CS221599B1

CS221599B1 - Zařízení k omezení opotřebování kartáčů a komutátoru osmipólového točivého stroje

Info

Publication number: CS221599B1
Application number: CS965881A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Ledr; Otakar Ruzicka
Original assignee: Zdenek Ledr; Otakar Ruzicka
Priority date: 1981-12-22
Filing date: 1981-12-22
Publication date: 1983-04-29

Abstract

Zařízení podle vynálezu se týká atejnosmiěiriných oismipóloÍvých točivých strojů, jejichž kotvy jsou opatřeny paralelním vinutím s ekvipotenciálními spojkami a je vhodné zejména pro stroje. velkých výbolnů. : Zařízení je vytvořeno tak, že ke čtyřem kartáčům kladné polarity i ke čtyřem kartáčům záporné polarity je připojeno osm sekundárních vinutí jedníofázového tríansfoírmátoru, případně dvou jednofázových transformátorů, příp. osmi jednofázových transformátorů tak, že první i druhé sekudární vinutí je svou polaritou připojeno k prvnímu kartáči kladné polarity, zatímco opačnou polaritou je první sekundární vinutí ke čtvrtému kartáči kladné polarity a druhé sekundární vinutí ke druhému kartáči kladné polarity. Třetí i čtvrté sekundární vinutí je svou polaritou připojeno ke třetímu kartáči kladné polarity, zatímco opačnou polaritou je třetí sekundární vinutí připojeno ke druhému kartáči kladné polarity a čtvrté ke čtvrtému kartáči kladné polarity. Všechna sekundární vinutí mají střední vývody, jimiž jsou spojeny s napájecí svorkou kladné polarity. Obdobně jsou zapojeny kartáče záporné polarity. Střední vývody sekundárních vinutí jsou spojeny s napájecí svorkou záporné polarity.

Description

Zařízení podle vynálezu se týká atejnosmiěiriných oismipóloÍvých točivých strojů, jejichž kotvy jsou opatřeny paralelním vinutím s ekvipotenciálními spojkami a je vhodné zejména pro stroje. velkých výbolnů.

: Zařízení je vytvořeno tak, že ke čtyřem kartáčům kladné polarity i ke čtyřem kartáčům záporné polarity je připojeno osm sekundárních vinutí jedníofázového tríansfoírmátoru, případně dvou jednofázových transformátorů, příp. osmi jednofázových transformátorů tak, že první i druhé sekudární vinutí je svou polaritou připojeno k prvnímu kartáči kladné polarity, zatímco opačnou polaritou je první sekundární vinutí ke čtvrtému kartáči kladné polarity a druhé sekundární vinutí ke druhému kartáči kladné polarity. Třetí i čtvrté sekundární vinutí je svou polaritou připojeno ke třetímu kartáči kladné polarity, zatímco opačnou polaritou je třetí sekundární vinutí připojeno ke druhému kartáči kladné polarity a čtvrté ke čtvrtému kartáči kladné polarity. Všechna sekundární vinutí mají střední vývody, jimiž jsou spojeny s napájecí svorkou kladné polarity. Obdobně jsou zapojeny kartáče záporné polarity. Střední vývody sekundárních vinutí jsou spojeny s napájecí svorkou záporné polarity.

221399

Vynález se týká zařízení k omezení opotřebovaných kartáčů a komutátoru stejnosměrného osmipólového točivého stroje, je hož kotva je opatřena paralelním vinutím s ekvipotenciálními spojkami, které je zejména vhodné pro stroje velkých výkonů.

Ze zkušenosti je známo, že kartáče sběrného ústrojí rychle ubývají, klesne-li jimi převáděný proud pod cca 30 % hodnoty jmenovitého proudu stroje. V takovém případě současně dochází i k mimořádnému opotřebování komutátorových lamel.

Je známé zařízení, jímž je možné zmíněným nežádoucím jevům zabránit tak, že se kartáče uměle zatěžují střídavým proudem. Umělé zatížení se provádí pomocí dvou jednofázových transformátorů, které se k napájecímu střídavému jednofázovému napětí připojí samočinně, jakmile stejnosměrný proud stroje klesne pod 30 % jmenovitého proudu. Toto zařízení však potřebuje, aby stroj byl vybaven čtyřmi sběrnými kruhy, tj. dvěma pro póly kladné polarity a dvěma pro póly záporné polarity. Uvedené zařízení je však nevýhodné tím, že je použitelné jen u nově stavěných strojů, kde je se čtyřmi sběrnými kruhy počítáno již při jejich konstrukci.

