Устройство тяги на переменном токе транспортного средства

 

Использование: относится к электрическим машинам, точнее к линейным асинхронным двигателям, конкретно - к линейным однофазном двигателям. Сущность изобретения: устройство снабжено дополнительным конденсаторным двигателем и переключателями с контактами; обмбтки возбуждения расположены в один ряд в направлении движения на расстоянии полюсного деления друг относительно друга , а конец первой и начало второй обмоток первого асинхронного конденсаторного двигателя подключены ко второму зажиму Изобретение относится к электрическим машинам, точнее к линейным асинхронным двигателям, конкретно - к линейным однофазным двигателям. Цель изобретения - повышение эффективности устройства путем обеспечения левитации его подвижной части. Изобретение отличается наличием новых признаков - дополнительно имеется асинхронный конденсаторный двигатель и источника питания через размыкающие контакты соответственно первого и второго переключателей, а начало первой обмотки и конец второй обмотки второго асинхронного конденсаторного двигателя подключены к первому зажиму источника питания через последовательно включенные другие размыкающие контакты первого и второго переключателей, а ко второму зажиму источника питания упомянутые начало и конец обмотки подключены через параллель- -но включенные одни размыкающие .контакты первого и второго переключателей , причем конец первой и начало второй обмоток соответственно через третьи размыкающие контакты первого и второго переключателей соединены с первым зажимом источника питания через параллельно включенные другие замыкающие контакты и со вторым зажимом источника питания через параллельно включенные четвертые размыкающие контакты упомянутых переключателей, а последовательно конденсаторам в первом и втором асинхронных двигателях дополнительно включены резисторы. 2 ил. переключатель с контактами, последовательно конденсаторам в первом и втором асинхронном двигателях дополнительно включены резисторы, обмотки возбуждения расположены в один ряд в направлении движения на расстоянии полюсного деления друг относительно друга; конец первой и начало второй обмоток первого асинхронного конденсаторного двигателя подключены ко второму зажиму источника питания . Ј 00 00 1ЧЭ а о

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4710918/11 (22) 27.06.89 (46) 30.05.93. Бюл, ¹ 20 (71) Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта им, акад. В.Н.

Образцова (72) А.И. Хожаинов, А,В, Байко, В,И, Зубов и

В,А. Милютин (56) Авторское свидетельство СССР № 1037385, кл. Н 02 К 41/025, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ТЯГИ НА ПЕРЕМЕННОМ

ТОКЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Использование: относится к электрическим машинам, точнее к линейным асинхронным двигателям, конкретно — к линейным однофазннм двигателям. Сущность изобретения: устройство снабжено дополнительным конденсаторным двигателем и переключателями с контактами; обмотки возбуждения расположены в один . ряд в направлении движения на расстоянии полюсного деления друг относительно друга, а конец первой и начало второй обмоток первого асинхронного конденсаторного двигателя подключены ко второму зажиму

Изобретение относится к электрическим машинам, точнее к линейным асинхронным двигателям, конкретно — к линейным однофазным двигателям.

Цель изобретения — повышение эффективности устройства путем обеспечения левитации его подвижной части.

Изобретение отличается наличием новых признаков — дополнительно имеется асинхронный конденсаторный двигатель и

„„. Ж„„1818260 А1 (sl)5 В 60 (13/00, Н 02 K 41/025 источника питания через размыкающие контакты соответственно первого и второго переключателей, а начало первой обмотки и конец второй обмотки второго асинхронного конденсаторного двигателя подключены к первому зажиму источника питания через последовательно включенные другие размыкающие контакты первого и второго переключателей, а ко второму зажиму источника питания упомянутые начало и конец обмотки подключены через параллель-но включенные одни размыкающие . контакты первого и второго переключателей, причем конец первой и начало второй обмоток соответственно через третьи размыкающие контакты первого и второго переключателей соединены с первым зажимом источника питания через параллельно включенные другие замыкающие контакты и со вторым зажимом источника питания через параллельно включенные четвертые размыкающие контакты упомянутых переключателей, а последовательно конденсаторам в первом и втором асинхронных двигателях дополнительно включены резисторы. 2 ил. переключатель с контактами, последовательно конденсаторам в первом и втором асинхронном двигателях дополнительно включены резисторы; обмотки возбуждения расположены в один ряд в направлении движения на расстоянии полюсного деления друг относигельно друга; конец первой и начало второй обмоток первого асинхронного конденсаторного двигателя подключены ко второму зажиму источника питания

1818260 через размыкающие контакты соответственно первого и второго переключателя, начало первой обмотки и конец второй обмотки второго асинхронного конденса. торного двигателя подключены к первому зажиму источника питания через последовательно включенные другие размыкающие контакты первого и второго переключателя, а ко второму зажиму источника питания упомянутые начало и онец обмоток подключены через параллельно включенные одни замыкающие контакты первого и второго переключателей, причем конец первой и начало второй обмоток соответственно через третьи размыкающие контакты первого и второго переключателя соединены с первым зажимом источника питания через параллельно включенные другие замыкающие контакты и со вторым зажимом источника питания через последовательно включенные четвертые размыкающие контакты упомянутых переключателей.

