Устройство защиты коллектора машины постоянного тока от искрения под щетками

Авторы патента:

H02K13 - Конструктивные соединения токосъемников с двигателями или генераторами, например пластинные щеткодержатели, соединители для обмоток (крепление или защита щеток или щеткодержателей в корпусах или кожухах двигателей H02K 5/14); размещение токосъемников в двигателях или генераторах; устройства для улучшения коммутации

Владельцы патента RU 2316876:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в коллекторных электрических машинах (двигателях и генераторах большой мощности). Щетка выполнена из отдельных пластинок прямоугольной формы, скрепленных друг с другом электроизоляционным клеем, причем в рабочем положении щетки пластинки расположены перпендикулярно поверхности коллектора и параллельно коллекторным пластинам, толщина каждой пластинки щетки равна толщине изоляционной прокладки коллектора, а количество пластинок в щетке определяется толщиной щетки. Техническим результатом является улучшение коммутации путем увеличения сопротивления щетки коллекторной машины дополнительному току без увеличения сопротивления рабочему току. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в коллекторных электрических машинах (двигателях и генераторах большой мощности).

В настоящее время имеют широкое применение машины постоянного тока с механическим коммутатором - коллектором (Б.Ф.Токарев. Электрические машины. М.: Энергоиздат.1990, с.505). В обмотках якоря постоянного тока наводится переменная ЭДС, так как каждый проводник (секция якоря) поочередно проходит магнитные полюсы разной полярности, вследствие чего ЭДС в них меняет направление. Если машина работает генератором, то переменная ЭДС должна быть выпрямлена. Достигается это с помощью коллектора. С коллектором соприкасаются щетки, посредством которых обмотка якоря соединяется с сетью. Щетки размещаются в щеткодержателях и прижимаются к коллектору пружинами.

При вращении якоря коллекторные пластины поочередно входят в соприкосновение со щеткой, при этом секции, присоединенные к этим пластинам, замыкаются щеткой. При дальнейшем перемещении якоря секции переходят в другую параллельную ветвь. Процесс переключения секций из одной параллельной ветви в другую называется коммутацией. Секция, замкнутая щеткой, называется коммутируемой.

При коммутации машины наблюдается искрение в щеточном аппарате. Сильное искрение вызывает порчу поверхности коллектора и щеток и делает длительную работу машины невозможной. Искрение под щетками может происходить по разным причинам, которые можно разделить на механические и электромагнитные. Последняя причина искрения является основной.

При коммутации, когда секция замкнута щеткой, происходит изменение направления тока. Кроме того, в ней наводится ЭДС. Если ширина щетки больше одной коллекторной пластины, одновременно коммутируются несколько секций. В контуре, образованном секцией и щеткой, создается дополнительный ток. Так как сопротивление секции практически равно нулю, добавочный ток ограничивается только сопротивлением щетки. Когда щетка выходит из состояния короткого замыкания, происходит разрыв тока. При этом запасенная в контуре энергия освобождается в виде искры.

Меры борьбы по улучшению коммутации направлены, в первую очередь, на уменьшение добавочного тока. Уменьшение этого тока можно получить уменьшением ЭДС и увеличением сопротивления материала щеток. В машинах постоянного тока применяют щетки, обладающие повышенным переходным сопротивлением, выполненные, главным образом, из графита с примесями. Однако это приводит к повышенным потерям в щетках, то есть к их нагреванию.

Известен коллектор электрической машины (RU №2026596, МПК⁶ Н02К 13/14. В.Л.Лотоцкий, С.В.Лотоцкий. Коллектор электрической машины. Опубл. 10.01.1995), состоящий из основных и дополнительных пластин равной длины, причем на одну основную пластину приходится две дополнительные пластины, которые расположены по обе стороны основной пластины и соединены между собой перемычной через нелинейно-резистивный элемент. Это устройство требует значительного усложнения коллектора электрической машины.

