Однофазный коллекторный двигатель последовательного возбуждения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11)995214 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.0581 (21) 3284599/24-07 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

Опубликовано 07.0283. Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 07.0283 и) М. К.

Н 02 К 27/22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621 313.39 (088.8) (72) Автор изобретения

B.Ä. Лущик

Стахановский филиал Коммунарского горно-металлургического института (71) Заявитель (54) ОДНОФАЗНЬ|Й КОЛЛЕКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО

ВОЗБУЖДЕНИЯ

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в однофазных коллекторных двигателях последовательного возбуждения, применяемых на электрофицированных магистральных железнодорожных линиях, на электроподвижнсм составе городского, промышленного и рудничного транспорта.

Известно токосъемное устройство, которое состоит из щеток, подразделенных на три изолированные друг от друга части, связанные с сетью через добавочные активные сопротивления (1), На якоре применяют сложную петлевую обмотку. Добавочные сопротивления ограничивают добавочный ток ком.мутации I„, однако искрение уменьшается незначительно, так как добавоч ный ток коммутации замыкается через коллекторные пластины.

Известна машина постоянного тока, токосъемное устройство которой состоит из двух частей коллектора, сос тоящих из одинакового числа токопроводящих пластин, с которыми соединены секции якорной обмотки, и электроизоляционных пластин. Ширины проводящих и изоляционных коллекторных пластин одинаковы. Щеточный комплект сос». тоит из двух групп щеток, каждая из которых контактирует со своей частью коллектора. Группы щеток состоят из двух или нескольких составных щеток.

Ширина расстояния между крайними щетками группы меньше ширины коллекторного деления. Группы щеток подключаются к питающей сети через параллельно включенные однополупериодные .выпрямители (2) .

Недостатки использованной в этом устройстве вентильно механической коммутации (ВМК) — необходимость вентилей, а также невозможность применения ВМК для улучшения коммутации однофазных коллекторных двигателеФ1;

Известны электрические машины, содержащие обмотку главных полюсов, компенсационную обмотку и обмотку добавочных полюсов, щетки коллектора выполнены составными, к которым подключена дополнительная Обмотка, расположенная на главных полюсах статора. Токоподвод осуществляют к средним выводам катушек дополнительной обмотки. В дополнительной обмотке, число витков которой равно числу витков секции якорной обмотки, индуктируется ЭДС Ео., которая равна трансформаторной ЭДС Етя в коммутируемой сек ции якорной обмотки. При этом дополнительную обмотку подключают к сос тавным щеткам таким образом, чтобы

Е была направлена встречно Е С53, Недостатком известного устройства является небольшое улучшение коммута- . > ционных свсйств, так как щетки совме,стно с коллекторныМи пластинами представляют собой сопротивление, на которое включены две обмотки: дополнительная и коммутируемая секция. 10

Цель изобретения — увеличение мощности двигателя в заданных габаритах при питании двигателя током промышленной частоты путем улучшения коммутации. 1 5

Поставленная цель достигается тем, что коллектор выполняют разделенным на две части, которые состоят из одинакового числа токопроводящих и электроизоляционных пластин, комплекты щеток состоят из двух пар составных щеток, контактирующих с разными частями коллектора,.ширина щетки несколько меньше ширины коллекторной пластины, расстояние между щетками одной пары равно ширине двух коллекторных пластин, а пары щеток в комплектах располагают соосно, на главных полюсах размещают вспомогательную обмотку с числом витков W© = W<, дополнительная обмотка выполнена из двух катушек чис-+ - @ лом витков W 2W<,вспомогательная об. мотка каждого полюса подключена к средним выводам катушек дополнительной обмотки встречно с коммутируемыми секциями якорной обмотки, а к од- 35 ному иэ выводов вспомогательной катушки подключают источник питания, где

W — число витков секции якорной обмотки.

На чертеже изображено устройство g() токоподвода к обмоткам однофаэного коллекторного двигателя.

Однофазный коллекторный двигатель имеет на статоре обмотку i добавочных полюсов, компенсационную обмотку

2, обмотку главных полюсов, изображенную в виде отдельных последовательно включенных катушек 3 — 6 каждая из которых расположена на своем полюсе.

Коллектор состоит иэ двух частей

7 и 8. Каждая часть коллектора имеет одинаковое число токопроводящих коллекторных пластин, к которым подсоединены секции обмотки 9 — 11, и электроиэоляционных пластин. Ширины проводящих и изоляционных коллекторных пластин одинаковы.

С коллектором контактируют четыре комплекта щеток, число которых равно числу полюсов машины. Каждый комплект щеток состоит из двух пар составных щеток. Одни пары щеток 12 и 13 контактируют с частью 7, другие пары 14 и 15 — с частью 8. Ширина щетки несколько меньше ширины коллекторной пластины, так что коммутируемые сек- 65 ции якорной обмотки не перемыкаются накоротко щетками. Расстояние между осями щеток одной пары равно ширине двух коллекторных пластин. Пары щеток в комплектах располагают сооснс.

На главных полюсах размещены по две катушки 16 и 17 дополнительной обмотки, которые подключают к парам составных щеток встречно с коммутируемыми секциями якорной обмотки. Так, катушка 16 подсоединена к щеткам 12 и 13, катушка 17 — к щеткам 14 и 15.

