Коллекторная электрическая машина

 

КОЛЛЕКТОРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА, содержащая станину, якорь, основные полюса с обмоткой возбуждения , дополнительные полюса с обмотками ивспомогательную обмотку, выполненную в виде двух катушек, одна сторона каждой катушки которой установлена под торцом дополнительного полюса вдоль оси якоря, а противоположные стороны расположены в междуполюсных окнах машины, отличающая с я тем, что, с целью повышения коэффициента использования машины и улучшения комгиутации, катушки вспомогательной обмотки включены последовательно-встречно между собой, причем катушки, находящиеся под дополнительным полюсом одной полярности, сое динены своими концами, а под полюсом другой полярности - началами, и.каждая катушка вспомогательной обмотки включена последовательно-встречно с а прилегающей к ней катушкой обмотки (Л возбуждения. со 00 о 00 с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А (19) (11) 3(51) Н 02 К 23 22

ГОсудАРстВенный НОмитет сссР пО делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 357 3831/24-07 (22) 07.04.83 (46) 15.06.84. Бюл. Р 22 (72) С.Н.Алексеев-Мохов, И.И.Жданов, М .Г.Лаптев и В. 3. Симутин (71) Брянский ордена Трудового Красного Знамени технологический инсти тут (53) б 21 . 31 3. 2. 044 . б 2. 045 (088. 8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

9 160745, кл. Н 02 К 23/24, 1964.

2..Авторское свидетельство СССР

Р 871284, кл, Н 02 К 23/22, 1981. (54) (57) КОЛЛЕКТОРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ

МАШИНА, содержащая станину, якорь, основные полюса с обмоткой возбуждения, дополнительные полюса с обмотками и вспомогательную обмотку, выполненную в виде двух катушек, одна сто-. рона каждой катушки которой установлена под торцом дополнительного полюса вдоль оси якоря, а противоположные стороны расположены в междуполюсных окнах машины, о т л и ч а ю щ а я. с я тем,,что, с целью повышения коэффициента использования машины и улучшения коммутации, катушки вспомогательной обмотки включены последовательно-встречно между собой, причем катушки, находящиеся под дополнительным полюсом одной полярности, сое. динены своими концами, а под полюсом другой полярности — началами, и.каждая катушка вспомогательной обмотки включена последовательно-встречно с g прилегающей к ней катушкой обмотки .возбуждения.

Изобретение относится к коллекторным электрическим высоковольтным машинам большой мощности, работающим при резких переходных режимах (толчкообразная и пульсирующая нагрузка, сильные перегрузки,, короткие зажика1 ния и т,д,), а также к машинам, питаемым через. выпрямители и реакторы или через тиристорные преобразователи от сети переменного тока, и касается средств повышения коммутационной надежности и улучшения использования машины путем увеличения расчетного коэффициента полюсного перекрытия.

Известна машина постоянного тока, 15 в которой улучшение коммутации достигается за,счет применения вспомогательной обмотки, размещенной на одной из частей расщепленного башмака дополнительного полюса так, что ее. д магнитодвижущая сила .(м.д.c,) направлена встречно боковому потоку основных полюсов в зоне коммутации (1) .

Однако размещение вспомогаТельной обмотки на одной из частей расщеплен -2 ного башмака дополнительного полюса приводит к низкому использованию указанной обмотки, так как часть ее магнитного потока замыкается между сторонами расщепленного башмака дополнительного полюса, минуя якорь машины, искажению кривой распределения индук— ции, созданной м,д.с. дополнительного полюса, что приводит к появлению небалансных электродвижущих сил (ЭДС) в коммутируемых секциях (вслед З ствие зазора между частями башмака

-индукция спадает под серединой дополнительного полюса и кривая ее приобретает седлообразную Форму), и, кроме того, увеличению ширины нако- 40 нечника дополнительного полюса (расстояние между частями башмака должно быть не меньше длины двух воздушных зазоров под дополнительным полюсом, тогда коэффициент рассеяния вспомогательной обмотки будет близок к 0,5), что ограничивает возможности создания наиболее благоприятного распределения магнитного поля в коммутационной зоне машины, осуществляе- О мого обычно путем подбора надлежащих размеров наконечника дополнительного полюса, 1

Указанные недостатки приводят к ухудшению коммутации несмотря на час-5- тичную компенсацию бокового потока основных полюсов в зоне коммутации.