Известен щеточно-коллекторный узел электрической машины (RU №2026595, МПК⁶ Н02К 13/10. В.Л.Лотоцкий, С.В.Лотоцкий. Щеточно-коллекторный узел электрической машины. Опубл. 10.01.1995), содержащий коллектор с чередующимися проводящими и изолирующими пластинами и контактирующие с ними разнополярные группы щеток, каждая из которых состоит из основной и вспомогательной щетки, распологаемой со стороны сбегающего края основной, и изолированно от нее. Основная щетка подключена непосредственно к источнику питания, а вспомогательная - через блок улучшения коммутации. Вспомогательная щетка выполнена из тангенциально-расслоенных изолированных друг от друга элементов и соединенных между собой через нелинейно-резистивные элементы. Однако и это устройство значительно усложняет узел коммутации.

Цель изобретения - улучшение коммутации путем увеличения сопротивления щетки коллекторной машины дополнительному току без увеличения сопротивления рабочему току.

Указанная цель достигается разделением щетки коллекторной машины на пластинки, скрепленные друг с другом электроизоляционным клеем.

Сущность изобретения заключается в том, что щетка выполнена из отдельных пластинок прямоугольной формы, скрепленных друг с другом электроизоляционным клеем, причем в рабочем положении щетки пластинки расположены перпендикулярно поверхности коллектора и параллельно коллекторным пластинам, толщина каждой пластинки щетки равна толщине изоляционной прокладки коллектора, а количество пластинок в щетке определяется толщиной щетки.

На чертеже приведена схема коллекторного узла машины постоянного тока, включающая коллектор 4, щетку 1, разделенную на прямоугольные пластинки 2, скрепленные между собой электроизоляционным клеем 3, щеткодержатель 5. В верхней части щетки 1 пластинки 2 соединены токопроводящим канатиком 6. К коллекторным пластинам 7 коллектора 4 припаяны секции 8 обмотки якоря (не представлен). Коллекторные пластины 7 изолированы друг от друга прокладками 10. Образующийся добавочный ток 9 протекает по двум пластинкам 2 щетки 1 по их длине.

Предлагаемое изобретение работает следующим образом. При одновременном нахождении двух коллекторных пластин 7 под щеткой 1 добавочный ток 9 из-за изоляции 3 между пластинками 2 протекает по цепи - коммутируемая секция 8, пластина 7 коллектора 4, пластинка 2 щетки 1, токопроводящий канатик 6, другая пластинка 2 щетки 1, другая пластина 7 коллектора 4, коммутируемая секция. Сопротивление этого пути добавочному току 9 значительно больше, чем по короткому пути, образуемому по сплошной щетке. Сопротивление же пластинок основному току остается без изменения. При толщине пластинки 2 щетки 1, равной толщине изоляционной прокладки 10 коллектора 4, замыкание коммутируемой секции 8 по короткому пути исключается.

Таким образом, предлагаемое изобретение уменьшает добавочный ток замыкания коммутируемой секции, улучшая условия коммутации путем увеличения сопротивления щетки коллекторной машины дополнительному току без увеличения сопротивления рабочему току.

Устройство защиты коллектора машины постоянного тока от искрения под щетками, содержащее коллектор, состоящий из коллекторных пластин, изолированных друг от друга прокладками, щетку с токопроводящим канатиком для отвода тока от коллектора, отличающееся тем, что щетка выполнена из отдельных прямоугольных пластинок, скрепленных друг с другом электроизоляционным клеем, причем в рабочем положении щетки пластинки расположены перпендикулярно поверхности коллектора и параллельно коллекторным пластинам, толщина каждой пластинки щетки равна толщине изоляционной прокладки коллектора, а количество пластинок в щетке определяется толщиной щетки.

Изобретение относится к области конструктивного выполнения электрических машин, в частности к вращающимся преобразователям большой мощности. .

Барабанный коллектор для электрической машины // 2309513

Изобретение относится к барабанному коллектору для электрической машины. .