Omezení opotřebování kartáčů i komutátorů stejnosměrných točivých strojů je možno docílit i jiným známým zařízením, které je však použitelné jen na stejnosměrných šestipólových točivých strojích. Další zařízení je použitelné jen na strojích čtyřpólových.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zařízením k omezení opotřebování kartáčů a komutátoru sejnosměrného osmipólového točivého stroje s paralelním vinutím kotvy a ekvipotenciálními spojkami podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ke čtyřem kartáčům kladné polarity i ke čtyřem kartáčům záporné polarity je připojeno osm sekundárních vinutí jednofázového transformátoru, pří. dvou jednofázových transformátorů, příp. osmi jednofázových transformátorů. Sekundární vinutí jsou s kartáči spojena tak, že první sekundární vinutí je svou polaritou připojeno k prvnímu kartáči kladné polarity, zatímco opačnou polaritou je první sekudární vinutí připojeno ke čtvrtému kartáči kladné polarity a druhé sekundární vinutí ke druhému kartáči kladné polarity. Třetí i čtvrté sekundární vinutí je svou polaritou připojeno ke třetímu kartáči kladné polarity, zatímco opačnou polaritou je třetí sekundární vinutí připojeno ke druhému kartáči kladné polarity a čtvrté sekundární vinutí ke čtvrtému kartáči kladné polarity. Všechna tato čtyři sekundární vinutí jsou opatřena středními vývody, které jsou u prvního a druhého sekundárního vinutí propojeny první spojkou a u třetího a čtvrtého sekundárního vinutí druhou spojkou. Tyto obě spojky jsou spolu spojeny a jsou připojeny k napájecí svorce polarity stejnosměrného osmipólového točivého stroje.

Páté a šesté sekundární vinutí je svou polaritou připojeno k prvnímu kartáči záporné polarity, zatímco opačnou polaritou je páté sekundární vinutí připojeno ke čtvrtému kartáči záporné polarity a šesté sekundární vinutí ke druhému kartáči záporné polarity. Sedmé i osmé sekundární vinutí je svou polaritou připojeno ke třetímu kartáči záporné polarity, zatímco opačnou polaritou je sedmé sekundární vinutí připojeno ke druhému kartáči záporné polarity a osmé sekundární vinutí ke čtvrtému kartáči záporné polarity. Všechna tato čtyři sekundární vinutí jsou opatřena středními vývody, které jsou u pátého a šestého sekundárního vinutí propojeny třetí spojkou a u sedmého· a osmého sekundárního vinutí čtvrtou spojkou. Tyto obě spojky jsou spolu spojeny a připojeny k napájecí svorce záporné polarity stejnosměrného osmipólového točivého stroje.

Zařízení podle vynálezu je jednoduché a spolehlivě omezí opotřebování kartáčů a lamel komutátoru. Nechá se dodatečně použít i na strojích, které jsou vybaveny pouze dvěma sběrnými kruhy.

Příklad provedení zařízení k omezení opotřebování kartáčů a komutátoru stejnosměrného osmipólového točivého stroje podle vynálezu je schematicky znázorněn na výkresu, kde obr. 1 se týká obvodu kartáčů kladné polarity a obr. 2 obvodu kartáčů záporné polarity. Uvedené zařízení může být vytvořeno buď pomocí osmi jednofázových transformátorů, z nichž každý je opatřen jedním sekundárním vinutím, nebo pomocí dvou jednofázových transformátorů, z nichž každý má čtyři sekudární vinutí, příp. i jedním jednofázovým transformátorem a osmi sekundárními vinutími (neznázorněno).

Naznačeno je osm sekundárních vinutí, a to čtyři pro obvod kartáčů kladné polarity a čtyři pro obvod kartáčů záporné polarity. Všechna sekundární vinutí jsou opatřena středními vývody.

Na obr. 1 ke komutátoru 2 přiložen první, druhý, třetí a čtvrtý kartáč 1A, ÍB, 1C, ÍD kladné polarity. Mezi nenaznačenými lamelami komutátoru 2 jsou pro zjednodušení znázorněny pouze čtyři první ekvipotenciální spojky 3A, a to v tom okamžiku, kdy při rotaci kotvy stejnosměrného osmipólového točivého stroje spojují ty lamely komutátoru 2, které leží pod kartáči ÍA, ÍB, 1C, ID kladné polarity. Mezi těmito kartáči ÍA, ÍB, 1C, ID kladné polarity jsou jednotlivě zapojena čtyři sekundární vinutí 4A, 4B, 4C, 4D tak, že první i druhé sekundární vinutí 4A, 4B je svou polaritou m připojeno k prvnímu kartáči ÍA kladné polarity, zatímco opačnou polaritou n je první sekundární vinutí 4A připojeno ke čtvrtému kartáči ID kladné polarity a druhé sekundární vinutí 4B ke druhému kartáči ÍB kladné polarity. Třetí i čtvrté sekundární vinutí 4C, 4D je svou polaritou m připojeno ke třetímu kartáči 1C kladné polarity, zatímco opačnou polaritou β

η je třetí sekundární vinutí 4C připojeno ke druhému kartáči 1B kladné polarity a čtvrté sekundární vinutí 4D ke čtvrtému kartáči ID kladné polarity. Všechna čtyři sekundární vinutí 4A, 4B, 4C, 4D mají střední vývody. U prvního a druhého sekundárního vinutí 4A, 4B jsou střední vývody propojeny první spojkou 5A a u třetího a čtvrtého sekundárního vinutí 4C, 4D druhou spojkou 5B, přičemž obě spojky 5A, 5B jsou spolu spojeny a jsou připojeny k napájecí svorce kladné polarity stejnosměrného osmipólového točivého stroje.