Наиболее близкой к изобретению яв. ляется коллекторная электрическая ма- шина, содержащая станину, якорь, ос- 60 новные полюса с обмоткой воздуждения, дополнительные полюса с обмотками и вспомогательную обмотку, одна сторона каждой катушки которой установлена под торцом дополнительного по-. бю; люса вдоль оси якоря, а противополож ные стороны расположены в межполюсных окнах машины (2) .

Использование вспомогательной обмотки коллекторной электрической машины для демпфирования потоков рассеяния коммутируемых секций, замыкающихся через наконечник дополнительного полюса, нецелесообразно, так как необходимость снижения постоянной времени демпфера и потерь в нем приводит к увеличению поперечного сечения его проводником, а в связи с тем, что одна сторона катушки демпфера размещена под торцом дополнительного полюса — к значительному увеличению воздушного зазора между наконечником дополнительного полюса и якорем, что резко ослабит дифференциальный поток рассеяния„ ширина наконечника дополнительного полюса в крупных машинах составляет 30-б0% ширины зоны коммутации, что также ослабляет дифференциальный поток рассеяния.

K роме того, ук аз анная обмотка не снижает трансформаторную ЭДС, возник ающую в к омму тируемых секциях машины при работе ее в переходных режимах и при питании пульсирующим током или напряжением.

Напротив, большая величина воздушного зазора между дополнительным полюсом и якорем, узкий полюсный наконечник дополнительного полюса приводят к сильному проникновению основного поля в коммутационную зону, что осложняет условия коммутации и делает машину более склонной к искрению, ;Чтобы уменьшить влияние поля основ- ных полюсов на процесс коммутации, коллекторные машины конструируют таким образом, чтобы величина полюсного перекрытия находилась в определенных пределах. Это ухудшает использование активной поверхности якоря, а следовательно, снижает коэффициент и использования машины.

Целью изобретения является повышение коэффициента исг(рльзования машины и улучшение коммутации путем компенсации трансформаторной ЭДС, возникающей при работе машины в перечисленных условиях, а также путем компенсации ЭДС, наводимой боковым потоком основных полюсов в коммутируемых секциях. ° !

Цель достигается тем, что в коллекторной электрической машине, содержащей станину, якорь, основные полюса с обмоткой ;,озбуждения, дополнительные полюса с обмотками и вспомогательную обмотку, выполненную в виде двух катушек, одна сторона каждой катушки которой установлена под торцом дополнительного полюса вдоль оси якоря, а противоположные стороны расположены в междуполюсных окнах ма1098083

Коллекторная электрическая машина

)работает следующим образом.

Вспомогательная обмотка 7 машины создает поле Ф, силовые линии которого направлены встречно силоным линиям поля Ф основных полюсов 3 в зоне коммутации, что обеспечивается схемой включения обмоток 7 и 4 и их взаимным расположением, Благодаря. этому ЭДС, наводимая боковым потоком

Ф основных полюсов 3 в зоне коммута-55 ции, полностью или частично компенсируется ЭДС, создаваемой полем Фно вспомогательной обмотки 7. С другой стороны, трансформаторная ЭдС, возникающая н машине при резко перемен- 60 ных нагрузках, полностью или частично уничтожается, так как закон изме .: нения переменной составляющей магнитного потока Ф основных полюсОв 3 и переменной составляющей потока Ф,65

При этом наибольший эффект от применения следует ожидать от устрой ства такого рода обмоток на машинах, шины, катушки вспомогательной обмотки включены последовательно-встречно между собой, причем катушки, находящиеся под дополнительным полюсом одной полярности, соединены своими кон- 5 цами, а под полюсом другой полярности началами, и каждая катушка вспомогательной обмотки включена последовательно-встречно с прилегающей к Ней катушкой обмотки возбуждения.