Аналогичные подключения выполняют на всех остальных полюсах. Стрелки показывают направление трансформаторной

ЭДС, которая индуктируется полем глав- ных полюсов. Число витков катушки дополнительной обмотки Х, = 2W (где

W — число витков секцйи якорной обмотки) .

На главных полюсах располагают также по одной катушке 18 вспомогательной обмотки с числом витков W =W которую подсоединяют к средним выводам катушек дополнительной обмотки встречно с коммутируемыми секциями якорной обмотки. При одинаковом выполнении намотки катушек, расположенных на главных полюсах, соединения между катушками должны быть выполнены так, как показано на чертеже.

К одному иэ выводов вспомогательной катушки подключают источник питания. Реверс осуществляют изменением полярности щеток с помошью замыкающих .контактов 19 и 20 или 21 и 22.

Рассмотрим работу токоподводящего устройства под главным полюсом; на котором расположена катушка 3.

Стрелки возле катушек главных полюсов показывают направление основной ЭДС, индуктируемой в катушках полем основных полюсов. Все остальные стрелки показывают направление трансформаторной ЭДС, которая индуктируется полем главным полюсов в секциях якорной обмотки, в катушках дополНительной и вспомогательной обмоток.

Благодаря тому„ что ширина щетки меньше ширины коллекторной пластины, секции не перемыкаются накоротко щетками.

K щеткам 13 и 13 подключена катушка 16 дополнительной обмотки, трансформаторная ЭДС которой 1,„равна трансформаторной ЭДС 21 двух послецовательно включенных секций 10 и 11 (так как Wq = 2W ) и встречно направлена, так что ток от трансформаторной ЭДС в контуре, составленном из секций 10, 11 и катушки 16, отсутствует. Ток отсутствует также и в контуре, составленном из секций 9, 10 и катушки 17.

Суммарная трансформаторная ЭДС равна нулю в контуре, составленном из секции 9, катушки 18 и верхних половин катушек 16 и 17 в контуре, составленНоМ иэ секции 10, катушки 18 верх995214

Формула изобретения

Однофа з ный колле к торный двигатель последователь ного возбуждения, имеющий на статоре однофазную обмотку главных полюсов, компенсационную обмотку и обмотку добавочных полюсов, 40 ней половины катушки 16 и нижней половины катушки 17, и в контуре, состоящем из секций 11, катушки 18 и нижних половин катушек 16 и 17. Таким образом, благодаря катушкам дополнительной и вспомогательной обмоток. 5 ток от трансформаторной ЭДС во всех секциях, а следовательно, и в щетках отсутствует.

Величины токов в катушках вспомогательной обмотки так. как и в сек.— 10

t циях якорной обмотки 1д4 =-ф-а в катушках дополнительной обмотки ток в два раза меньше 1 а Й 4Р

Поэтому при одинаковых плотностях токов расход меди дополнйтельнбй и вспо-15 могательной обмоток на один полюс ра.вен расходу меди трех секций якорной обмотки, т.е. равен расходу меди коммутируемых секций. Так как в машине коммутируют одновременно примерно 8% секций, то можно считать, что расход меди дополнительной и вспомогательчой обмоток составит не более 8% расхода меди якорной обмотки или примерно 4Ъ от всего расхода меди. 25

В результате исключается вредное влияние. трансформаторной ЭДС, что позволяет выполнять однофазные коллекторные двигатели на частоты 50 Гц со значительно большими значениями gg напряжений 0 и, следовательно, с меньшими токами д и с меньшими размерами кбллекторов. Это позволяет увеличить мощность двигателя в заданных габаритах. 35 которые соединены последовательно через коллектор и составные щетки, число комплектов которых равно числу полюсов машины, с обмоткой якоря, расположенной на главных полюсах дополнительной обмотки, катушки которой подключены к парам составных щеток каждого комплекта встречно с коммутируемыми секциями якорной обмотки, отличающийся тем, что, с целью увеличения удельной мощности двигателя путем улучшения коммутации, коллектор выполняют разделенным на две части, которые содержат одинаковое число токопроводящих и электроизоляционных пластин, каждый комплекg содержит две пары составных щеток, каждая пара комплекта контактирует с разными частями коллектора, ширина щетки меньше ширины коллекторной пластины, расстояние между щетками одной пары равно ширине двух коллекторных пластин, а пары щеток в комплектах располагают одн" против другой, на главных полюсах размещают вспомогательную обмотку с числом витков W<

W дополнительная обмотка выполнена из двух катушек с числом витков Х<

2)g, вспомогательная обмотка каждого полюса подключена к средним выводам катушек дополнительной обмотки встречно с коммутируемыми секциями якорной обмотки, а к одному из выводов вспомогательных катушек подключают источник питания, где W — число витков секции якорной обмотки.

Источники информации, принятые во внимание при Экспертизе

1.. Авторское свидетельство СССР

Р 116691, кл. Н 02 К 13/10, 1958.2. Авторское свидетельство СССР

9 382202, кл. Н 02 К 13/14, 1970.

3. P. Рихтер. Электрические машины, т.у. М.-Л., Изд-во ГЭИ, 1961, с. 66-97.

995214

Заказ 665/4Q

Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

r.o делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Комаров

Редактор Л. Пчелинская Техред М,Костик Корректор Л. Бокшан