SU1138896A1 - Электрическа машина посто нного тока - Google Patents

Abstract

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержаща  разъемную магнитную станину, главные и добавочные полюса, включенные в цепь  кор  компенсационную обмотку и обмотку i возбуждени , выполненные в виде групп катушек из ферромагнитных и неферромагнитных полосовых проводников, обхватыванлцих магнитную станину, отличающа с  тем, что, с целью повьшени  перегрузочной способности и коммутационной надежностипутем расширени  зоны компенсации реакции  кор , компенсационна  обмотка выполнена распределенной по полюсной дуге и состоит из трех частей, средн   из которых  вл етс  ферромагнитной , две крайние  вл ютс  неферромагнитными , например медными,, обмотка возбуждени  выполнена из двух проводников, ферромагнитного и неферромагнитного, и намотана совместно с крайними част ми компенсат ционной обмотки в виде тройной спирали , при этом сердечники добавочных 9 полюсов выполнены в виде продольных (Л ферромагнитных стержней, укрепленных на внутренней стороне магнитной, с станины, а их катушки образованы продолжением витков крайних частей компенсационной обмотки.

Description

CAD

00

эо со

Од

Изобретение относитс  к электро (машиностроению и может быть использовано при производстве электрически машин посто нного тока средней и большой мощности.

Известны электрические машины посто нного тока, содержащие разъемную магнитную станину, главные полюса и катутпки возбуждени , вьтолненные из меди и охватьшающие магнитную станину подобно обмотке кольцевого  кор  СО

Недостаток таких машин - ограни .ченна  область их применени , что св зано с невозможностью размещени  в междуполюсном пространстве, зан том . катушками обмотки возбуждени , добавочных полюсов.

Наиболее близкой к изобретению  вл етс  электрическа  машина посто нного тока, в которой охватывающие магнитную станину катушки кроме катушек возбуткдени  включают в себ  части,  вл ющиес  компенсационной обмоткой и обмоткой добавочных полюсов . В дределах каждого полюсного делени  размещена следовательно, не одна катушка, а группа катушек, принадлежащих различным обмоткам, при этом все катушки выполнены из чередующихс  ферромагнитных и неферромагнитных , например медных, полосовых проводников. Магнитный поток проходит непосредственно по ферромагнитным токонесущим сло м катушек. Благодар  этому в машине достигаетс  существенное снижение расхода активных материалов и уменьшение габаритов при одновременном повьш1ении перегрузочной способности и коммутационной надежности, что обеспечиваетс  благодар  применению компенсационной обмотки и добавочных полюсов 2} .

Однако применение компенсационной обмотки не обеспечивает возможного максимума перегрузочной способности и коммутационной надежности известной машины, так как наличие компенсационной обмотки не приводит к полной компенсации реакции  кор . Э.то св зано с сосредоточенным характером компенсационной обмотки, котора  вьтолнена в виде катушки, размещенной в зазоре между двум  катушками возбуждени . Сосредоточенна  компенсационна  обмотка и равномерно распределенна  обмотка  кор  при любой

нагрузке машины дают различное распределение ВДС на полюсном делении и, следовательно, принципиально не могут быть полностью скомпенсированы Это приводит к искажению формы главного пол  возбуждени  и повьш1ению напр жени  между коллекторными пластиками , что ведет к снижению пере-, грузочной способности и коммутационной надежности мапшны. Эти же показатели машины-прототипа ухудшаютс  вследствие более сильного, чем в обычной конструкции машины посто нного тока, насьш1ени  добавочных полюсов, сердечники которых  вл ютс  совмещенными обмотками-магнитопроводами. При перегрузках ток . кор  и обмотки добавочных полюсов возрастают, при этом рост насыщени  добавочного полюса определ етс  не только увеличением магнитного потока полюса, но и ростом тока в ферромагнитных проводниках его катушки, образующих сердечник. Рост магнитного потока полюса отстает от ростатока, при значительных перегрузках добавочные полюса не создают требуемого коммутирующего пол . .

