CS217626B1 - Bezkolektorový elektromotor se sériovou charakteristikou - Google Patents

Description

Vynález řeší bezkolektorový elektromotor se sériovou charakteristikou.

Stávající sériové elektromotory mají značné nevýhody. Jejich největší nevýhodou je nutná pravidelná údržba kolektoru, spojená s včasnou výměnou uhlíků a pravidelným čištěním vnitřního prostoru motoru od vodivého prachu z opotřebovaných uhlíků. Přes tuto péči dochází často ke zkratům, jak mezi lamelami kolektoru, tak i proti kostře motoru. Nedokonalý styk uhlíků na kolektoru, nebo i poměrně malá jejich znečištění, mají za následek vždy jejich zvýšené opalování, které je nutno odstraniti, při větším rozsahu přesoustružením kolektoru. Samotný kolektor pak vyžaduje značnou spotřebu mědi. Dále není možné připojovati tyto motory, hlavně při potřebě vysokého výkonu na vysoká napětí, pro nebezpečí proražení izolací jednotlivých lamel mezi sebou a je-li nutno použití vyššího napětí, je nutno kolektor provésti s vysokým počtem lamel. Dále vyžadují tyto motory mnohastupňové rozběhové odpory. Je-li těchto motorů použito v trakci, je to vysoká spotřeba elektrické energie, pří častém rozbíhání strávená těmito odpory. Při použití v trakci je nutné dokonalé utěsnění vnitřního prostoru motoru, nebot vniknutí i malé vlhkosti, znamená jeho poškození.

Vynález tyto nevýhody odstraňuje a přibližuje bezkolektorový elektromotor se sériovou charakteristikou, v provozu běžnému asynchronnímu motoru svojí spolehlivostí, přičemž jeho podstata spočívá v tom, že statorové sekce vinutí jsou připojeny přes výkonové tyristory ke svorkám napájecího napětí, kde v čele motoru je pevně uchyceno jádro primárního obvodu buzení, opatřené vinutím primární cívky, proti kterému je na hřídeli kotvy upevněno protilehlé jádro opatřené vinutím sekundární cívky, ke kterému jsou přes polovodičový usměrňovač buzení umístěném také na hřídeli kotvy připojeny budicí cívky kotvy, a kde na téže hřídeli kotvy je upevněn držák s klemou jádra řídicího vnějšího obvodu, opatřenou izolační vložkou, na které je uložena klema jádra řídicího vnitrního obvodu, přičemž jádra primárních vinutí jsou opatřena primárními vinutími cívek řídicího obvodu a jádra sekundárních vinutí jsou opatřena sekundárními vinutími cívek, jež jsou jedním spojeným pólem připojeny přes předřadný odpor k jedné svorce napájecího napětí a druhými póly přes polovodičové usměrňovače a přepínač směru otáčení k řídicím elektrodám výkonových tyristorů, kde transformátor připojený primárním vinutím ke svorkám napájecího napětí je připojen se217626 kundárním vinutím k primárnímu vinutí cívek a kde proudový transformátor zapojený primárním vinutím sériově v jedné svorce napájecího napětí je sekundárním vinutím připojen k vinutí primární cívky buzení. Statorové sekce vinutí jsou výhodně rozděleny na několik skupin pro přepínání jak v sérii, tak i jednotlivě paralelně, nebo částečně v séirli a částečně paralelně. Jádro primárního obvodu buzení může být samostatnou částí obvodu statoru, zatímco protilehlé Jádro, opatřené vinutím sekundární cívky, je uloženo na hřídeli kotvy radiálně.

Vyšší účinek vynálezu lze spatřovati v tom, že provozní spolehlivostí se přibližuje asynchronnímu motoru, odstraňuje použití rozběhových odporů, lze jej zhotoviti i na vysoká napětí, je úspora značné váhy mědi na kolektor, odpadá údržba kartáčů, vykazuje značnou úsporu elektrické energie strávenou na odporech, lze jej beze změny v konstrukci pouhým přepojením, napájeti jak jednofázovým napětím, při použití v trakci, tak i třífázovým napětím při použití v průmyslu, nevyžaduje žádné zvláštní údržby.

Příkladné provedení vynálezu je schematicky znázorněno na výkresech, kde na obr. 1, jsou znázorněny statorové sekce vinutí s výkonovými tyrístory a budicími cívkami kotvy, na obr. 2 pak budicí transformátor s rozvinutou kotvou, řídicími obvody i statorovým vinutím, na obr. 3 boční pohled i řez řídicími obvody, na obr. 4 elektrické schéma zapojení celého motoru.

