Токосъемное устройство коллекторной электрической машины Советский патент 1992 года по МПК H01R39/48 

Изобретение относится к области электромашиностроения и предназначено для использования во вращающихся коллекторных электрических машинах ; со скользящим контактом.

Целью изобретения является повышение- ресурса и устойчивости работы путем исключения искрообразования.

Принципиальная схема токосъемного устройства коллекторной электрической машины представлена на чертеже. Токосьемное устройство содержит щеткодержатель 1, разрезную щетку, состоящую из нескольких токопроводящих элементов 2, разделенных изоляционными прокладками 3. Щетка с токо- проводящими элементами соединена через резисторы 4с общей токопроводя- щей шиной 5. Ширина токопроводящих элементов 3 меньше ширины межламель- ного промежутка коллектора 6. Рассчитав по формуле () величины резисто- ,ров для определенных моментов времени и определив количество ступеней шунтирования по формуле (2), щетку разрезают на токопроводящие элементы 3 в соответствии с количеством ступеней шунтирования. К каждому токопро- водящему элементу щетки подключаются соответствующие рассчитанные.сопро J

ЬО

сл

со

тивления . При вращении коллектора 6 дугообразование исключается шунтированием промежутка искрения токо- проводящим элементом с определенным .сопротивлением, подключенным к шине 5.

Величины подключаемых к токоведу- щей шине резисторов рассчитывают на основании критических значений напряжений и тока дугообразования. Совместное использование этих показателей для повышения срока службы и устойчивости работы коллекторных электрических машин путем исключения ис- крообразования и предотвращения появления кругового огня на коллекторе электрической машины неизвестно.

Расчет шунтирующих элементов, основанный на приведенных критических значениях напряжения и тока дугообразования, заключается в определении тока в щеточно-коллекторном контакте электродвигателя в любой момент времени и его ограничении в случае необходимости.

Для этого сначала рассчитывают сопротивление дуги К„:

V1 °5 I

(1)

где 1 - длина дуги, (2h+a); ,(2)

m - коэффициент увеличения длины дуги за счет мелких петель и перегибов;

V - скорость движения дуги; t - время действия дуги. Тогда ток в щеточно-коллекторном контакте 1 будет равен

V

iyRo

(3

где R -- сопротивление обмотки двигателя о

Затем определяется для данного момента времени величина шунтирующего сопротивления R

к

RL

. Ч-Ьр

(4)

Следует отметить, что для любого момента времени t, для которого рассчитывается шунтирующее сопротивление с учетом скорости вращения коллекто- ра справедливо

30 -Ы.

УГ

-&

О,IN

(5)

где frN/30 - угловая скорость вращения

коллектора.

Величину оЈ удобнее определить через величину а, как

180.а

ТГ

Qt

где R - радиус коллектора, после чего найти t по (5)о

Таким образом, с учетом (1), (2), (3) расчет.шунтирующих сопротивлений осуществляют в общем виде по формуле (6). Очевидно, что количество ступеней шунтирования должно удовлетворять условию (7), чтобы исключить искро- образование между коллектором и одной из разрезных частей щетки.

Таким образом,величины сопротивлений выбираются из соотношения

0,63(

V

1600 oik

+а)

Ix-0,3

(6)

0

5

где оЈ

аkfNТугол между сбегающим краем коллекторной пластинки и неразрезной частью щетки; расстояние между краями отдельных частей щетки; кратность периода переменного тока, частота переменного тока; частота вращения, об/мин; период переменного тока.

т UI

...

где U - рабочее напряжение;

I - действующее значение тока, . Количество разрезных частей и соответственно шунтирующих сопротивлений выбирается из условия

0,3 VRK-i 15, (7)

где.Кк,ККи- сопротивления последующей и предыдущей ступеней сопротивления, соответственно.

Пример реализации изобретения, которое опробовалось на двух электродвигателях: первом - коллекторном однофазном двигателе (рабочее напряжение 220+22 В, действующее значение тока 0,88 А, частота переменного то51725301

ка 50 Гц, потребляемая мощность 250 Вт, радиус коллектора 22 мм, щетки электрографйтированные ЭГ-2А, размерами 6x6, 5x15 мм, частота вращения 960 об/мин; на втором - электродвигателе универсальном коллекторном марки (напряжение 220 В, действующее значение тока 0,VA, мощность 0 Вт, частота вращения 10 5000 об/мин, щётки две электрографи-- тированные размерами хЗ, мм).

