Предлагаемое изобретение касается высоковольтных машин постоянного тока с неподвижным якорем, вращающимся индуктором и таким же коллектором, снимающим ток с неподвижных щеток и имеющим собирающие пластины, разделенные изоляционной прослойкой на две равные части и соединенные с выводными кольцами машины.
Одной из значительных трудностей, с которой приходится встречаться при постройке подобных машин, является коммутация. Так как несоответствие кривых реактивного напряжения, наводимого в секции дополнительными полюсами, сказывается тем больше, чем выше напряжение машин 1, то недокомпенсация или перекомпенсация может достигать 50- 100 вольт, в то время как щетка допускает максимальную перекомпенсацию или недокомпенсацию порядка 3 вольт; следовательно, такая машина с непосредственным замыканием секции при коммутации работать не может.
Предлагаемое изобретение ставит своей задачей устранение вышеуказанных трудностей и построение устройства для безискровой коммутации
высоковольтных машин постоянного тока указанного типа.
На схематическом чертеже фиг. 1 изображает общий перспективный вид машины, фиг. 2-5- различные взаимные положения части обмотки машины, коллектора и устройства для безискровой коммутации в развернутом на плоскость виде и фиг. 6- вид коллектора машины и устройства для безискровой коммутации с торца.
Концы секций обмотки 2 машины с вращающимся индуктором 5 выведены к неподвижным щеткам 5, выполняющим роль коллекторных пластин. Коллектор 4, установленный на одном валу с индуктором S, снабжен собирающими ток пластинами, разделенными на две равные части 6 н 7 изоляционной прослойкой 8, ширина которой равна изоляционным прослойкам между холостыми пластинами коллектора. Общая ширина собирающих ток пластин 6 w. 7 соответствует необходимому времени коммутации.
Поскольку собирание тока осуществляется обеими пластинами 6 и 7, они обе соединены через вспомогательные кольца, на чертеже не п6казанные (назначение которых будет
ясно из последующего описания), свыводом 16, присоединенным к одному из колец 1 (фиг. 1), с которых ток снимается во внешнюю цепь.
При направлении вращения коллектора 4, изображенном на чертеже стрелками, пластина 7 всегда будет набегающей, а пластина сбегающей и, следовательно, цепь короткозамкнутой секции всегда будет разрывать пластина 6. Поэтому пластина 7 соединена с выводом 16 непосредственно (через вспомогательное кольцо, как указывалось выше), а пластина 6 через коммутатор Р (посредством второго вспомогательного кольца), предназначенный для устранения искрообразования на коллекторе в момент размыкания пластиной бкороткозамкнутой секции. Коммутатор 9 укреплен на валу машины и состоит из ряда изолированных друг от друга пластин, число которых равно числу секций машины.
Напряжение на коммутаторе равно напряжению неровностей коммутации, т. е. разности реактивного напряжения и коммутирующего напряжения, наводимого в секции дополнительными полюсами. Это напряжение будет относительно небольшим. На коммутаторе установлены две щетки 11 и 12, рассчитанные на ток, равный половине рабочего, так как через них замыкается цепь пластины 6 с внешним выводом 16. При замыкании какой - либо секции накоротко (фиг. 2-5) цепь ее проходит через эти две щетки, которые в этот момент соединены между собой пластиной коммутатора; ширина пластин коммутатора, толщина изоляционной прослойки 10 между ними и расстояние между щетками 11 и 12 рассчитываются так, чтобы пластины коммутатора, разрывая цепь щеток 11 и 12, разрывали цепь короткозамкнутой через них секции машины до того момента, когда ее разорвет сходящая с соответствующей из щеток 5 токособирающая пластина 6, т. е. в этот момент пластина 6 должна находиться под щеткой, убывание же тока в ней (до нуля) должно происходить в зависимости от увеличения переходного сопротивления
сходящей с пластины коммутатора 9 щетки 11. Таким образом, пластина 6 при сходе ее со щетки 5 .никакого тока разрывать не будет. Это обстоятельство позволяет снять с коллектора 4 все искрение, обусловленное коммутацией, что очень важно в высоковольтных машинах, в которых ионизация воздуха даже от допустимого искрения может привести к круговому огню.
Однако, включение в цепь секции только коммутатора не решает полностью вопроса о безискровой коммутации, так как при больших недокомпенсациях, которые могут иметь место, пластины коммутатора при разрыве короткозамкнутой секции быстро сгорят и могут совсем не разорвать дуги.
Как ясно из предыдущего, дополнительные полюса, создающие компенсирующую а. д. с., в таких машинах должны находиться на роторе. Так как изолировать дополнительные полюса на высокое напряжение в подобной машине не представляется возможным, точно так же, как и включить их в цепи машины на более низкое напряжение (используя способы известных машин), то в данном случае эти полюса питаются от независимого источника низкого напряжения и рассчитываются, например, на 75% номинальной нагрузки; тогда при номинальной нагрузке будет недокомпенсация, а при половинной - перекомпенсация.