Положительный эффект от изобретения — повышение эффективности устройства, достигаемого путем обеспечения левитации его подвижной части как при отсутствйи тяги, так и при ее наличии.

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема устройства левитации и тяги на одйофазном переменном токе; на фиг.2 — схема работы переключателей при разгоне, установившемся движении и торможении подвижной части установки.

Устройство левитации и тяги на переменном токе состоит из двух или более асинхронных конденсаторных двигателей, каждый иэ них содержит две обмотки 1,2 или 3,4, которые расположены на подвижной части установки; обмотки возбуждения расположены в один ряд в направлении движения на расстоянии полюсного деления

-друг относительно друга; безобмоточного вторичного элемента 5; имеются конденсаторы 6 и 7, резисторы 8 и 9, а также переключатели 10 и 11. Переключатель 10 имеет размыкающие контакты 12, 13, 14, 15 и замыкающие контакты 16 и 17; переключатель t1 имеет размыкающие контакты 18, 19, 20, 21 и замыкающие контакты 22 и 23, Начало обмоток возбуждения обозначено точкой.

Обмотки возбуждения расположены в один ряд в направлении движения на расстоянии полюсного деления друг относительно друга, обмотки возбуждения 1 — 4 соединены . I друг с другом попарно и подключены к источнику однофазного переменного тока 24 так:,.что при этом они могут образовывать магнитное поле чередующейся полярности.

Начало одной обмотки возбуждения в каждой паре 1-2 или 3-4 соединено с концом другой обмотки, при этом обмотки возбуждения образуют магнитное поле противоположной полярности. Например, начало обмотки возбуждения 1 соединено с концом обмотки 2, а начало обмотки 3 — с концом обмотки 4, Общий вывод одной пары обмоток, например, обмоток 1 и 2 первого асинхронного конденсаторного двигателя подключен к одному зажиму источника пи10 тания., Между концом нечетной (первой или третьей) обмоток и началом четной (второй или четвертой) обмоток соответственно включен конденсатор и резистор. При этом одна из обмоток сдвинута в пространстве относительно другой на 90 эл. градусов, Конец обмотки возбуждения 1 и начало обмотки возбуждения 2 первого асинхронного конденсаторного двигателя подключены ко

20 второму зажиму источника питания через размыкающие контакты 12, 18 первого переключателя 10 и второго переключателя 11 соответственно. Начало первой обмотки 3 и конец второй обмотки 4 второго асинхрон25 ного конденсаторного двигателя подключены к первому зажиму источника питания через последовательно включенные размыкающие контакты 14 и 20 первого 10 и второго 11 переключателей соответственно. Ко

30 второму зажиму источника питания упомянутые начало и конец обмоток 3 и 4 второго конденсаторного двигателя подключены через параллельно включенные замыкающие контакты 17 и 23 первого 10 и второго 11

35 переключателей соответственно, причем конец обмотки 3 и начало обмотки 4 соответственно подключены к первому зажиму источника питания через размыкающие контакты 13, 19 и через параллельно вклю-.

40 ченные другие замыкающие контакты 16, 22 и со вторым зажимом источника питания через последовательно включенные размыкающие контакты 15, 21 переключателей 10 и 11 соответственно. 25, 26 — кнопки вклю45 чения переключателей 10 и 11 соответственно.

При количестве обмоток более четырех, например, восьми, третья пара обмоток, соединяется между собой и с.источником пи50 тания аналогично первой паре катушек и образует третий асинхронный конденсаторный двигатель, а четвертая пара — аналогично второй паре и образует, соответственно, четвертый двигатель. При этом возрастает

55 число полюсов и увеличивается сила тяги и левитации. Обмотка возбуждения выполняется, например, из меди, Другим материалом для обмотки возбуждения является алюминий или его сплавы, или другой металл, имеющий низкое удельное злектриче1818260

30

40 возбуждения. Обмотки возбуждения 1;2,3,4 45 создают изменяющийся во времени пульсирующий магнитный поток. Этот поток экви50

55 ское сопротивление. Вторичный элемент выполняется, например, из алюминия. Другим материалом для вторичного элемента . являются сплавы алюминия, меди и другой металл, имеющий низкое удельное электрическое сопротивление.

Переключатель может иметь, например, видимый зазор между контактами. Другим примером переключателя является, например, тиристор, или другое устройство, имеющее два устойчивых состояния и обладающее различным сопротивлением в этих состояниях.

Устройство работает следующим образом.