Na obr. 1 je znázorněno vinutí jednotlivých statorových sekcí 1, 2, 3 s výkonovými tyrístory 6, 7, 8 s bočním pohledem na kotvu 4 s pólovými nástavci 5, s cívkami 15 budicího vinutí kotvy. Statorové sekce jsou znázorněny v prostorovém uspořádání. Na obr. 2, je znázorněno uspořádání jednak primárního jádra 10 buzení s vinutím primární cívky 11 buzení, uložené v čele motoru 9 a protilehlé jádro 12, s vinutím sekundární cívky 13 buzení. Dále je na hřídeli kotvy 16 znázorněna rozvinutá kotva 4 s pólovými nástavci 5 a budicími cívkami 15 kotvy a držákem 23. Následuje rozvinutá rovina primárních řídicích obvodů s primárními jádry 17, 19, 21 a primárním vinutím cívek 18, 20, 22 řízení a jejich sekundární část, složená ze sekundárních jader 31, 33, 35 s vinutím sekundárních cívek 32, 34, 36 řízení, kteréžto části jsou i na obr. 3, kde je znázorněn pohled z boku, jak na primární jádra 17, 19, řízení s vinutím primárních cívek 18, 20, řízení a držákem 23 a uspořádání v řezu A — A v bodu, kdy jádro 17 primárního obvodu řízení s vinutím primární cívky 18 řízení je přes vnější klemu 24 a vnitřní klemu 26 sklemováno se sekundárním jádrem 31 řízení se sekundárním vinutím cívky 32 řízení. Na obr. 4 je celkové elektrické schéma zapojení motoru. Při zapnutí proudu do svorek napájecího napětí je zapojen transformátor 28, jehož sekundární vinutí je připojeno na vinutí primárních cívek 18, 20, řízení. Současně začne protékati z počátku velmi malý proud přes primární vinutí proudového transformátoru 40, jehož sekundární vinutí napájí vinutí primární cívky 11 buzení s primárním jádrem 10 buzení, jež je uloženo v čele motoru 9. Elektromagnetický tok tohoto jádra se uzavře přes protilehlé jádro 12 buzení, jež je upevněno na hřídeli kotvy 16. Z vinutí sekundární cívky 13 buzení se indukované napětí usměrní v polovodičových usměrňovačích 14, také uložených na kotvě 4 a tímto usměrněným napětím jsou napájeny budicí cívky kotvy 15. Proudový transformátor 40 napájí tedy elektromagnetický obvod buzení, tvořený pevným primárním jádrem 11 a rotačním sekundárním jádrem 12, jež spolu tvoří elektromagnetický obvod transformátoru pro napájení budících cívek 15 kotvy. Vinutí primárních cívek 18, 20, 22 řízení jsou pod stálým napětím a v jejich jádrech 17, 19, 21 protéká neustále elektromagnetický tok. Klemy 24 a 26 jader řízení pak uzavírají dle polohy držáku 23, jímž jsou unášeny, elektromagnetický tok primárního jádra 17 řízení se sekundárním jádrem 31 řízení a napětí indukované ve vinutí sekundární cívky 32 řízení usměrněné polovodičovým usměrňovačem 37 dodá dle polohy přepínače 30 směru otáčení kladný náboj na řídicí elektrodu výkonového tyristoru 6, který uveden do stavu vodivosti, sepne obvod statorové sekce 1. Proud procházející statorovou sekcí ovlivní přímo proud v proudovém transformátoru 40 napětí na sekundárním jeho vinutí bude úměrné protékajícímu proudu v jeho primárním vinutí a toto zvýšené napětí ovlivní proud protékající primární cívkou 11 buzení a tím i sekundární cívkou 13 buzení a tím i po usměrnění proud v budicích cívkách 15 kotvy. V případě, že je tento motor připojen na nízké napětí, odpadá proudový transformátor 40 a jeden pól napájecího napětí je veden přímo přes primární cívku 11 buzení. Sepnutím statorové sekce vinutí 1 a vlivem elektromagnetických sil této sekce a buzených pólových nástavců 5 kotvy dojde k pootočení kotvy 4 a tím i držáku 23 a klem 24 a 26 jader řízení, tyto opustí elektromagnetické pole jader 17 a 31 řízení a uzavřou elektromagnetické pole další dvojice jader 19 a 33 řízení. Pootočením kotvy 4 přestane se indukovat ve vinutí sekundární cívky 32 řízení napětí, neboť klfemy 24 a 26 jader řízení již její elektromagnetický tok neuzavírají s primárním jádrem 17 řízení, a tím dojde ke ztrátě kladného náboje na řídicí elektrodě výkonového tyristoru 6 a tento v následující půlvlně přejde do stavu závěrného, čímž přeruší tok proudu ve statorové sekci 1. V tomto bodu je však již uzavřen elektromagnetický tok primárního jádra 19 řízení se sekundárním jádrem 33 řízení a indukované napětí na vinutí sekundární cívky 34 řízení, usměrněné polovodičovým usměrňovačem 38, přivede kladný náboj opět přes přepínač 30 směru otáčení na řídicí elektrodu výkonového tyristoru 7, který uveden do stavu vodivosti, sepne obvod statorové sekce 2, kde opět vlivem elektromagnetických sil této statorové sekce 2 a buzených pólových nástavců 5 kotvy dojde k opětnému pootočení kotvy 4. Tento děj se stále opakuje. Předřadný odpor 29 je v jednofázovém zapojení zapojen na společné svorce napájecího napětí. Při třífázovém napájení je nutno jej připojiti pro vinutí každé sekundární cívky řízení a výkonový tyristor zvláště. Statorové sekce vinutí 1, 2, 3 jsou každá provedena z několika skupin vinutí a jejích přepínáním jak v sérii nebo částečně v sérii a částečně paralelně, nebo paralelně, lze vyloučili rozběhové odpory. Také elektromagnetický obvod buzení, složený z primárního jádra 10 a vinutí primární cívky 11 buzení a sekundárního jádra 12 buzení s vinutím sekundární cívky 13 buzení lze provésti radiálně.