На фиг. 1 схематически изображена . о коллекторная электрическая машина и направление магнитных потоков Ф и. о

Фцс,, создаваемых м.д.с. обмотки ноэбуждения и м.д,c. вспомогательной об мотки соответственно, разрез; на фиг.15 .2 — схема включения вспомогательной обмотки и обмотки возбуждения, а также направление тока н проводниках об.моток, развернутый вид на протяжении двойного полюсного деления; на фиг.

3 - блок-схема включения вспомогательной обмотки и обмотки возбуждения (точки обозначают начала катушек).

Коллекторная электрическая машина включает станину 1, якорь 2, основные полюса 3 с обмоткой возбуждения

4, дополнительные полюса 5 с обмотками 6, а также вспомогательную обмотку 7, одна сторона каждой катушки которой установлена под торцом дополнительного полюса 5 вдоль оси якоря, а противоположные стороны расположены

B междуполюсных окнах машины.

Катушки 8 и 9 вспомогательной обмотки 7, находящиеся под дополнительным полюсом одной .полярности, соединены концами, а катушки 10 и 11 вспомогательной обмотки 7, н аходящиеся под дополнительными полюсами другой полярности, соединены началами. Нача-40 ла катушек 8 и 9 и концы катушек 10 и 11 соединены соответственно с началами катушек 12 и 13 и концами катушек 13 и 14 обмотки возбуждения 4. создаваемого вспомогательной обмоткой 7, одинаков, Благодаря последовательному включению вспомогательной обмотки 7 и обмотки нозбуждения 4 взаимная компенсацяя указанных ЭдС обеспечивается при всех режимах работы. Это поз воляет сократить расстояние между зоной коммутации и наконечником основного полюса, повысить расчетный коэффициент полюсного перекрытия и соответственно коэффициенT использования чзшины.

Понышение степени компенсации

ЭДС, создаваемой в зоне коммутации постоянной и переменной составляющей бокового потока Фо основных полюсов

З,достигается изменением расположенйя сторон витков вспомогательной обмотки 7 как находящихся под торцом до дополнительного полюса 5, так и находящихся в междуполюсных окнах машины.

Например, стороны витков обмотки

7 под торцом полю=а 5 можно равномерно распределить нли сосредоточить у краев наконечника дополнительного полюса 5, что вызывает изменение наклона кривой индукции, создаваемой этой обмоткой под дополнительным полюсом. Стороны витков в междуполюсных окнах машины могут располагаться как у краев зоны коммутации, так и у краев полюсного наконечника оснонных полюсов 3, при этом изменяется величина потока Ф вспомогательной обмотки 7, встречного боковому потоку Ф основных полюсов 3.

В теле дополнительного полюса 5 потоки Ф< катушек обмотки 7 равны и направлены навстречу друг другу. Поэтому вспомогательная обмотка 7 предлагаемой машины не оказывает какоелибо вредное влияние на выполнение основных функций ее дополнительными полюсами 5 ..

Положительный эффект от применения обмоток такого рода состоит в повышениии комму т аци он ной н адежн ости машины, выражающейся в снижении транс. форматорной ЭдС, возникающей в машине постоянного тока при переходных режимах, и в машинах, питаеьых пульсирующим током или напряжением, а также снижении ЭДС наводимой полем основ1 ( мых полюсов в коммутируемых секциях.

Кроме того, снижение ЭДС, наводимой боковым потоком основных полюсов в коммутируемых секциях, позволяет увеличить площадь полюсных наконечников, лучше использовать активную поверхность якоря и соответственно повысить коэффициент использования машины, 1ОЭВОВ3

9 1f

Составитель С, Шутова

Редактор А.Гулько Техред Т.Иаточка Корректор В.Бу тяга

Заказ 4220/44 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 j5

Филиал ППП Патент, r ужгород, ул. Проектная, 4 питаемых через выпрямители и реакторы нлн через тиристорные преобразователи от сети переменного тока, в которых достйжение удовлетворительной коммутации является особенно трудной задачей °