Патент № 1648

Устройство коллектора и щеток для коллекторных машин переменного тока


Авторы
  • Костенко М.П.
  • Лютер Р.А.

Иллюстрации патента

Устройство коллектора и щеток для коллекторных машин переменного тока (Рисунок 1) Устройство коллектора и щеток для коллекторных машин переменного тока (Рисунок 2) Устройство коллектора и щеток для коллекторных машин переменного тока (Рисунок 3) Устройство коллектора и щеток для коллекторных машин переменного тока (Рисунок 4)


Описание патента

 

М 1648К

Класс 216

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ устройства коллектора и щеток для коллекторных машин переменного тока.

К патенту М. П. Костенко и P. А. Лютера, заявленному

15 сентября 1924 r, (заяв. свид. Хв 79091).

0 выдаче патента опубликовано ЗО сентября 1926 г. Действие патента распространяется на 15 лет от ЗО сентября 1926 г.

При осуществлении коллекторных двигателей переменного тока имеет большое преимущество схема, при которой коллектор и регулирующая обмотка находятся на первичной стороне. В этом случае во вторичной цепи протекает ток с частотой скольжения, что благоприятно отзывается на рассеянии и Cos р. В то же время существенным недостатком этой схемы является то обстоятельство, что для ее осуществления приходится размещать первичную и регулирующие обмотки на роторе, проводя ток к первичной обмотке через контактные кольца. Это обстоятельство затрудняет пользование высоким напряжением, почему в последнем случае приходится применять переходный трансформатор. Так как ротор имеет весьма ограниченное пространство в пазах для помещения обмоток, то двигатель при этой схеме имеет большие размеры, сравнительно с нормальным типом.

Предлагаемое изобретение имеет целью создать такого типа двигатель, при котором первичная и регулирующая обмотки и коллектор могут помещаться на статоре, что дает возможность более удобно расположить обмотки в пазах и пользоваться высоким напряжением, непосредственно подводи мы м к первичной обмотке, сохраняя при этом все преимушества системы с коллектором на первичной стороне. В обычной схеме имеется вращающийся коллектор, соединенный с замкнутой регулирующей обмоткой на роторе и неподвижные щетки соединенные с фазовой вторичной обмоткой на статоре, благодаря чему необходимо подводить первичное напряжение к ротору. Если же подводить первичное напряжение к статору, то тогда нужно иметь неподвижный коллектор и вращающиеся щетки, но последняя схема имеет весьма существенные конструктивные неудобства. Для избежания этих недостатков можно выполнить щетки конструктивно в виде коллектора, соединенного с фазовой вторичной обмоткой, а коллектор в виде щеток, соединенных с замкнутой регулирующей обмоткой. В этом случае несмотря на то, что в электрическом отношении получатся вращающиеся щетки и неподвижный коллектор, в конструктивном выполнении получится вращающийся коллектор и неподвижные щетки. Подобная схема и предлагается согласно изобретению в применении к двигателям переменного тока. На фиг. 1 — 3 изображены соответствующие схемы. Соединяется замкнутая регулирующая обмотка 1, 2...12 с рядом щеток, 13, 14 расположенных на коллекторе по винтовой линии (фиг. 1).

При вращении барабана 25 вокруг оси 26 — 27 помещенная на нем коллекторная пластина 28 будет поочередно касаться щеток 13, 14....24 и соединенных с ними элементов обмотки. Таким образом описанная конструкция будет совершенно идентична такой, при которой та же самая обмотка была бы соединена с неподвижным коллектором, 31, по которому вращалась бы щетка 32.

Если на барабане поместить 3 коллекторные пластины, 28, 29, 30 сдвинутые на 120 друг от друга и соединить их с 3 фазовыми вторичными обмотками ЗЗ, 34, 35, то эта схема будет идентична описанной ранее, при которой регулирующая фазовая обмотка помещена на статоре и соединена с коллектором, по которому вращаются щетки, соединенные с фазовой вторичной обмоткой. Существенная разница в работе щеток на коллекторе будет состоять в том, что при схеме предлагаемого изобретения щетки будут находиться под током только в момент касания с коллекторными пластинами 28, 29, 30, имеющими соединения с фазовыми обмотками, в остальное же время щетки будут без тока. Так как в этом случае можно мгновенную плотность тока под щетками брать больше действующей, то в этом случае общая поверхность щеток будет немногим больше, чем в нормальной конструкции, когда щетка находится под током непрерывно.

Рекомендуется применять описанное устройство к многополюсным машинам, так как в этом случае можно не иметь на каждую пару полюсов числа щеток, равного числу фаз,соединенной с ними обмоткой статора, выпуская часть щеток, находящихся под одинаковым потенциалом; благодаря этому число щеток может быть практически равно числу щеток при нормальной конструкции, как это изображено на схеме фиг. 2 для числа полюсов 2 р 8.

При схеме фиг. 2 можно иметь при 4-х парах полюсов всего 13 щеток при 13 фазах статора, или

1З только — = 3 /4 щеток на полюс, в то время как при 2 полюсной машине необходимо иметь 13 щеток на пару полюсов при 13 фазах статора.

Указанное обстоятельство делает схему фиг. 2 конструктивной и практически выполненной, т. к. она допускает на коллекторе почти нормальное число щеток. Например, при схеме фиг. 2 при числе пар полюсов р =4 необходимо было бы при нормальной трехфазной конструкции иметь 4ХЗ =12 щеток, при схеме же предлагаемого изобретения, имеются

13 щеток, т.-е. только на одну щетку больше нормального их количества.

В этом случае замкнутая регулирующая обмотка 1, 2.....13 имеет

13 фаз и присоединена к 13 щеткам

14, 15....26. Обмотка 1, 2....13 может быть выполнена, как последовательная обмотка расположенная под всеми полюсами. Рабочая вторичная трехфазная обмотка 27, 28, 29 расположена на роторе и каждая ее фаза соединена с 4 рабочими коллекторными пластинами, сдвинутыми друг относительно друга на 90 . Фаза 27 соединена с пластинами 30, 34, 37, 40, фаза 28 с пластинами 31, 35, 38, 41 и фаза 29 с пластинами 32, 36, 39 и 42. Между рабочими коллекторными пластинами размещены нерабочие пластины, не имеющие соединения с обмотками; поэтому при описанном устройстве коллектор выполняется конструктивно, как обыкновенный коллектор, но при этом часть его пластины соединяется с об-. моткой.

На фиг. 3 изображена схема применения предлагаемого изобретения к компенсированному асинхронному двигателю. В этом случае имеются:

1, 2, 3 первичная обмотка на статоре; 4, 5, 15 регулирующая (компенсирующая) обмотка на статоре, соединеная со столькими щетками на коллекторе, сколько фаз имеет обмотка; 16, 17, 18... рабочие пластины коллектора, соединенные с тремя фазами вторичной рабочей обмотки 19, 20, 21, другие концы которой присоединены к контактным кольцам 22, 23, 24, к которым присоединен пусковой реостат 25.

Предлагаемое изобретение может быть применено также и к однофазным двигателям.

ПРЕДМЕТ ПАТЕНТА, Устройство коллектора и щеток для коллекторных машин переменного тока, характеризующееся тем, что а) вращающийся коллектор имеет равномерно распределенные по окружности рабочие пластины, соединенные с отдельными фазами многофазной обмотки ротора, и нерабочие пластины, вставленные в равном числе между рабочими пластинами и не соединенные с обмоткой, и б) неподвижные щетки, равномерно распределенные по окружности коллектора, соединены с отдельными секциями многофазной замкнутой обмотки статора.