Щеточно-коллекторный узел электрического двигателя постоянного тока // 2302069

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в коллекторном электрическом двигателе постоянного тока с дополнительным устройством для улучшения коммутации.

Щеточно-коллекторный узел электрического двигателя постоянного тока // 2302069

Токосъемное устройство // 2291531

Изобретение относится к области электротехники, в частности к коллекторно-щеточному узлу машин постоянного тока (МПТ). .

Способ ориентирования изделий различной формы при их транспортировании и устройство для его реализации им. л.п. петренко - версия lxx // 2269481

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при монтаже радиоэлектронных компонентов. .

Устройство формирования коммутирующего поля коллекторной электрической машины // 2251780

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в коллекторных электрических машинах с компенсационной обмоткой и дополнительными полюсами и с любым типом возбуждения.

Источник света // 2251758

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к лампам накаливания. .

Способ формирования коммутирующего поля в однофазном коллекторном двигателе // 2251205

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к способам улучшения коммутации однофазных коллекторных электрических машин, и может быть использовано в двигателях с дополнительными полюсами.

Устройство для улучшения коммутации коллекторных машин постоянного тока // 2250549

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для улучшения коммутации коллекторных машин постоянного тока с любым типом возбуждения. .

Коллектор для электрической машины // 2340993

Изобретение относится к коллектору для электрической машины

Устройство для диагностики состояния коммутации коллекторных электрических машин // 2383030

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано для определения степени их искрения

Уравнительное соединение второго рода // 2392720

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам постоянного тока с двухходовой петлевой обмоткой якоря, когда определяющим фактором является простота и технологичность монтажа применяемых в них уравнительных соединений второго рода

Токосъемное устройство // 2398339

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в коллекторных электрических машинах с многоходовыми обмотками якоря, когда определяющими факторами являются простота конструкции и надежная работа их токосъемного устройства

Коллектор машины постоянного тока с гусеничным токосъемом // 2403665

Изобретение относится к области электротехники, в частности к механическим коммутаторам в электрической цепи

Электрическая машина постоянного тока // 2410824

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к двухколлекторным электрическим машинам постоянного тока с двухходовой петлевой обмоткой якоря, когда определяющими факторами являются простота конструкции и технологичность изготовления машины

Электродвигатели // 2451381

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электродвигателям

Коммутационная система электродвигателя постоянного тока // 2467451

Изобретение относится к области электротехники, в частности к погружным электродвигателям постоянного тока, и касается особенностей конструктивного выполнения коммутационной системы системы для электродвигателя постоянного тока, работающего в окружающей среде в забое скважины

Блок контактных колец для вращающейся электрической машины // 2543968

Изобретение относится к области вращающихся электрических машин. Блок (30) контактных колец для вращающейся электрической машины, включает в себя несколько контактных колец (18), расположенных концентрично оси машины и в осевом направлении друг за другом. Контактные кольца соединены между собой, образуя проточные отверстия для охлаждения среды, в частности охлаждающего воздуха, и удерживаются на расстоянии друг от друга с помощью расположенных между ними дистанционных средств, которые могут быть выполнены в виде колец, имеющих по периферии дополнительные распорки. Техническим результатом является упрощение и эффективное охлаждение. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Щеткодержатель // 2551122

Изобретение относится к электротехнике, а именно к коллекторным электрическим машинам (КЭМ), когда определяющим фактором является искровой износ их скользящего контакта. Технический результат заключается в снижении уровня искрового износа коллекторно-щеточного узла КЭМ. В щеткодержателе КЭМ, содержащем по длине коллектора разрезные щетки, суммарная «раздвижка» которых удовлетворяет следующему условию: 0,5bл≤Δbш≤bл, где bл - толщина пластины коллектора на его рабочей поверхности; Δbш - суммарная «раздвижка» щеток по ширине щеткодержателя. 2 ил.