Цель изобретени  - повьш1ение перегрузочной способности и коммутационной надежности машины.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в электрической машине посто нного тока, содержащей разъемную магнитную станину, главные и добавочные полюса, включенные в цепь  кор  компенсационную обмотку и обмотку возбуждени  , выполненные в виде групп катушек из ферромагнитных и неферромагнитных полосовых проводников, обхватывающих магнитную станину, компенсационна  обмотка выполнена распределенной по полюсной дуге и соетоит из трех частей, средн   из .которых  вл етс  ферромагнитной, две крайние  вл ютс  неферромагнитными, например медными, обмотка возбуждени  выполнена из двух проводников, ферромагнитного и неферромагнитного, и намотана совместно с крайними част ми компенсационной обмотки в виде Тройной спирали, при зтом сердечники добавочных полюсов вьшолнены в виде продольных ферромагнитных стержней, укрепленных на внутренней стороне магнитной станины, а их катушки образованы продолжением витков крайних частей компенсационной обмотки. На фиг. 1 показаны главный полюс машины и сегментньй участок кор ; на фиг. 2 - схема распределени  токов в катушках главного полюса; на фиг. 3 - кривые распределени  МДС компенсационной обмотки и  кор  на двойном полюсном делении дл  электри ческой машины предлагаемой конструкции; на фиг, 4 - то же, дл  машиныпрототипа . Электрическа  машина содержит  корь 1, магнитную станину 2 и охватывающие ее подобно обмоткам кольцевого типа группы катушек, одна из которых показана на фиг. 1. Штриховы ми лини ми указаны начала следующих групп катушек, число которых в маши не равно полюсов, так как каж да  из групп катушек  вл етс  главны полюсом. Кажда  группа состоит из трех катушек: средней катушки 3 и двух крайних 4. Катушка 3 выполнена из ферромагнитного проводника и  вл  етс  средней, частью компенсационной обмотки. Две.крайние части этой обмотки вход т в состав катушек 4« кажда  из которых подразделена на различные по составу проводников участки 5 и 6. Участки 5 катушек 4 включают в.себ  витки 7 компенсационной обмотки, выполненные из медно го полосового проводника, а также витки 8 и 9 обмотки возбуждени , выполненные соответственно из ферро магнитного и неферромагнитного проводников . Дл  совмещени  в одном объеме крайних частей компенсационн обмотки и обмотки возбуждени  участ ки 5 катушек 4 получены путем совместной намотки полосовых проводни ков 7 - 9 в виде тройной спирали. Участки 6 катушек 4  вл ютс  про должением витков 7 крайних частей компенсационной обмотки, которые об разуют катушки добавочных полюсов. Сердечники добавочных полюсов 10 вы полнены в виде продольных стержней, закрепленных на внутренней стороне магнитной станины 2. Сердечниками главных полюсов  вл етс  при этом совокупность ферромагнитных проводНИКОВ обмотки возбуждени  и компенсационной обмотки. Сечени  ферромаг нитного проводника средней части 3 компенсационной обмотки и медного проводника 7 ее крайних частей долж ны быть согласованы так, чтобы линейна  нагрузка компенсационной обмотки была посто нной, что с учетом большей допустимой плотности тока в медных проводниках 7 обеспечиваетс  при менйшей их толщине по сравнению с ферромагнитными проводниками средней части 3 компенсационной обмотки . С целью повьш1ени  использовани  системы возбуждени   корь 1 электрической машины и добавочные полюса 10 могут быть выполнены большей, чем магнитна  станина 2, длины на величину , равную удвоенной высоте проводников обмоток возбуждени  и компенсационной (фиг. 1). На фиг. 2 все части главного полюса показаны схематически . Плюсами и минусами в кружках указаны направлени  токов в катушках , полюсное деление обозначено С . Якорь 1 машины может иметь любую из известных конструкций. Машина работает следующим образом. При протекании посто нного тока по обмотке возбуждени  создаетс  главное поле возбуждени , кривые НДС которого ( ) и индукции (В) показаны на .фиг. 3. Взаимодейству  с током  кор  1 машины, главное поле создает вращающий электромагнитный момент. Одновременно ток  кор , создает поле реакции  кор  (фиг. 3, крива  F,,) , а тот же ток, протека  по компенсационной обмотке, создает поле, крива  МДС которого обозначена (фиг. 3) символом F . Дл  комп енсаций реакции  кор  в пределах главного полю . - Ь, са шириной о f характер изменени  пол  F. 0 должен быть линейным. Это достигаетс  посто нством линейной нагрузки распределенной компенсационной обмотки на полюсной дуге Ьр.При . обеспечении равенства линейных нагрузок компенсационной обмотки и обмотки  кор  реакции  кор  на полюсной дуге bfj полностью компенсируетс . За пределами полюсной дуги, где размещены участки 6 катушки 4,  вл ющиес  продолжением витков компенсат ционной обмотки и образун цие катушки добавочных полюсов, линейна  нагрузка резко возрастает. Это  вл етс  следствием тока, что витки медного проводника располагаютс  здесь р дом, а не чередуютс  с проводниками обмотки возбуждени , как это имеет место на участках 5 катушки 4. При этом в части междуполюсного окна, npmejкакщей к сердечнику добавочного полюса 10, образуетс  избыточна  МДС компенсационной обмотки (фиг. 3,) Она  вл етс  избыточной по отношению к подлежащей компенсации МДС реакции  кор  в зоне добавочного полюса, поэтому она создает коммутирующее поле этого полюса..В результате достигаетс  полна  компенсаци  реакции  кор  на полюсном делении и оптимальное распределение пол  возбуждени  и добавочных полюсов.

