CS199397B1 - Zapojeni přívodů kartáčů a-nebo spojek mezi kartáči elektrických strojů s komutátorem - Google Patents

Description

Vynález-se týká zapojeni přívodů kartáčů a/nebo spojek mezi kartáči elektrických strojů s komutátorem·

Současná zapojeni sběradel elektrických strojů s komutátorem ee z konstrukčního a technologického hlediska vyznačuji co nejjednodušším uspořádáním, přičemž pouze ve zvláštních případech se kromš zabezpečeni správné funkce 'sběradel jako přístroje pro převod proudu ze statoru ua rotor elektrického stroje dbá ještě na kompenzaci nežádoucí magnetomotorické síly spojek mezi sběradly téže polarity u čtyř a vloepólových elektrických strojů.

U známých řešeni zapojeni sběradel elektrických strojů s komutátorem však není dosud v žádném konkrétním případě uvažována kompeuzaoe axiální magnetomotorické sily přívodů připojující kartáče ke svorkovnici elektriokáho stroje. Přestože jde jen o část závitu, to jest o jednu polovinu p-závltu u 2p-polového stroje, je třeba říci, že touto částí závitu protéká plný proud kotvy stroje, který může činit řadové desítky, v méně příznivých případech i tisíce ampérů podle velikosti stroje. Tato parazitní axiální megnetomotorické sila vyvolává ve stroji axiální magnetický tok, který se zpravidla uzavírá přes hřídel, ložiska, štíty a kostru stroje. Tímto magnetickým tokem trpí zejména valivá ložiska elektrického stroje, ve kterých se za rotace indukují vířivé proudy, způsobující přídevmé ztráty a zvýšené Otepleni ložisek, které může v extrémních případech vést 1 k havárii ložisek a tim i celého stroje. Kromě toho se zmagnetované ložiska více zanášej!

199 397

199 397 kovovými nečistotami, což má za následek zvýšené třeni v ložiskách a patrně i zkráceni životnosti ložisek·

Tyto nevýhody jaou u zapojeni přívodů kartáčů a/nebo spjek mezi kartáči elaktrickýoh strojů s komutátorem podle vynálezu odstraněny tim, že součet součinů délky tangenciálních úseků přívodů a/nebo tangenciálníoh úseků spojek vedených v jednom smyslu kolem osy atroje a počtu kartáčů napojených na odpovídajíoí tangenciální úsek přívodů a/nebo na odpovídající tangenciální úsek spojek se rovná součtu délky tengenciálnloh úseků přívodů a/nebo tangenoiálniob úseků spojek vedených v opačném smyslu kolem osy stroja a ρ oč tu kartáčů napojených na odpovídajíoí tangenciální úsek přívodů a/nebo na odpovídající tangenciální úsek spojek·

Zapojeni tangenciálních úseků přívodů kartáčů a/nebo tangenciálních úseků spojek mezi kartáči podle vynálezu zaručuje úplnou kompenzaci aoiálni magnetomotorioké sily ve stroji vyvolané proudem procházejícím přívody a/nebo spojkami od svorkovnice stroje ke kartáčům· Odstraněním parazitních účinků axiálního magnetického toku vybuzovaného axiální magnetomotoriokou silou se prokazatelně zlepši funkční vlastnosti a provozní životnost elektrických strojů β komutátorem·

Na připojených výkresech je znázorněno zapojení přívodů kartáčů a/nebo spojek mezi kartáči elektrických strojů β komutátorem podle vynálezu, přičemž na obr· 1 je znázorněno sohéma zapojeni přívodů kartáčů dvoupólovóho elektrického stroje β komutátorem, na obr· 2 je znázorněno schéma možného zapojeni kartáčů ěestipólového elektrického-stroje s komutátorem, na obr· J je znázorněno sohéma jiného možného zapojeni kartáčů ěestipólového elektrického stroje s komutátorem, na obr* 4 je znázorněno schéma možného zapojeni kartáčů čtyřpolového elektrického stroje s komutátorem, na obr· 5 je znázorněno sohéma možného zapojeni osmipólovéhe elektrického stroje s komutátorem, a na obr· 6 je znázorněno sohéma jiného možného zapojeni kartáčů osmipólového elektrického stroje a komutátorem·

