Токосъемное устройство коллекторной электрической машины
Изобретение относится к области Электромашиностроения и предназначено для использования во вращающихся коллекторных электрических машинах со скользящим контактом. Целью ретения является повышение, ресурса службы и устойчивости работы путем исключения искрообразования, В токосъемном устройстве коллекторной электрической машины, содержащем щеткодержатель и разрезную щетку, состоящую из нескольких разделенных изоляционными прокладками токопроводящих элементов, подключенных к общей шине через резисторы, величины сопротивлений которых увеличиваются к краю разрезнрй щетки в направлении вращения коллектора. Часть токопроводящих элементов лодключаетсл к шине через сопротивления, величины которых выбирают из математического выражения. Сущность заявляемого изобретения за - ключается в шунтировании возникающей дуги между щеткой и коллектором системой резисторое при работе машины. 1 ил. (Л С
„„ЯО„„1725301
СОКИ СОВЕТСНИХ
РЕСПУБЛИН
А1 (g1)g H 01 R 39/48
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
AO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4611003/07 (22} 22.12.88 (46) 07.04.92. Бюл. N 13 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.М.Кириленко, В.А.Ласкавый, А.Л.Сигаев и И.А.Ситникова (53) 621.313.13.024.064.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . 1023472, кл. H 01 R 39/50, 1979.
Авторское свидетельство СССР
М 862292, кл. Н 01 В 39/50, 1979.
Авторское свидетельство СССР
М 116691, кл. H 02 К 13/10, 1958.. (54) ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО КОЛЛЕКТОРНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к области .,электромашиностроения и предназначено для использования во вращающихся коллекторных электрических машинах
Изобретение относится .к области электромашиностроения и предназначено для использования во вращающихся коллекторных электрических машинах со скользящим контактом.
Целью изобретения является повышение ресурса и устойчивости работы путем исключения искрообразования.
Принципиальная схема токосъемного устройства коллекторной электричес кой машины представлена на чертеже.
Токосъемное устройство содержит щеткодержатель 1, разрезную щетку, состоящую из нескольких токопроводящих элементов 2, разделенных изоляцион2 со скользящим контактом. Целью изобретения является повышение ресурса службы и устойчивости работы путем исключения искрообразования. В токосъемном устройстве коллекторной элек.трической машины, содержащем щеткодержатель и разрезную щетку, состоящую из нескольких разделенных изоляционными прокладками токопроводящих элементов, подключенных к общей шине через. резисторы, величины сопротивлений которых увеличиваются к краю разрезной щетки в найравлении вращения коллектора. Часть токопроводящих элементов подключается к шине через сопротивления, величины которых выбирают из математического выражения.
Сущность заявляемого изобретения за ключается в шунтировании возникающей дуги между щеткой и коллектором системой резисторов при работе машины.
1 ил.
Ф ными прокладками 3. Цетка с токопроводящими элементами соединена через резисторы 4 с общей токопроводя" щей шиной 5. Ширина токопроводящих элементов 3 меньше ширины межламельного промежутка коллектора 6. Рассчитав по формуле (1) величины резисторов для определенных моментов времени и определив количество ступеней шунтирования по формуле (2), щетку разрезают на токопроводящие элементы
3 в соответствии с количеством ступеней шунтирования. К каждому токопроводящему элементу щетки подключаются соответствующие рассчитанные.сопрогде 1 — длина дуги, 1=ш(24+а); (2) h=Vt ш — коэффициент увеличения длины 35 дуги за счет мелких петель и перегибов;
Ч - скорость движения дуги;
t — время действия дуги.
Тогда ток в щеточно-коллекторном. 40 контакте I будет равен
I (31
R)+Rî6 где К вЂ” сопротивление обмотки дви- 45
oS гателя.
Затем определяется для данного момента времени величина шунтирующего сопротивления К„: кр R (4)
Ig-Х „
Следует отметить, что для любого момента времени t для которого рассчитывается шунтирующее сопротивление с учетом скорости вращения коллекто- ра справедливо
3 17253 тивления ч. При вращении коллектора
6 дугообразование исключается шунтированием промежутка искрения токопроводящим элементом с определенным .сопротивлением, подключенным к ши5 не 5.
Величины подключаемых к токоведуI ч щеи шине резисторов рассчитывают на основании критических значений напря- @ жений и тока дугообразования. Совместное использование этих показате-, лей для повышения срока службы и устойчивости работы коллекторных электрических машин путем исключения ис- 15, крообразования и предотвращения появления кругового огня на коллекторе электрической машины неизвестно.
Расчет шунтирующих элементов, основанный на приведенных критических 20 значениях напряжения и тока дугообразования, заключается в определении тока в щеточно-коллекторном контакте электродвигателя в любой момент времени и его ограничении в случае необходимости.