Величину силы тока коммутации можно ограничить введением в цепь секции сопротивления, безискровое же размыкание можно осуществить путем наложения на разрываемый контакт тока высокой частоты или с помощью шунтирования дуги конденсатором. Эти методы применить для целей коммутации в обычных машинах не представлялось возможным, так как генератор высокой частоты в них негде присоединить, а осуществление шунтирования дуги конденсатором связано с необходимостью значительного усложнения схемы.
Введение коммутатора 9 для коммутации позволяет применить эти методы.
На фиг. 6 изображена схема включения высокочастотного генератора 13. При наложении на место разрыва постоянного тока высокой частоты (5000 пер/сек) от генератора 13 по амплитуде несколько большего, дуга между контактами не возникнет, так как ток проходит через нуль 5000 раз в секунду и длина дуги может составить не оолее десятой доли миллиметра. Мощность генератора 13 будет очень небольшой. Конденсатор 14 в цепи генератора 13 необходим по тем соображениям, чтобы после разрыва секции коммутатором секция не замыкалась на высокочастотный генератор.
Конденсатор 14 должен быть рассчитан в резонанс с самоиндукцией высокочастотного генератора.
Размыкание цепи, образующейся в момент замыкания пластин 6 и 7, к которым присоединены зажимы генератора, одной из щеток 5, затруднений не вызовет, так как генератор подключен, как уже указывалось выше, последовательно с сопротивлением, служащим для ограничения величины силы тока коммутации и включенным в соединительные проводники (на чертеже не показанные).
В крайнем случае к этому моменту можно производить выключение генератора /3, например, с помощью второго вспомогательного коммутатора.
Включение конденсатора 15, служащего для шунтирования дуги, также изображено на фиг. 6. При размыкании короткозамкнутой секции вся энергия, которая должна выделиться в виде дуги, идет на зарядку конденсатора. Так как, после размыкания секции, пластины 6 и 7 замыкаются между собой щеткой 5, то конденсатор /5, приключенный к этим пластинам, будет ими замкнут накоротко, разрядится в течение того промежутка времени, пока пластина 7 выйдет из-под щетки 5, и будет подготовлен для принятия энергии дуги при разрыве следующей секции.
Величина емкости конденсатора 15 должна быть пропорциональна разрываемой мощности.
Наличие в предлагаемом устройстве вспомогательного коммутатора 9 небольшого размера, специально предназначенного для осуществления всей коммутации, обычно происходящей на коллекторе, позволяет принять дополнительные меры по улучшению коммутации на самом коммутаторе. Благодаря небольшим размерам этот коммутатор может быть помещен в уплотненный на валу сальниками кожух, внутри которого поддерживается повышенное давление порядка 3-5 атм.
Естественно, что в обычных машинах с большим коллектором, имеющим значительное количество пластин, такая мера неосуществима.
При повышенном давлении внутри кожуха даже в случае больших недокомпенсаций (недокомпенсированное напряжение секции порядка 100-2СО вольт) дуга между пластинами почти не будет иметь места. Очевидно, что это коренным образом облегчит коммутацию машины.
Число пластин вспомогательного коммутатора может быть меньше числа секций и даже может быть равно двум.
Автор отмечает, что предлагаемое устройство может быть применено не только для коммутации высоковольтных машин постоянного тока, но и для коммутации высоковольтных трансвертеров.
Предмет изобретения.
1. Устройство для безискровой коммутации высоковольтных машин постоянного тока с неподвижным якорем, вращающимся индуктором и таким же коллектором, снимающим ток с неподвижных щеток и имеющим собирающие пластины, разделенные изоляционной прослойкой на две равные части и соединенные с выводными кольцами машины, отличающееся тем, что одна из частей собирательной пластины соединена с контактным кольцом непосредственно, а другая - через отдельный насаженный на вал машины коммутатор, с числом пластин, равным числу секций машины, и двумя щетками для коммутирования короткозамкнутых секций.
2.В устройстве по п, 1 применение тока высокой частоты, накладываемого на разрываемый контакт в цепи добавочного коммутатора, с целью предотвращения искрения.
3.В устройстве по п. 1 применение конденсатора, включенного параллельно щеткам на добавочном коммутаторе.
4. Форма выполнения устройства по п. I, отличающаяся тем, что насаженный на вал мащины вспомогательный коммутатор выполнен с числох1 пластин меньщим, чем число секций, и помещен в уплотненный на валу сальниками кожух, внутри которого продержнвается давление порядка 3-5 атм.
R авторскому свидетельству Н. С. Климова
56578
ГТТТТ11 I i I I
cz:
xnj
TTTTTT
i Н i П 1г - ПТГТТТ17|мР- М И|
II
iHlniOiiilmliiii TTTrii ii
Е авторскому свидетельству Н. С. Климова
№ 56578
фиг.6