При установившемся„движении: переключатели обесточены. В обмотках 1 и 2 первого асинхронного конденсаторного двигателя ток проходит по цепи; верхний зажим источника питания 24, обмотка 1, контакт 12 переключателя.10, нижний вывод источника; верхний зажим источника питания 24, обмотка 2,.контакт 18 переключателя 11, нижний зажим источника; при этом по обмотке 1 ток проходит от ее начала к концу, а в обмотке 2 — от конца к началу. причем магнитное поле, создаваемое обмоткой 1 направлено в противоположную сторону магнитному полю, создаваемому обмоткой 2, Во второй паре обмоток ток проходит по цепи; верхний зажим источника питания, контакты 14, 20, обмотка 3, контакты 13, 15, 21, нижний зажим источника питания; верхний заж:им источника питания

24; контакты 14, 20, обмотка 4, контакты 19.

15, 21, нижний зажим источника питания; при этом по обмотке 3 ток проходит от ее наЧала к концу, а в обмотке 4 — от ее конца . к началу, причем магнитные поля, создаваемые обмотками 3 и 4,направлены встречно друг другу, но согласно с направлением.магнитных полей, создаваемых обмотками 1 и

2 соответственно, благодаря чему обраэуется переменно-полюсная магнитная система валентен двум одинаковым магнитным потокам постоянной величины, бегущим в разные стороны с одной и той же скоростью

V (прямое и обратное поля).

От взаимодействия этих бегущих магнитных полей с индуктированными ими токами во вторичном элементе 5 возникают силы тяги и левитации, При скорости подвижной части устройства, отличной от нуля, обратное магнитное поле обеспечивает силу тяги, а прямое поле — силу левитации (подвеса). При нулевой скорости сила тяги равна нулю, а сила левитации обеспечивает

15 подвешивание подвижной части устройства, При пуске (разгоне): замыкается кнопка

26, благодаря чему включается переключатель 11, который производит следующие переключения в электрической схеме устройства — размыкает контакты 18, 19, 20, 21, замыкает контакты 22, 23. В первой паре обмоток ток проходит по цепи: верхний зажим источника питания 24, обмотка 1, контакт 12, нижний зажим, источника питания

24; верхний зажим источника питания 24, обмотка 2, конденсатор 6, резистор 8, контакт 12, нижний зажим источника питания

24. Конденсатор 6 и резистор 8 в цепи обмотки 2 подобраны таким образом, чтобы токи в обмотках 1 и 2 были сдвинуты по фазе на 90 эл. градусов, причем ток в обмотке 2 отстает от тока в обмотке 1, Во второй паре обмоток ток проходит по цепи; верхний зажим источника питания 24, контакты 22, 13, обмотка 3, контакт 23, нижний зажим источника питания; верхний зажим источника пи-. тания 24, контакты 22, 13, резистор 9, конденсатор 7, обмотка 4, контакт 23, нижний зажим источника питания. При этом меняется направление тока, проходящего через обмотки 3,4 по сравнению с направ.лением тока, проходящего через обмотки .1,2 при установившемся движении подвижной части устройства. Теперь ток проходит через обмотку 3 от ее конца к началу, а через обмотку 4 — от начала обмотки к ее концу.

Конденсатор 7 и резистор 9 в цепи обмотки

4 подобраны таким образом, чтобы токи в обмотках 3 и 4 были сдвинуты по фазу на 90 эл. градусов, причем ток в обмотке 4 отстает от тока в обмотке 3.

В результате чего создается бегущее магнитное поле. Бегущее магнитное поле обмоток возбуждения 1,2,3,4 наводит вихревые токи во вторичном элементе 5. Взаимодействие магнитного поля обмоток возбуждения 1,2,3,4 с магнитным полем вихревых токов вторичного элемента 5 вызывает тяговое усилие, заставляя ускоряться подвижную часть устройства в направлении, показанном стрелкой. Кроме того, взаимодействие магнитного поля обмоток возбуждения 1,2,3,4 и вихревых токов во вторичном элементе 5 вызывает появление левитационного усилия, отталкивающего подвижную часть устройства от неподвижной его части.