Минимальное значение напряжения . дугообразования составляет 15 В, значение критического тока ,3 А. 15

Для первого двигателя принимает , см/с, тогда при мм, моменте времени t , сопротивление, рассчитанное по (6), будет 11.9,8 Ом,

венно повысятся в сравнении с прот типом.

Формула изобретени Токосъемное устройство коллекто ной электрической машины, содержащее щеткодержатели, и разрезную ще ку, состоящую из разделенных изоля ционными прокладками токопроводящи элементов, подключенных к общей ши через резисторы, величины сопротив ний которых увеличиваются к сбегаю щему краю разрезной щетки в направ лении вращения коллектора, и колле тор, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения ресурса и устойчивости работы путем исключен искрообразования, величина сопроти ления каждого из рёаисторов, пода 2 мм; ,38 Ом, при мм/ 20 «люченных к разрезным частям щетки

при

,85 Ом, при мм; ,2 Ом, при мм;. R. 70,96 Ом, при мм; R.,7 Ом.

Принимая во внимание условие (формулу 7), целесообразно использовать k ступени шунтирования, а токопро- водящие элементы выполнить шириной 1 мм. -Таким образом, используют четыре шунтирующих сопротивления Rf 15,38 Ом; ,2 Ом; ,96 Ом; OM Для второго двигателя .аналогично: при мм, R.(17 Ом, мм, Ом,

, мм, Rj. 7Q Ом, мм, Ом,

Для этого случая необходимо- исполь зовать всё 4 рассчитанные ступени шунтирования с шириной разрезных частей 1 мм.

Таким образом, использование предлагаемого токосъемного устройства позволит исключить появление кругово го огня на коллекторе электрической машины, в результате чего срок службы и устойчивость работы ее сущестопределяется по формуле

25

30

35

40

45

а количество разрезных частей и соо ветственно резисторов выбрано из ус ловия

. 0J3(Rk-RKH)15 ;

где оЈ - угол между сбегающим краем коллекторной пластины и неразрезной частью щетки; расстояние между краями отдельных частей щетки; кратность периода переменно го тока;- частота вращения, об/мин;

U - рабочее напряжение;

I - действующее значение тока; сопротивление последующей и предыдущей ступени сопротив лений, соответственно.

а k f RK RK-

венно повысятся в сравнении с прототипом.

Формула изобретения Токосъемное устройство коллектор ной электрической машины, содержащее щеткодержатели, и разрезную щетку, состоящую из разделенных изоляционными прокладками токопроводящих элементов, подключенных к общей шине через резисторы, величины сопротивлений которых увеличиваются к сбегающему краю разрезной щетки в направлении вращения коллектора, и коллектор, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения ресурса и устойчивости работы путем исключения искрообразования, величина сопротивления каждого из рёаисторов, под«люченных к разрезным ча

определяется по формуле

25

0

5

0

5

а количество разрезных частей и соответственно резисторов выбрано из условия

. 0J3(Rk-RKH)15 ;

где оЈ - угол между сбегающим краем коллекторной пластины и неразрезной частью щетки; расстояние между краями отдельных частей щетки; кратность периода переменного тока;- частота вращения, об/мин;

U - рабочее напряжение;

I - действующее значение тока; сопротивление последующей и предыдущей ступени сопротивлений, соответственно.

а k f RK RK-

Изобретение относится к области Электромашиностроения и предназначено для использования во вращающихся коллекторных электрических машинах со скользящим контактом. Целью ретения является повышение, ресурса службы и устойчивости работы путем исключения искрообразования, В токо- съемном устройстве коллекторной электрической машины, содержащем щеткодержатель и разрезную щетку, состоящую из нескольких разделенных изоляционными прокладками токопроводящих элементов, подключенных к общей шине через резисторы, величины сопротивлений которых увеличиваются к краю разрезнрй щетки в направлении вращения коллектора. Часть токопроводящих элементов лодключаетсл к шине через сопротивления, величины которых выбирают из математического выражения. Сущность заявляемого изобретения за - ключается в шунтировании возникающей дуги между щеткой и коллектором системой резисторое при работе машины. 1 ил. (Л С