Однофазный коллекторный двигатель последовательного возбуждения Советский патент 1983 года по МПК H02K27/22 

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в однофазных коллекторных двигателях последовательного возбуждения, применяемых на электрофицированных магистральных железнодорожных линиях, на электроподвижном составе городского, промышленного и рудничного транспорта .

Известно токосъемное устройство, которое состоит из щеток, подразделенных на три изолированные друг от друга части, связанные с сетью через добавочные активные сопротивления 1.

На якоре применяют сложную петлевую обмотку. Добавочные сопротивления ограничивают добавочный ток ком-мутации 1, однако искрение уменьшается незначительно, так как добавочный ток коммутации замыкается через коллекторные пластины.

Известна машина постоянного тока, токосъемное устройство которой состоит из двух частей коллектора, состоящих из одинакового числа токопроводящих пластин, с которыми соединены секции якорной обмотки, и электроизоляционных пластин..Ширины проводящих и изоляционных коллекторных пластин одинаковы. Щеточный комплект сое-.

тоит из двух групп щеток, каждая из которых контактирует со своей частью коллектора. Группы щетоксостоят из двух или нескольких составных щеток. Ширина расстояния между крайними щетками группы меньше ширины коллекторного деления. Группы щеток подключаются к питающей сети через параллельно включенные однополупериодные .выпря10мители 2 .

Недостатки использованной в этом устройстве вентильно-механической коммутации (ВМК) - необходимость вентилей, а также невозможность приме15нения ВМК для улучшения коммутации однофазных коллекторнь1Х двигателей,.

Известны электрические машины, содержащие обмотку главных полюсов, компенсационную обмотку и обмотку до20бавочных полюсов, щетки коллектора выполнены составньл и, к которые подключена дополнительная обмотка, расположенная на главных полюсах статора. Токоподвод осуществляют к средним

25 выводам катушек дополнительной обмотки, в дополнительной обмотке, число витков которой равно числу витков секции якорной обмотки, индуктируется ЭДС Eijf, которая равна трансформа торнОй ЭДС ЕТР в коммутируемой секции якорной обмотки. При этом дополнительную обмотку подключают к сосгавным щеткам таким образом, чтобы Е была направлена встречно ПЗ. Т Недостатком известного устройства является небольшое улучшение коммута ционных свойств, так как щетки совме стно с коллекторными пластинами пред ставляют собой сопротивление, на которое включены две обмотки: дополнительная и коммутируемая секция. Цель изобретения - увеличение мощ ности двигателя в заданных габаритах при питании двигателя током промышленной частоты путем улучшения комму тации. , Поставленная цель достигается тем что коллектор.выполняют разделенньм на две части, которые состоят из оди накового числа токопроводящих и элек роизоляционных пластин, комплекты ще ток состоят из двух пар составных ще ток, контактирующих с разными частями коллектора,ширина щетки несколько меньше ширины коллекторной пласти ны, расстояние между щетками одной пары равно ширине двух коллекторных пластин, а пары щеток в комплектах располагают соосно, на главных полюса размещают вспомогательную обмотку с числом витков VJof - Wg., дополнительна обмотка выполнена из двух катушек чис-г. лом витков W 2Wc,вспомогательная о мотка каждого полюса подключена к средним выводам катушек дополнительной обмотки встречно с коммутируемыми секциями якорной обмотки, а к одному из выводов вспомогательной катуш ки -подключают источник питания, где Wt - число витков секции якорной обмотки. На чертеже изображено устройство токоподвода к обмоткам однофазного коллекторного двигателя. Однофазный коллекторный двигатель имеет на статоре обмотку 1 добавочных полюсов, компенсационную обмотку 2, обмотку главных полюсов, изображенную в виде отдельных последователь но включенных катушек 3-6 каждая из которых расположена на своем полюсе. Коллектор состоит из двух частей 7- и 8. Каждая часть коллектора имеет одинаковое число токопроводящих коллекторных пластин, к которым подсоединены секции обмотки 9-11, и элект роизоляционных пластин. Ширины проводящих и изоляционных коллекторных пластин одинаковы. С коллектором контактируют четыре комплектащеток, число которых равно числу полюсов машины. Каждый комплект щеток состоит из двух пар составных щеток. Одни пары щеток 12 и 13 контакт:грук1Т с частью 7, другие пары 14 и 15 - с частью 8. Ширина щетки несколько меньше ширины коллекторной пластины, так что коммутируемые секции якорной обмотки не перемыкаются накоротко щетками. Расстояние между осями щеток одной пары равно ширине двух коллекторных пластин. Пары щеток в комплектах располагают соосно. На главных полюсах размещены по две катушки 16 и 17 дополнительной обмотки, которые подключают к iiapaM составных щеток встречно с коммутируемыми секциями якорной обмотки. Так, катушка 16 подсоединена к щеткам 12 и 13, катушка 17 - к щеткам 14 и 15. Аналогичные подключения выполняют на всех остальных полюсах. Стрелки показывают направление трансформаторной ЭДС, которая индуктируется полем главных полюсов. Число витков катушки доп олнительной обмотки W-, 2Wc (где Wjj - число витков секции якорной обмотки). На Главных полюсах располагают также по одной катушке 18 вспомогательной обмотки с числом витков , которую подсоединяют к средним выводам катушек дополнительной обмотки встречно с коммутируемьЕ-1и секциями якорной обмотки. При одинаковом выполнении намотки катушек, расположенных на главных полюсах, соединения между катушками должны быть выполнены так, как показано на чертеже. К одному из выводов вспомогательной катушки подключают источник питания. Реверс осуществляют изменением полярности щеток с помощью замыкающих контактов 19 и 20 или 21 и 22. Рассмотрим работу токоподводящего устройства под главным полюсом, на котором расположена катушка 3. Стрелки возле катушек главных полюсов показывают направление основной ЭДС, индуктируемой в катушках полем основных полюсов. Все остальные стрелки показьшают направление трансформаторной ЭДС, которая индуктируется полем главным полюсов в секциях якорной обмотки, в катушках дополнительной и вспомогательной обмоток. Благодаря тому, что ширина щетки меньше ширины коллекторной пластины, секции не перемыкаются накоротко щетками. К щеткам 12 и 13 подключена катушка 16 дополнительной обмотки, трансформаторная ЭДС которой 1 справна трансформаторной ЭДС 21 двух последовательно включе1нных секций 10 и 11 (так как W,; 2W) и встречно направлена, так что ток от трансформаторной ЭДС в контуре, составленном из секций 10, 11 и катушки 16, отсутствует. Ток отсутствует также и в контуре,составленном из секций 9, 10 и катушки 17. СугФ1арная трансформаторная ЭДС равна нулю в контуре, составленном из секции 9, катушки 18 и верхних половин катушек 16 и 17 в контуре, составленном из секции 10, катушки 18, верхней половины катушки 16 и нижней половины кадушки 17, и в контуре, состоящем из секций 11, катушки 18 и нижних половин катушек 16 и 17, Таким образом, благодаря катушкам дополнительной и вспомогательной обмоток. ток от трансформаторной ЭДС во всех секциях, а следовааельно, и в щетках отсутствует.

