Коммутационное устройство для высоковольтных электрических машин постоянного тока с неподвижным якорем

 

М ý4967

Класс 21 d, 64„;

21 d, 12„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ, ВЫДАННОМУ НАРОДНЫМ КОМИССАРИАТОМ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

И ЭЛЕКТРОПРОМЫШЛЕННОСТИ

Коммутационное устройство для высоковольтных эйетеерндщ/их машин постоянного тока с неподвижным якорем.

Заявлено 5 января 1938 года за K 13375, с присоединением заявок М 1424G от 7 февраля

1938 года и тне 15116 от 7 марта 1938 года. °

Приоритет по пп. 1 — 4 предмета изобретения от 5 января 1938 года, по пн. 5 и б — от 7 февраля 1938 года и по и, 7 — от 7 марта 1938 гола, Опубликовано 31 мая 1939 года.

Предметом настоящего авторского свидетельства является коммутационное устройство для высоковольтных машин постоянного тока с неподвижным якорем. Действие этого устройства основано на применении двух рядов друг против друга расположенных и поочередно замыкаемых конта ктов, соединенных соответственно с обмоткой якоря и с выводами электрической машины.

Сущность изобретения, заключающаяся в особом конструктивном выполнении контактной системы устройства, поясняется схематическим чертежом, на фиг. 1 которого изображена принципиальная электрическая схема высоковольтной машины и ее коммутационного устройства, выполненного согласно изобретению (схема не является новой), на фиг. 2 и 3 — конструкция контактного элемента в положении „замыкания" в двух проекциях, на фиг. 4 — контактный элемент в положении „размыкания", на фиг. 5 и б — видоизмененная конструкция контактного элемента в двух проекциях, на фиг. 7 — деталь этой конструкции.

В предлагаемом устройстве включения и отключения секций обмотки А машины от токосборов Б и В производятся посредством вращающихся контактов.

Контактный элемент состоит из вращающегося изоляционного диска 1, на периферии которого диаметрально противоположно расположены металлические ролики 2, оси которых соединены электрически проводником 3.

При помощи этих роликов замыкаются (фиг. 2) и размыкаются (фиг. 4) неподвижные контактные сегменты 4, соединенные один — с обмоткой, другие — с токосборами, Контактные сегменты выполнены несколько пружинящими в радиальном направлении для обеспечения контакта при накатывании на них роликов 2.

Все контактные элементы сидят на одном валу и закреплены на нем так, что контактные ролики различных

Сегменты 4 выполняются в этой конструкции сменными и крепятся на чугунных колодках 12. Как уже указывалось выше, сегменты 4 со стороны входа ролика (стрелкой на фиг. б показано направление вращения вала 5 и держателя б) должны иметь покатую форму, показанную на чертеже, для смягчения удара ролика о сегмент. Йвтор полагает, что, если сделать контактное давление небольшим, обеспечить постепенный вход ролика на сегмент, и учтя, что ролик от одного прохода через сегмент до другого не успевает останавливаться, а будет все время вращаться, то никакого удара не будет, и система будет длительно надежно работать, так как в ней исключены все пружины, и ни один элемент не внушает опасений. Зазор в шарнире на 2 — 3 мл определяется износом сегментов, так как по мере такого износа ролик должен перемещаться в радиальном направлении. Эти 2 — 3 л л пойдут на компенсацию износа сегментов, так что последних хватит на несколько месяцев.

Следует отметить, что все плюсовые и все минусовые контактные элементы должны быть укреплены на разных валах, так как иначе трудно изолировать их от вала, и каждый вал должен вращаться своим синхронным двигателем.

Используя предлагаемый коммутатор в сочетании с трансформатором, например, на двенадцать фаз, получим трансвертер. Это обстоятельство повышает значение изобретения, поскольку дает возможность получить надежный выпрямитель.

Также следует отметить, что каждый контактный элемент коммутатора может работать, как выпрямитель. Для этого необходимо дуговые сегменты увеличить до величины, необходимой для того, чтобы проходила целиком положительная полуволна синусоиды. Ролики должны вращаться синхронным моторчиком, причем в момент прохождения тока через нуль ролики должны сходить с сегментов.

Хотя трудно разорвать ток при проходе через нуль, поскольку трудно попасть в этот момент, но небольшое искрение для катящихся поверхностей роли не играет. В крайнем случае для разрыва может быть применен тиратрон.

После прохода напряжения и тока через нуль и если их сдвиг незначительный, то постепенному нарастанию напряжения будет соответствовать подобное же увеличение зазора между роликами и сегментами, что. и требуется для достижения надежной коммутации.

Предмет изобретения.

1. Коммутационное устройство для высоковольтных электрических машин постоянного тока с неподвижным якорем, основанное на применении двух рядов друг против друга расположенных и поочередно замыкаемых контактов, соединенных соответственно с обмоткой якоря и с выводами электрической машины, отличающееся тем. что, с целью замыкания в определенной и постоянной последовательности отдельных контактов, применены смещенные по отношению друг к другу, насаженные на общий вращаемый от подвижной части машины вал изоляционные диски, снабженные двумя электрически между собой связанными и диаметрально расположенными металлическими роликами, скользящими в момент замыкания по двум закрепленным на пружинах сегментам, соответственно присоединенным к обмоточным секциям и к выводам электрической машины.