Claims (3)

1. Bezkolektorový elektromotor se sériovou charakteristikou, vyznačený tím, že statorové sekce vinutí (1, 2, 3] jsou připojeny přes výkonové tyristory (6, 7, 8) ke svorkám napájecího napětí, kde v čele motoru (9) je pevně uchyceno jádro (10] primárního obvodu buzení opatřené vinutím primární cívky (11), proti kterému je na hřídeli kotvy (16) upevněno protilehlé jádro (12) opatřené vinutím sekundární cívky (13), ke kterému jsou přes polovodičový usměrňovač (14) buzení, umístěném také na hřídeli kotvy (16), připojeny budicí cívky (15) kotvy a kde na téže hřídeli kotvy (16) je upevněn držák (23) s klemou jádra (24) řídicího vnějšího obvodu, opatřenou izolační vložkou (25), na které je uložena klema jádra (26) řídicího vnitřního obvodu, přičemž jádra (17, 19, 21) primárních vinutí jsou opatřena primárními vinutími cívek (18, 20, 22] řídicího obvodu a jádra (31, 33, 35) sekundárních vinutí jsou opatřena sekundárními vinutími cívek (32, 34, 36), jež jsou jedním spojeným pólem připojeny přes předřadný odpor (29) k jedné svorce napájecího naY N A l E z u pěti a druhými póly přes polovodičové usměrňovače (37, 38, 39 j a přepínač (30) směru otáčení k řídicím elektrodám výkonových tyristorů (6, 7, 8), kde transformátor (28), připojený primárním vinutím ke svorkám napájecího napětí, je připojen sekundárním vinutím k primárnímu vinutí cívek (18, 20, 22) a kde proudový transformátor (40) zapojený primárním vinutím sériově v jedné svorce napájecího napětí, je sekundárním vinutím připojen k vinutí primární cívky (11) buzení.

2. Bezkolektorový elektromotor se sériovou charakteristikou podle bodu 1 vyznačený tím, že statorové sekce vinutí (1, 2, 3) jsou rozděleny na několik skupin, pro přepínání jak v sérii, tak jednotlivě paralelně, nebo částečně v sérii a částečně paralelně.

3. Bezkolektorový elektromotor se sériovou charakteristikou podle bodu 1 vyznačený tím, že jádro (10) primárního obvodu buzení (lij je samostatnou částí obvodu statoru (27), zatímco protilehlé jádro (12), opatřené vinutím sekundární cívky (13), je uloženo na hřídeli kotvy (16) radiálně.