По отношению, к прототипу, кривые распределени  ОДС и индукции которого представлены на фиг. 4, достигаетс  устранение искажений главного пол  реакцией  кор  при перегрузках. Как следует из этих кривых степень искажений по меньшей мере пропорциональна перегрузке машины, т.е. индукци  под одним краем полюса может превышать индукцию под другим его краем в 2-3 и более раз. Известно , что максимальное напр жение между коллекторными пластинами, определ ющее перегрузочную способность и коммутационную надежность машины, пропорциональНо коэффициенту искажени  главного пол . Следовательно,

в предлагаемой конструкции дл  ма ,шин с резко переменной нагрузкой этот показатель улучшаетс  по крайней мере в 2-3 раза.

Преимущества в части перегрузочной способности и коммутационной надежности машины обусловлены также наличием в предлагаемой конструкции нетокопроводного сердечника добавочного полюса, вместо токонесущего сердечника в известной машине. Эксг периментальные исследовани , проведенные на модели добавочного полюса известной машины, показали, что при 2,5-кратной перегрузке магнитна  проницаемость токонесущего сердечника снижаетс  из-за насыщени  полем .собственного тока на 20-30%, что вызывает уменьшение потока добавочного полюса и неполную компенсацию реактивной ЭДС коммутируемой секции  кор . В предлагаемой конструкции этот недостаток полностью устранен.

Таким образом, перегрузочна  способность и коммутационна  надежность предлагаемой машины существенно повышаютс .

ФигЛ

1138896

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащая разъемную магнитную станину, главные и добавочные полюса, включенные в цепь якоря компенсационную обмотку и обмотку

   I возбуждения, выполненные в виде групп катушек из ферромагнитных и неферромагнитных полосовых проводников, обхватывающих магнитную станину, отличающаяся тем, что, с целью повышения перегрузочной способности и коммутационной надежности· путем расширения зоны компенсации реакции якоря, компенсационная обмотка выполнена распределенной по полюсной дуге и состоит из трех частей, средняя из которых является ферромагнитной, две крайние являются неферромагнитными, например медными,, обмотка возбуждения выполнена из двух проводников, ферромагнитного и неферромагнитного, и намотана совместно с крайними частями компенсационной обмотки в виде тройной спирали, при этом сердечники добавочных полюсов выполнены в виде продольных ферромагнитных стержней, укрепленных на внутренней стороне магнитной, станины, а их катушки образованы продолжением витков крайних частей компенсационной обмотки.

   00 со 03

   1 1138896 2