2. Видоизменение устройства по и. 1, отличающееся тем, что для вращения вала с насаженными на нем дисками применен вспомогательный синхронный двигатель.

3. Видоизменение устройства по пп. 1, и 2, отличающееся тем, что контактные ролики неподвижны, а сегменты укреплены на вращающемся изоляционном диске.

4. Видоизменение устройства по пп. 1 — 3, отличающееся тем, что ролики выполнены в виде шестеренок, катящихся по большой, изготовленной из изоляционного материала шестерне, два зуба которой выполнены из меди и электрически между собой связаны.

3. Ролик можно выполнить в виде шестеренки, которая будет катиться по большой шестерне, состоящей в большинстве из изоляционных зубьев, причем в двух местах на шестер- i не зубья выполняются медными и заменяют собой контактные сегменты 4, В предлагаемой системе цепь короткозамкнутой секции будет рваться одновременно в двух местах (двумя роликами), что значительно уменьшит подгорание ввиду меньшего времени горения дуги, Могущее быть подгорание не страшно еще потому, что ролик, скользя по сегменту, механически будет счищать контакт, что наблюдается в троллейном контакте.

Ввиду сказанного, дутье, возможно, и не понадобится, в случае же применения дутья, последнее будет подводиться только к коммутирующему элементу с помощью распределителя, а не ко всем элементам коммутатора одновременно.

Пространственное расположение ролика и сегмента, описанное выше, является самым практичным, но конструктивное выполнение крепления ролика и сегмента можно выполнить проще и надежнее, использовав для создания контактного давления центробежную силу вместо пружин.

Такая конструкция, на которую автор возлагает большие надежды, изображена на фиг. 5 — 7. В этой конструкции оба ролика, расположенные диаметрально противоположно, располагаются в радиальных направляющих, в которых ролик может смещаться, на 2 — 3 лл. Следовательно, когда коммутатор вращается и ролик находится в пространстве (т. е. не катится по контактному сегменту), то под действием центробежной силы он займет крайнее положение, т. е. отойдет на 2 — 3 лл, в зависимости от величины свободного хода.

Контактный сегмент при данной конструкции выполняется намертво укрепленным и должен иметь такую форму, чтобы ролик входил на него постепенно. Ролик предполагается сделать из цементированной стали, а сегмент — или из фосфористой бронзы или из мягкои стали.

Чтобы иметь возможность регулировать величину центробежной силы ролика> а следовательно, и силу нажатия ролика на сегмент, предлагается следующая конструкция крепления ролика.

На валу 5 крепится держатель б, концы которого имеют форму вилок.

В этих вилках установлены валики 7 (см. частичный разрез на фиг. 5), составляющие одно целое с держателем. На каждом из валиков 7 сидит шарнирно — с зазором в 2 — 3 мл между ней и держателем — контактная часть 8, изображенная отдельно на фиг. 7 и несущая на одном конце вращающийся контактный ролик 2, а на другом — груз 9.

При вращении вала 5 ролик 2 под действием центробежной силы будет стремиться занять крайнее положение, груз же 9, укрепленный на другом конце части 8, будет тоже стремиться занять крайнее положение под действием центробежной силы, причем момент груза 9 относительно валика 7 будет противоположен по направлению моменту ролика 2 относительно этого же валика. Следовательно, взяв вес груза 9 равным весу ролика, часть 8, хотя она и установлена шарнирно на валике 7, не будет отклоняться ни одним из своих концов. Шарнирно поворачиваться часть 8 должна только на 2 — 3 ялю.

Это условие дает возможность выполнить упорная грань 10 держателя б. Свободный ход на фиг. 5 равен зазору 11, т. е. практически 2 — 3 ял .

Сдела в момент ролика 2 (относительно валика 7) большим, чем момент груза 9, можно достичь того, что контактный ролик 2 действием центробежной силы будет прижиматься к контактному сегменту 4 с усилием, необходимым для создания хорошего контакта; для того, чтобы износ контактов был незначительным, это давление можно взять равным

1 — 5 кг, аналогично давлению на контактные щетки обычных коллекторов.

Конструкция по фиг. 5 — 7 дает возможность регулировать в широких пределах величину этого контактного давления со стороны ролика на сегмент.

5. В устройстве по и. 1 выполнение контактного устройства в виде крестовины с шарнирно закрепленными по обеим ее сторонам двумя контактными роликами, каждый из которых уравновешен грузиком на общем с роликом валу,z целью регулирования нажима ролика на контактный сегмент. б. В устройстве по и. 1 выполнение контактного сегмента с криволинейной поверхностью для обеспечения плавного вхождения ролика.

7. В устройстве по пп. 1 и б выполнение сегментов в виде полуокружностей, сдвинутых друг по отношению другу вдоль оси вращения (т. е. расположенных в различных плоскостях, нормальных к оси вращения).