоскости, а также в других регу лирующих устройствах роторного типа, имеющих плоские неподвижные контакты расположенные по дуге или окружности и роликовый подвижный контакт. Известен автотрансформатор для регулирования напряжения без разрыва цепи. Автотрансформатор имеет замкну тый магнитопровод, на которьй равномерно виток к витку намотан изолированный провод, образующий обмотку. С части обмотки изоляция удалена для образования контактной дорожки, по которой перемещается токосъемная щетка, имеющая форму прямоугольного параллелепипеда L1J« Напряжение регулируется перемеще,нием токосъемной щетки по контактной дорожке. Для обеспечения непрерьганого контакта щетки с контактной дорож кой и компенсации износа (истирания) щетки последняя может по мере износа перемещаться в направлении щеткодержателя под действием прулсины. Чтобы давление щетки на контактную дорожку не зависело от износа щетки, длину ее пружины в сжатом виде делают в несколько (2-3) раз больше изнащиваемой части щетки. Это увеличивает габариты, а также материалоемкость автотрансформатора.Кроме того,необходима механическая обработка контактной дорожки с высоким классом точности и чистоты, что достигается только щлифовкой с последующим гальваническим покрытием, так как неровности дорожки приводят не только к быстром износу щетки, но и к ее поломке из-з заедания в процессе перемещения. Известен трансформатор, у которого в качестве токосъемного элемента установлен угольнографитовый ролик, насаженный на ось и свободно вращающийся на ней. При регулировании напряжения ролик перекатывается по контактной дорожке из одного положения в другое. Плоскость вращения ролика совпадает с направлением его перемещения по контактной дорожке. 82 которая образована путем снятия изоляции с проводника обмотки в местахi его контакта с контактным роликом и не требует дополнительной механической обработки по устранению неровностей на ней 2J. В известном автотрансформаторе ролик имеет цилиндрическую форму и ось его расположена параллельно плоскости контактной дорожки. В результате этого при перемещении ролика ротором по плоскости дорожки на заданньй торцовая часть ролика, обращенная к оси ротора, проходит по дуге меньшую длину, а противоположная часть - больщую, так как длина окружности ролика на всех его участках одинакова, а внутренняя дуга контактной дорожки меньше ее внешней дуги. Это приводит к проскальзыванию одной стороны ролика относительно плоскости дорожки и неравномерному износу контактной пары, что сокращает ресурс устройства. Известен переключатель, содержащий основание с контактной дорожкой на плоскости, ротор и подпружиненньй к плоскости контактной дорожки токопроводящий цилиндрический ролик, соединенный с ротором и расположенный под углом к направлению его радиального перемещения. Расположение токопроводящего ролика под углом к направлению его радиального перемещения обеспечивает самозачистку контактной дорожки за счет совмещения качения ролика с его скольжением по всей ширине контактной дорожки, что также частично компенсирует неравномерность срабатывания контактной пары . Однако разность длин углового перемещения участком токопроводящего ролика сохраняется и при таком исполнении, и участки контактной дорожКи и ролика, обращенные к оси ротора, срабатываются больше, чем противоположные участки,что сокращает ресурс переключающего устройства. Цель изобретения - разработка устройства регулирования напряжения с увеличенным ресурсом за счет равномерного износа контактной пары. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве регулирования напряжения, содержащем основание с контактной дорожкой, ротор, соединенный с токопроводящим роликом, подпружиненным к плоскости контактной дорожки по его образующей, токопроводящи ролик имеет форму усеченного корпуса и обращен меньшим основанием к оси вращения ротора.

Отношение диаметров торцов токопроводящего ролика прямо пропорционально отношению расстояний середин указанных торцов до оси ротора.

На фиг.1 показан автотрансформатор с устройством регулирования напряжения, вид сверху; на фиг.2 то же, сечение, вид сбоку.

Автотрансформатор с устройством регулирования напряжения содержит тороидальный сердечник 1 с обмоткой

2,намотанной на сечение сердечника по его длине

На участке обмотки, расположенном на торцовой плоскости сердечника, посредством удаления с поверхности обмоточного провода изоляции выполнена по дуге контактная дорожка

3.Сердечник 1 и обмотка 2, являясь элементами автотрансформатора, одновременно являются основанием ij контактной дорожкой устройства регулирования .

По оси сердечника 1 установлен ротор А, соединенный с поводком 5 токопроводящего, например, медно-графитового ролика 6 через пружину 7, подпружинивающую ролик 6 к плоскости контактной дорожки 3,

Токопроводящий ролик 6 имеет форм усеченного конуса (конический ролик) обращенного меньшим основанием к оси 8 ротора 4, а ось 9 вращения ролика расположена под углом (с) к плоскости контактной дорожки 3, соответствующим углу наклона образующей конуса ролика 6, и ролик 6 прижат к плоскости контактной дорожки по всей его длине.

Длина ролика принимается равной |Или несколько меньше ширины контактной дорожки, а отношение диаметров торцов токопроводящего ролика прямо пропорционально отношению расстояний указанных торцов до оси ротора. При таких соотношениях размеров линейные длины окружностей противоположных торцов ролика равны линейным длинам дуг, покрываемых ими за один оборот, что обеспечивает наилучшие условия равномерности срабатывания контактной пары.

По отношению к направлению перемещения токопроводя1 щй ролик расположен, как и в прототипе, под некоторым углом f(8-25°), что не является 5 обязательным для предложенной конструкции, но обеспечивает самоочистку контактной дорожки, исключая ее периодическую чистку с отключением автотрансформатора .

0 Устройство работает следующим образом.

Концы 10 и 11 обмотки автотрансформатора подключены к источнику переменного тока (не показан), а

5 концы 12 и 13 - к нагрузке 14. При этом конец 12 соединен непосредственно с нагрузкой, а конец 13 - через Токопроводящий ролик 6.

Регулирование напряжения осуществ0 ляется посредством поворота ротора 4 на оси 8 и соответствующего этому повороту углового перемещения токопроводящего ролика 6 по контактной дорожке 3, чем изменяется количество

5 витков обмотки, соединенных с нагрузкой а, следовательно, и напряжение, подаваемое на нагрузку.

При угловом перемещении Токопроводящий ролик 6 прокатывается по кон0. тактной дорожке с одинаковым сопро- тивлением трения по всей ее ширине, так как за счет конической формы ролика противоположные его торцы за один оборот покрывают разное рзс5стояние, соответствующее длине внутренней и наружной дуг контактной цорожки, что и обеспечивает равномерный износ контактной пары.

Некоторое проскальзьшание ролика

0 за счет его расположения под углом к направлению перемещения обеспечивает зачистку контактной дорожки, но не нарушает равномерности износа контактной пары, так как расположе5ние оси вращения токопроводящего ролика под углом к .плоскости контактной дорожки обеспечивает одинаковое прижатие к ней ролика по всей длине.

Использование изобретения повышает

0 ресурс устройства на 8-10%, что, учитьгеая крупносерийность производства автотрансформаторов для регулирования напряжения без разрыва цепи, позволяет получить экономию в народ5 ном хозяйстве 80-100 тыс.руб. в год.

tf

W

-rpФи9.2

1. УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее основание с контактной дорожкой, ротор, соединенный с токопроводядим роликом, подпружиненным к плоскости контактной дорожки по его образующей, отличаю-, щ е е с я тем, что, с целью увеличения ресурса за счет равномерного износа контактной пары, токопроводящий ролик имеет форму усеченного конуса и обращен меньшим основанием к оси вращения ротора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отношение диаметров торцов токопроводящего ролика прямо пропорционально отношению J расстояний середин указанных торцов О) до оси ротора.