Приспособление для улучшения коммутации в коллекторных электрических машинах Советский патент 1936 года по МПК H02K13/10 H02K27/22 

Как известно, большие затруднения создаются в коллекторных двигателях так называемой трансформаторной э. д. с. E, которая вызывается в короткозамкнутых щеткой секциях обмотки якоря колебаниями нотока возбуждения Ф.

Упомянутая э. д. с. Е вызывает в короткозамкнутых секциях добавочный ток 7, замыкающийся поперек щетки и резко нарушающий равномерность распределения плотности тока под щеткой, отчего щетки накаляются и перегревают коллектор.

Борьба с этим явлением до сих пор велась путем устройства дополнительных полюсов, путем ограничения величины потока Ф и числа периодов питающего тока, а иногда путем включения в цепь петушков дополнительных сопротивлений. В последнее время был описан в журнале „Elektrische Bahnen в 1934 году метод, в основных чертах заключающийся в применении составных изолированных друг от друга щеток, между которыми включалось добавочное сопротивление г, служащее для ограничения тока /. Недостатком этого способа является связанное с этим методом появление добавочных потерь на Джоулево тепло в сопротивлении г и, следовательно, понижение коэфициента полезного действия двигателя.

Предлагаемое в настоящем изобретении приспособление решает задачу

улучшения коммутации более совершенным образом в том смысле, что дополнительные сопротивления г, согласно новому предложению, обтекаются только коммутационными токами, вызванными трансформаторной э. д. с., и разгр жены от рабочего тока двигателя.

На чертеже фиг. 1, 2,3 и 4 изображают возхожные схемы выполнения предлагаемого приспособления для улучшения коммутации в коллекторных электрических машинах; фиг. 5 - полную схему соединенных щеток на коллекторе машины, согласно предлагаемому изобретению.

Как видно из фиг. 1, щетка двигателя разрезана посередине, в результате чего появляются две половины щетки а и 5. Последние должны быть изолированы друг от друга. Можно, как известно, щетки а и Ь соединить друг с другом через посредство реакшвного сопротивления L и ток из сети подвести к его средней точке. Рабочий ток, протекающий из сети к точке /, будет при этом обтекать обе половины сопротивленияL в обратных направлениях, вследствие чего амиервитки обеих половин указанного сопротивления будут взаимно компенсированы, и реактивное сопротивление L не будет создавать никакого потока. Таким образом, рабочий ток двигателя, притекая к точке 1 и направляясь дальше к щеткам а и Ь, будет встречать на своем пути лишь небольшое омическое сопротивление двух половин сопротивления L, соединяемых друг с другом бифилярно.

Что касается тока 4, создаваемого трансформаторной э. д. с. (или трансформаторный ток, как его часто называют), то этот ток, обтекая все витки реактивного сопротивления L в одном и том же направлении, встречает большое индуктивное сопротивление, что влечет уменьшение тока /,

Из фиг. 1 видно, что при повороте коллектора на половину коллекторного деления а и 5 окажутся на одной и той же коллекторной пластине, в результате чего реактивное сопротивление L будет замкнуто на короткое.

Таким образом, при вращении коллектора реактивное сопротивление L переменно будет находиться то в состоянии короткого замыкания, то в состоянии разомкнутом. Такое резкое размыкание указанного реактивного сопротивления L при вращении якоря будет сопровождаться появлением дополнительных э. д. с. самоиндукции и экстратоков размыкания, что вызовет появление вольтовых дуг па коллекторе. Для устранения этого недостатка можно концы сопротивления L замкнуть на омическое сопротивление г, как показано на фиг. 2. В этом случае экстратоки замыкания найдут себе путь через сопротивление г, и искрение под щетками а и b прекратится.

Таким образом, из фиг, 2 видно, что сопротивление будет обтекаться, главным образом, коммутационными токами, вызванными э. д.с. короткозамкнутой секции якоря (трансформаторной э. д, с. E и реактивного напряжения Е обе же половины реактивного сопротивления при этом будут, обтекаться, главным образом, рабочим током мащнны (в противоположных направлениях, как было сказано выше).

Реактивное сопротивление L (фиг. 1) можно заменить вторичной обмоткой трансформатора Т, как показано на фиг. 3.

Включая первичную обмотку трансформатора Т в цепь главного тока / и присоединяя вторичную обмотку трансформатора Г к щеткам а и 5 таким образом, чтобы индуктированная э. д. с. Е в этой обмотке была направлена противоположно трансформаторной э. д. с. E, можно полностью скомпенсировать э.д. с.

Однако, такое благоприятное положение дела будет иметь место, когда щетки а и и расположены относительно коллекторных пластин согласно фиг. 4. При повороте коллектора на половину коллекторной пластины положение изменится к худшему, так как щетки а и б теперь окажутся перекрытыми коллекторной пластиной, вследствие чего появится э. д. с. Е, вызовет ток 1, замыкающийся поперек коллекторной пластины. Для уменьшения этого тока 1 можно число витков вторичной обмотки трансформатора Т выбрать таким образом, чтобы Е E. В этом случае ток Г уменьшится вдвое, однако, вместе с тем э. д. с. Е будет скомпенсирована лишь наполовину при положении щеток а и 5 согласно фиг. 4.

На фиг. 2 щетка была показана состоящей из двух частей а и 6.

Можно добиться дальнейшего улучшения коммутации путем разделения щетки на три части (фиг. 4) или даже на четыре части.

На фиг. 5 дана полная схема соединения щеток на коллекторе машины, причем в качестве примера взят случай щеток с тремя разрезами для четырехполюсной мащины. Как видно из фиг. 5, нет надобности к каждой щетке непосредственно приключать реактивное сопротивление L, но можно все щетки, находящиеся в параллельном соединении, считать объединенными в одну группу, присоединив ее к общему реактивному L и омическому г сопротивлениям.

Ясно, что описанные выше методы улучщения коммутации могут быть применены не только для однофазных коллекторных двигателей, но также и для многофазных, причем как те, так и другие мащины могут иметь или не иметь дополнительных полюсов.

Предмет изобретения.

1. Приспособление для улучщения коммутации в коллекторных электрических машинах с применением щеток, состоящих из нескольких частей, соединенных собой через реактивное сопротивление, к средней точке которого приключен линейный проводник, отличающееся тем, что параллельно указанному реактивному сопротивлению приключено активное сопротивление, предназначенное пропускать экстратоки

размыкания, т. е, коммутационные токи, в то время, как через реактивное сопротивление должен проходить рабочий ток.

2. При приспособлении по п. 1 применение для всех одноименных щеток машины общего реактивного сопротивления с параллельно соединенным с ним актизным сопротивлением.