Коллекторная электрическая машина переменного тока с вентильно- механической коммутацией Советский патент 1980 года по МПК H02K13/14 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к коллекторным электрическим машинам,пре назначенным для питсшия от сети пер менного тока, в которых дли облегче ния коммутации применяют электричес кие вентили. Известны электрические машины с вентильно-механической коммутацией, содержащие главные и .дополнительные щетки, сое.циненные между собой через полупроводников:ле приборы 1 , Наиболее близкой к предложенной по технической сущности является электрическая машина, содержащая статор, связанные со статором главчую щетку, дополнительные щетки, связанные с главными щетками через полупроводниковые элементы и ротор с обмоткой якоря, секции которой св заны с коллекторными пластинами, ра деленными изоляционным промежутком Однако такая машина отличается невысокой надежностью. Целью изобретения является повышение надежности машины за счет упр щения схемы управления.Это достигается тем, что в предложенной машине каждая главная щетка снабжена двумя силовыми дополнительными щетками, одна из которых расположена со сбегающего, а другая - с набегающего края главной щетки, и расположенными между главной щеткой и силовыми дополнительными щетками управляющими .дополнительными щетками, полупроводниковые элементы выполнены в виде симметричных тиристоров, управляющие электроды каждого из которых соединены с управляющей щеткой через резистор, а ширина изоляционной прокладки между коллекторными пластинами больше суммарной ширины дополнительных щеток, расположенных с одной стороны от главной щетки, и изоляции между ними. Ширина изоляции между силовой и управляющей дополнительными щетками, расположенными со сбегающей стороны, больше ширины изоляционной прокладки между силовой и управляющей дополнительными щетками, расположенными с набегающей стороны. На чертеже схематически изображена предложенная машина. Коллекторная электрическая машина содержит симметричные тиристоры (симмисторы) 1 и 2 резисторы 3 и 4, главную щетку 5, силовые дополнительные щетки 6 и 7, управляющие дополнительные щетки 8 и 9, изоляционные проклаки 10-13, коллекторную пластину 14, Электрическая машина содержит также статор, ротор с коллектором, состоящим из проводящих прокладок 15, контактирующих с главной щеткой 5. При вращении коллектора по часовой стрел ке элементы 1,3,5,6,8,10,12 относятся к сбеггиощему, а элементы 2,4, 7,9,11,13 - к набегающему краю главной щетки 5.

Набегающий и сбегающий края каждой главной щетки 5 снабжены силовыми 6 и 7 и управляющими 8 и 9 дополнительными щетками. Управляющие щетки 8 и 9 находятся между силовыми дополнительными щетками 6 и 7 и главной щеткой 5. Силовые дополнительные щетки 6 и 7 соединены с главной щеткой 5 через силовые выводы симметричных тиристоров 1 и 2, управляющий вывод каждого из которых соединен с соответствующей управляющей дополнительной щеткой 8 или 9 через резисторы 3 и 4. Суммарная имрина двух дополнительных щеток .9 и 7 (или 8 и 6) и прокладки 13 (или 12) между ними с каждого края главной щетки 5 меньше ширины коллекторной изоляции 15. Кроме того, ширина изоляции между главной 5 и дополнительной управляющей щеткой сбегающего края, например щетки 8, меньше изоляции между одноименными щетками набегающего края. Ширина изоляции между силовой и управляющей дополнительным aieTKaivM сбетающегчэ края, например щеток 6 и 8, больше ширины изоляции набегающего края щеток 7 и 9. Максимальная скорость безыскрового вращения коллектора обеспечивается при таком соотношении ширины коллекторно изоляции 15 и суммарной изоляции 12 и ширины силовой дополнительной щетки 6 сбегающего края главной щетки- 5 при котором силовая сбегающая дополнительная щетка 6 контактирует с .предыдущей токопроводящей коллекторной пластиной в течение, как минимум одного периода переменного тока.

При вращении коллектора по часовой стрелке силовая дополнительная щетка 7правой , соприкасается со следующей токопроводящей коллекторной пластиной 14. Так как тиристор 2 закрыт, иск-ры или электрической дуги не образуется. Затем с той же токопроводящей пластиной 14 замыкается управляющая дополнительная пластина 9. Из-за большого сопротивления резистора 4 и шунтирования открывшимся симметричным тиристором 2 Искры не возникает, С предыдущей токопроводящей коллекторнойпластины 14.первой сбегает главная щетка 5, симметричньгй тиристор 1 открывается.

Размыкание сбегающего края г .чавкой щетки 5 происходит при открытом тиристоре 1, поэтому между ними не образуется искры или электрической дуги. Аналогично устройство раб этает при вращении в обратном направлении.

Скорость безыскрового вращения коллектора можно увеличить, если ширину изоляции 15 выполнить больше ширины изоляции 13, при этом силовая дополнительная щетка 6 в течение длительного времени контактирует с предыдущей токопроводящей коллекторной пластиной 14. Время контактирования должно быть не менее одного периода переменного тока.

Формула изобретения

1.Коллекторная электрическая машина переменного тока с вентильномеханической коммутацией, содержащая статор, связанные с ним главную щетку, дополнительные щетки, связанные с главными щетками через силовые цепи полупроводниковых элементов со схемой управления ими и ротор с обмоткой якоря, секции которой связаны с коллекторными пластинами, а щетки и коллекторные пластины разделены изоляционными прокладками, отличающая ся тем, что, с целью повышения надежности

за счет упрощения схемы управления, каждая главная щетка снабжена двумя силовыми дополнительными щетками, одна из которых расположена со сбегающего, а другая с набегающего края главной щетки, и расположенными межд главной щеткой и силовыми дополнительными щетками управляющими дополнительными щетками, полупроводниковые элементы выполнены в виде симметричных тиристоров, управляющие электроды каждого из которых соединены с управляющей щеткой через резистор, а ширина изоляционной прокладки между коллекторными пластинами больше суммарной ширины дополнительных щеток, расположенных с одной стороны от главной щетки, и изоляции между ними.

2,Электрическая машина по п.1, отличающаяся, тем, что ширина изоляционной прокладки между силовой и управляющей дополнительными щетками, расположенными со сбегающей стороны, больше ширины изоляционной прокладки между силовой и управляющей дополнительными щетками расположенными с набегающей стороны

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

, 1. Авторское свидетельство СССР № 520671, кл, Н 02 К 13/14, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 529525, кл. Н 02 К 13/14, И7 4.