Zapojeni přívodů g kartáčů £ a/nebo spojek £ mezi kartáči 1 elektrických strojů 8 komutátrem podle vynálezu jo u dvoupólovýoh elektrických strojů vytvořeno rozdělením jednoho z přívodů £ na dva samostatná paralelně spojená tangeoiálni úseky £· Jak jo patrno na obr· X je jeden tangenciální úsek £ · Jak je patrno na obr· 1 Je jeden tangenciální úsok £ přívodu 2, vytvořený ve tvaru půlkružnice, veden v jednom smyslu kolem osy stroje a vlastně představuje jednu polovinu závitu - N/2, a druhý tangenciální úsek £ přívodu 2» vytvořený rovněž vo tvaru půlkružnieo a rovněž představujlol jednu polovinu závitu - N/2, je veden kolem osy stroje v opačném smyslu· Oba tangenciální úseky £ přívodu 2 vytváří v sestaveném stavu uzavřený obrazec, který je souměrný vůči axiální rovině £· Při napájení kotvy stroje za svorkovnice Z prostřednietvim kartáčů 1 se proud rozdělí rovnoměrně mezi oba tangenciální úseky £ přívodu 2· Při průchodu proudu oběma tangenciálními úseky £ přívodu 2 vznikají axiální magnetomotorioké elly, které jsou vlast ně stejně velká, avšak v důsledku provedeného zapojeni a prostorového uspořádáni obou

199 397 tengenciálních úseků 4 přívodu 2 navzájem opačné, takže výsledná axiální magnetomotorická síla celého zapojení dvoupólového elektr· stroje s komutátorem podle vynálezu je nulová· Rředpokládáme-li tedy, že když ze svorkovnice 2 protéká ke kartáčům 1 proud I, bude v případě rozděleného přívodu g protéká v každém z obou tangenciálních úseků 4 přívodu 2 polovina proudu - 1/2 a pro celkovou bilancí vzniklé axiální magnetomotorické síly tangenciálních úseků 4 přívodů 2 bude tedy platit

U víoepólovýoh elektrických strojů je možné zvolit více variant zapojení kartáčů χ a/nebo spojek 3 mezi kartáči χ podle vynálezu při zaručeni podmínky kompenzace axiální magnetomotorické síly přívodů g proudu od svorkovnice 2 ^® kartáčům X a tím i kompenzace axiálního magnetického toku· Jednu z možných variant zapojení kartáčů χ šsstipólového elektrického stroje s komutátorem představuje schéma zapojení znázorněné na obr· 2, kde každý kartáč χ je připojen ke svorkovnici 2 přímo pomocí samostatné větve přívodu 2» přičemž ke kartáči X nejvíce vzdálenému od svorkovnice 2 3® P^ro zachování principu zapojení podle vynálezu jeho vlastní větev přívodu g ještě dále rozdělena na dva samostatné paralelně spojené tangenciální úseky 4 přívodu g_t které jsou úrovedeny stejným způsobem jako u dvoupólového elektrického stroje znázorněného na obr. 1· To znamená, že v každém z tangenciálních úseků 4 přívodu g k nejvíce vzdálenému kartáči X od svorkovnice 2 protéká poloviční proud oproti jiným nerozděleným větvím ostatních přívodů g· Budemeli i v tomto případě, stejně jako v případě předcházejícím, předpokládat celkový napájecí protud jako proud I, bude v každé větvi samostatně napájejících jednotlivé kartáče X protékat proud 1/3 a v každém z obou tangenciálních úseků 4 přívodu g ke kartáči χ nejvíce vzdálenému od svorkovnice 2 bude protékat proud o hodnotě 1/6· Pro celkovou bilanci axiálních magnetomotoriokých sil přívodů g proudu ke kartáčům χ podle zapojení na obr· je nutno brát v úvahu rozmístěni kartáčů X vzhledem ke svorkovnici 2 elektrického stroje, podle něhož budou tangenciální úseky 4 přívodů g tvořit určitou část závitu vzhledem o obvodu stroje·

Podle zapojení kartáčů χ znázorněného na obr· 2 bude platit následující bilance axiálních magnetomotoriokých sil

Další z možných variant zapojeni kartáčů χ šestipólového elektrického stroje s komutátorem představuje schéma zapojení znázorněné na obr· 3, kde připojení kartáčů X ke svorkovnici 2 3® provedeno přívody g v kombinaci se spojkami 3, přičemž přívody g jsou vedeny ke kartáčům χ umístěným njeblíže ke svorkovnici 2 ^{a n}í® jsou potom podle polarity připojeny zbývající kartáče X pomocí spojek 3· U tohoto typu zapojení je třeba brát zřetel na optimální dimenzování vodičů přívodů g i spojek 3 podle skutečného proudového zatížení, Charakteristickým znakem tohoto typu zapojení je stejně jako u předchozích výěe popsaných zapojení rozděleni jednoho z přívodů g přímo ze svorkovnice 2 na dva samosta né paralelně spojené tangenciální úseky 4 přívodu g vedené ke dvěma