Для этого сначала рассчитывают сопротивление дуги К :
R =1»05—
Ol
30 с K
t-- — - — a---- (5) N 0»10 где ФИ/30 - угловая скорость вращения коллектора.
Величину о удобнее определить через величину а, как
180.а
0 =
/ К» где К вЂ” радиус коллектора, после чего найти t по (5).
Таким образом, с учетом (1), (2), (3) расчет.шунтирующих сопротивлений осуществляют в обцем виде по формуле (6). Очевидно, что количество ступеней шунтирования должно удовлетворять условию (7), чтобы исключить искрообразование между коллектором и одной из,разрезных частей щетки. . Таким образом, величины сопротивлений выбираются из соотношения
0 63(— — — — +а)
1600 М1
О 1Nf
R—
E (6)
I. +--0,3 где oC - угол между сбегающим краем коллекторной пластинки и неразрезной частью щетки; а - расстояние между краями отдельных частей щетки;
k — - кратность периода переменного тока, k=t/T;
f — частота переменного тока;
N — - частота вращения, об/мин;
Т - период переменного тока.
UI
1 Okk
»
2 1 (— — — - +a)+U
0 1Nf
» где U - рабочее напряжение;
I — - действующее значение тока, . Количество разрезных частей и соответственно шунтирующих сопротивлений выбирается из условия
0,3(К Кк-i) + 15» (7) где К„,R<, — сопротивления последующей и предыдущей ступеней сопротивления„ соответственно.
Пример реализации изобретения, которое опробовалось на двух электродвигателях: первом - коллекторном однофазном двигателе (рабочее напряжение 220+22 В, действующее значение тока 0,88 й, частота переменного то1725301 ка50Г
50 Гц, потребляемая мощность
250 Вт радиус коллектора 22 мм, щетки электрографитированные ЗГ-2А, размерами бхб, 5 х15 мм, частота враще9 об/мин; на втором - электро5 двигателе универсальном коллекторном марки УЛ-042-25 (напряжение 220 В, действующее значение тока 0,4 А, мощность 40 Вт, частота вращения 10
5000 об/мин, щетки две электрографи-тированные размерами 4х3 5 8 мм).
Минимальное значение напряжения дугообразования составляет 15 В, значение критического тока IKP=0,3 А.
Для первого двигателя принимает;
k=2, V=80 см/с, тогда при а=1 мм, моменте времени tq, сопротивление, рассчитанное ro (6), будет Rq,=9,8 Ом, при а=2 мм; Rq<=15,38 Ом, при а=3 мм; 20
К =25,85 Ом, йри а=4 мм; R =43,2 Ом, . прй a=5 мм;. R =70,96 Ом, прй a=6 мм;
R =114,7 Ом.
Принимая во внимание условие (формулу 7), целесообразно использовать
4 ступени шунтирования, а токопроводящие элементы выполнить шириной
1 мм. -Таким образом, используют четыре шунтирующих сопротивления R =
=15,38 Ом; R =43,2 Ом; R =70,96 Ом;
R<=114,7 Ом. Для второго двигателя ,аналогично: при а=1 мм, Q, =17 Ом, а=2 мм, К =41 Ом, ..a=3 мм, R< =70 Ом, 35 а=4 мм, Rg =108 Ом.
Для этого случая необходимо исполь . зовать все 4 рассчитанные ступени шунтирования с шириной раэрезных частей Т мм.
Таким образом, использование предлагаемого токосьемного устройства позволит исключить появление кругово-, го огня на коллекторе электрической . 45 машины, в результате чего срок служ". бы и устойчивость работы ее сущест6 венно повысятся в сравнении с прототипом °
Формула изобретения
Токосъемное устройство коллекторной электрической машины„ содержащее щеткодержатели, и разрезную щетку, состоящую из разделенных изоляционными прокладками токопроводящих элементов, подключенных к общей шине через резисторы, величины сопротивлений которых увеличиваются к сбегающему краю разрезной щетки в направлении вращения коллектора, и коллектор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения ресурса и устойчивости работы путем исключения искрообразования, величина сопротивления каждого из резисторов, подключенных к разрезным частям щетки определяется по формуле
0,63 (— — — — +а)
1600 g k
0 1Nf
It--0,3
UI где I — — ——
1600 М k
2,! (— — — — .+a)+U — 0,1Nf а количество раэреэных частей и сооТ ветственно резисторов выбрано из условия
0,3(RK Rk,) (15 где eC - угол между сбегающим краем коллекторной пластины и неразрезной частью щетки;а - расстояние между краями от-. дельных частей щетки;
k — кратность периода переменного тока1. и — частота вращения, об/мин;
U — рабочее напряжение;
I — действующее значение тока;
Ккювх, — сопротивление последующей и предыдущей ступени сопротивления, соответственно.
Составитель В.Чернова
Редактор Т.Никольская Техред, А.Кравчук,. Корректор А.Обручар
Заказ 1181 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óàãîðîä, ул. Гагарина, 101