Величины токов в катушках вспомогательной обмотки так, в секциях якорной обмотки i(j 2Р а в катушках дополнительной обмотки ток в два раза меньше Ц -3--- . Поэтому при одинаковых плотностях ток.ов расход меди дополнительной и вспомогательной обмоток на один полюс ра.аен расходу меди трех секций якорной обмотки, т.е. равен расходу меди коммутируемых секций. Так как в машине коммутируют одновременно примерно 8% секций, то можно считать, что расход меди дополнительной и вспомогательной обмоток составит не более 8% расхЪда меди якорной обмотки или примерно 4% от всего расхода меди.

В результате исключается вредное влияние-трансформаторной ЭДС, что позволяет выполнять однофазные коллекторные двигатели на частоты 50 Гц со значительно большими значениями напряженки U и, следовательно, с меньшими токами 0 и с менычими размерами коллекторов. Это позволяет увеличить мощность двигателя в задан ных габаритах.

Формула изобретения

Однофазный коллекторный двигатель последовательного возбуждения, имеющий на статоре однофазную обмотку главных полюсов, компенсационную обмотку и обмотку добавочных полюсов.

которые соединены последовательно через коллектор и составные щетки, число комплектов которых равно числу полюсов машины, с обмоткой якоря, расположенной на главных полюсах допол5 нительной обмотки, катушки которой подключены к парам составных щеток каждого комплекта встречно с коммутируемыми секциями якорной обмотки, отличающийся тем, что, с

0 целью увеличения удельной мощности двигателя путем улучшения коммутации, коллектор выполняют разделенным на две части, которые содержат одинаковое число токопроводящих и электро5 изоляционных пластин, каждый комплек содержит две пары составных щеток, каждая пара комплекта контактирует с разными частями коллектора, ширина щетки меньше ширины коллекторной плас0 тины, расстояние между щетками одной пары равно ширине двух коллекторных пластин, а пары щеток в комплектах располагают одн против другой, на главных полюсах размещают вспомога25 тельную обмотку с числом витков W Wp, дополнительная обмотка выполнена из двух катушек с числом витков WQ, 2V, вспомогательная обмотка каждого полюса подключена к средним выводам

« катушек дополнительной обмотки встречно с коммутируемыми секциями якорной обмотки, а к одному из выводов вспомогательных катушек подключают источник питания, где W - число витков секции якорной обмотки.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 116691, кл. Н 02 К 13/10, 1958.

2.Авторское свидетельство СССР 40 382202, кл. Н 02 К 13/14, 1970.

3.Р. Рихтер. Электрические машины, т.У. М.-Л., -Изд-во ГЭИ, 1961,

с, 66-97.