199 397 kartáčům X stejné polarity umístěným blízko svorkovnice 2· Třetí, poslední kartáč X téže polarity uvažovaného šestipólového elektrického stroje s komutátorem, je pro zachování principu kompenzace axiálních magnetomotorickýoh sil přívodů £ kartáčů χ a/nebo spojek £ mezi kartáči X připojen dvěma samostatnými paralelně spojenými tangenciálními úseky £ spojek £ současně k oběma předchozím kartáčům χ. Zapojeni kartáčů χ opačné polarity je provedeno jednoduchým způsobem, a to tak, že ke kartáči X nejblíže umístěnému ke svorkovnici 2 de přiveden přívod £ ze svorkovnice £ a k němu jsou prostřednictvím samostatných paralelně spojených tangenciálních úseků £ spojek £ připojeny oba zbývající kartáče X téže polarity· Podle rozmístění kartáčů χ vzhledem ke svorkovnici £ stroje, podle něhož tvoří tangenciální úseky £ přívodů £ a/nebo tangenciální úseky £ spojek £ určitou část závitu vzhledem k obvodu kotvy stroje a podle skutečného proudového rozložení, můžeme pro zapojení znázorněné na obr* 3 napsat pro celkovou bilanoi axiálních magnetorno toriokých sil ? · i ♦ ! · έ ♦ ? · Γ § · I - I · ž - ? · j « °·

V praxi se ve většině případů uplatňuji taková zapojení kartáčů χ, jak jsou znázorněny na obr· 4, 5 a 6. Charakteristickým znakem tohoto typu zapojení je připojeni kartáčů χ umístěných nejblíže ke svorkovnioi £ prostřednictvím přívodů £ a k těmto kartáčům χ jsou potom podle polarity připojeny zbývající kartáče X prostřednictvím spojek £·

I zde je třeba podle uvažované varianty zapojeni dbát na správné dimenzování vodičů přívodů £ i spojek £ podle skutečného proudového rozloženi· Pro zaúojenl kartáčů χ čtyřpólového elektrického stroje s komutátorem znázorněné na obr· 4 platí při zaohování principu kompenzace axiálních magnetomotoriokýoh sil následující vztah j .i ♦ | . j - j . } - j . í . o.

Pro první z možných variant zapojení kartáčů χ osmipolového elektrického stroje s komutátorem, znázorněnou na obr· £ platí pro bilanoi magne tom o toriokých sil ·| - I -i- i- * o

Pro druhou z možnýoh variant zapojení kartáčů χ osmipolového elektrického stroje β komutátorem znázorněnou na obr. 6 platí pro bilanci axiální magnotomotorických sil

Z uvedených příkladů zapojení je zřejmé, že lze nalézt více možností zapojeni kartáčů χ elektrických strojů s komutátorem splňujících podmínku naznačených zapojení podle vynálezu, a to jest dosaženi kompenzace axiálních magnetomotorických sil přívodů £ proudu ke kartáčům χ a/nebo spojek £ mezi kartáči X, a tím i odstranění parazitního axiálního magnetického toku.

Claims (2)

1. Zapojeni přívodů kartáčů a/nebo spojek mezi kartáči elektrických strojů s komutátorem, vyznačující se tím, že součet součinů délky tangenciálních úseků (4) přívodů (2) a/nebo tangenciálních úseků (5) spojek (3) vedených v jednom smyslu kolem osy stroje a počtu kartáčů (1) napojených na odpovídající tangenciální úsek (4) přívodů (2) a/nebo na odpovídající tangenciální úsek (5) spojek (3) se rovná součtu součinů délky tangenciálních úseků (4) přívodů (2) a/nebo tangenciálních úseků <5) spojek (3) vedených v opačném smyslu kolem osy stroje a počtu kartáčů (1) napojených na odpovídající tangenciální úsek (4) přívodů (2) a/nebo na odpovídající tangenciální úsek (5) spojek (3).

2· Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že tangenciální úseky (4) přívodů (2) a/nebo tangenciální úseky (5) spojek (3) jsou provedeny souměrně vůči jedné axiální rovině (6).