При торможении: включается кнопка 25, благодаря чему включается переключатель

10, который производит следующиее переключения в электрической схеме устройства — размыкает контакты 12 в первой паре обмоток 12, размыкает контакты 13, 14, 15 и

1818260 замыкает контакты 16, 17 во второй паре обмоток 3,4, В первой паре обмоток ток проходит по цепи: верхний зажим источника питания 24, обмотка 1, конденсатор 6, резистор 8, контакт 18, нижний зажим источника питания 24; верхний зажим источника питания 24, обмотка 2, контакт 18, нижний зажим источника питания. При этом последовательно с обмоткой 1 подключается R-С-цепочка. Конденсатор 6, резистор 8 в цепи обмотки 2 подобраны таким образом, чтобы токи в обмотках 1 и

2 были сдвинуты по фазе на 90 эл. градусов, причем ток в обмотке 2 опережает ток в обмотке 1. Во второй паре обмоток ток проходит по цепи: верхний зажим источника питания 24, контакты 16, 19, конденсатор 7, резистор 9, обмотка 3, контакт 17, нижний зажим источника питания 24; верхний зажим источника питания 24, контакты 16, 19, обмотка 4, контакт 17, нижний зажим источника питания 24, При этом последовательно с обмоткой 3 подключается

R-С-цепочка. Конденсатор 7 и резистор 9 в цепи обмотки 4 подобраны таким образом, чтобы токи в обмотках 3 и 4 были сдвинуты по фазе на 90 эл. градусов, причем ток в обмотке 4 опережает ток в обмотке 3.

В результате переключений в обмотках возбуждения 1,2,3,4 образуется бегущее магнитное поле, направленное в противоположную сторону в сравнении с направлением бегущего магнитного поля при спуске.

Взаимодействие магнитного поля обмоток возбуждения 1,2,3,4 с магнитным полем от вихревых токов во вторичном элементе 5 вызывает тяговое усилие, заставляющее замедляться подвижной элемент или же двигаться ему в направлении, противоположном стрелке, указанном на фиг.1. Кроме того, взаимодействие магнитного поЛя обмоток возбуждения 1,2,3,4 и вихревых токов во вторичном элементе 5 вызывает появление левитацинного усилия, отталкивающего подвижную часть устройства от неподвижной его части.

Техническая эффективность изобретения в сравнении с прототипом заключается в:

1) получении нового качества у устройства — левитации подвижной,его части.

2) повышении надежности устройства за счет уменьшения количества устройств (например вспомогательных опор);

3) исключении верхнего предела скорости подвижной части устройства в связи с отсутствием ограничения по тепловыделениям во фрикционных узлах, а также по скорости вращения вращающихся деталей:

4) повышении чувствительности устройства к импульсу тяги в связи с отсутствием сил трения покоя.

Экономическая эффективность заявляемого объекта изобретения в сравнении с прототипомъаключается в:

1) уменьшении энергопотребления устройства при разгоне его подвижной части в связи с исключением фрикционного взаимодействия между подвижной и неподвижной его частями;

2) повышении эффективности устройства, достигаемого за счет увеличения межремонтного срока его эксплуатации в связи с

10

15 уменьшением фрикционного износа подвижной и неподвижной частей устройства;

3) уменьшении материалоемкости устройства, достигаемого путем освобождения устройства от вспомогательных опор, 20

25 которые нужны прототипу для опирания подвижной его части на неподвижную часть, а также в связи с изменением характера опирания подвижной его части на.неподвижную часть (распределенная нагрузка вместо сосредоточенной).

Формула изобретения

Устройство тяги на переменном токе транспортного средства, содержащее асинхронный конденсаторный двигатель, состо30 ящий из двух обмоток возбуждения, одна из которых сдвинута в пространстве относительно другой на 90 электрических градусов, начало первой и конец второй обмоток

35 подключены к одному зажиму источника питания, и между концом первой и началом второй обмоток включен конденсатор, и расположенного стационарно безобмоточного вторичного элемента, о т л и ч а ю щ е40 е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения левитации транспортного средства, оно снабжено вторым конденсаторным двигателем и переключателями с контакта45 ми, обмотки возбуждения расположены в один ряд вдоль транспортного средства на расстоянии полюсного деления одна относительно другой, причем конец первой и начало второй обмоток первого асинхронного конденсаторного двигателя подключены через одни размыкающие контакты соответственно первого и второго переклю50 денсаторного двигателя подключены к первому зажиму источника питания через последовательно включенные другие размыкающие контакты первого и второго переключателей, а к второму зажиму чателя к второму зажиму источника пита. ния, а начало первой обмотки и конец

55 второй обмотки второго асинхронного кон1818260

10 источника питания упомянутые начало и ко- зажимом источника питания через паралнец обмоток подключены через параллель- лельно включенные другие замыкающие но включенные одни размыкающие контакты и с вторым зажимом источника контакты первого и второго переключате- питания через последовательно включенлей, причем конец первой и начало второй 5 ные четвертые раэмыкающие контакты обмоток соответственно через третьи раз- : упомянутых переключателей. а последовамыкающие контакты первого и второго пе-: тельно с конденсаторами в первом и втором реключателей соединены с первым:.: @вигателях включены резисторы.

1818260

Ъз ф

Фъ

Ъ а.

3 ь

Ъ

4Р ъ %

° в с с а ф

%ю с 3

Ф а

6 О

В ч

Составитель А,Хожаинов

Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп

Редактор Т.Пигина

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1921 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5