Obdobné uspořádání je na obr. 2, kde ke komutátoru 2 je přiložen první, druhý, třetí a čtvrtý kartáč 1E, 1F, 1G, 1H záporné polarity. Mezi neznázorněnými lamelami komutátoru 2 jsou pro zjednodušení vyznačeny pouze čtyři druhé ekvipotenciální spojky 3B v okamžiku, kdy při rotaci kotvy stejnosměrného osmipólového točivého stroje spojují ty lamely komutátoru 2, jež leží pod kartáči 1E, 1F, 1G, 1H záporné polarity. Mezi těmito kartáči 1E, 1F, 1G, 1H záporné polarity jsou jednotlivě zapojena čtyři sekundární vinutí 4E, 4F, 4G, 4H tak, že páté a šesté sekundární vinutí 4E, 4F je svou polaritou m připojeno k prvnímu kartáči 1E záporné polarity, zatímco opačnou polaritou n je páté sekundární vinutí 4E připojeno ke čtvrtému kartáči 1H záporné polarity a šesté sekundární vinutí 4F ke druhému kartáči 1F záporné polarity. Sedmé i osmé sekundární vinutí 4G, 4H je svou polaritou m připojeno ke třetímu kartáči 1G záporné polarity, zatímco opačnou polaritou n je sedmé sekundární vinutí 4G připojeno ke druhému kartáči 1F, záporné polarity a osmé sekundární vinutí 4H ke čtvrtému kartáči 1H záporné polarity. Všechna otyři sekundární vinutí 4E, 4F, 4G, 4H mají střední vývody. U pátého a šestého sekundárního vinutí 4E, 4F jsou střední vývody propojeny třetí spokou 5C a u sedmého a osmého sekundárního vinutí 4G, 4H čtvrtou spojkou 5D. Zároveň jsou obě spojky 5C, 5D spolu spojeny a připojeny k napájecí svorce záporné polarity stejnosměrného osmipólového točivého stroje.

Funkce zařízení podle vynálezu je následující: stejnosměrný kotevní proud I, vycházející např. u motoru z napájecí svorky kladné polarity, se první a druhou spojkou 5A, 5B dělí na hodnoty ——

Do středního vývodu druhého sekundárního vinutí 4B, jakož i do středního vývodu prvního sekundárního vinutí 4A vstupuje proud o hodnotě —|—

Obě sekundární vinutí 4B, 4A jsou protisměrně protékána proudy ——, takže se jeO jich magnetická napětí navzájem vyruší a jednofázový transformátor, příp. jednofázové transformátory nejsou předmagnetovány stejnosměrným proudem, což je podmínkou jejich správné funkce. Obdobně je tomu i u druhé spojky 5B a u třetího a čtvrtého sekundárního vinutí 4C, 4D. Každý z kartáčů ΙΑ, 1B, 1C, ID kladné polarity je potom zatížen hodnotou —~—, jako tomu je u stejnosměrného osmipólového točivého stroje bez použití vynálezu. Při magnetické symetrii stejnosměrného osmipólového točivého stroje neprochází prvními ekvipotenciálními spojkami 3A žádný stejnosměrný proud. Jakmile bylo při poklesu stejnosměrného kotevního proudu I pod 30 % jmenovité hodnoty neznázorněnou automatikou připojenou primární vinutí jednofázového transformátoru, příp. jednofázových transformátorů, k jednofázové síti nízkého napětí, protéká při dodržení naznačených polarit m, n čtyř sekundárních vinutí 4A, 4B, 4C, 4D přes kartáče ΙΑ, 1B, 1C ID kladné polarity přídavný střídavý proud o hodnotě 2 I kde I ~ je proud sekundárních vinutí 4A, 4B, 4C, 4D jednofázového transformátoru, příp. jednofázových transformátorů. Tento proud I- se uzavírá přes první ekvipotenciální spojky 3A.

Přídavný střídavý proud o hodnotě 2 I~, který je pod kartáči ΙΑ, 1B, 1C, ID kladné polarity, snadno doplní stejnosměrný kotevní proud o hodnotě —|—na hodnotu přes 30 proč. ze čtvrtiny stejnosměrného kotevního proudu I, a omezí tak opotřebování kartáčů ΙΑ, 1B, 1C, ID kladné polarity a lamel komutátoru 2. Poněvadž impedance prvních ekvipotenciálních spojek 3A je proti impedanci kotevního vinutí mezi kartáči ΙΑ, 1B, 1C, ID kladné polarity nepatrná, budou se přídavné střídavé proudy o hodnotě 2 I ~ uzavírat přes první ekvipotenciální spojky 3A. Naproti tomu je impedance kotevního vinutí značná, a to z důvodu převládající reaktance velkého počtu cívek kotevního vinutí, které je ulono v drážkách rotorového tělesa. Obdobné poměry platí i pro čtyři kartáče 1E, 1F, 1G, 1H záporné polarity, avšak pouze s obráceným směrem stejnosměrného kotevního proudu I, vstupujícího do napájecí svorky záporné polarity stejnosměrného osmipólového točivého stroje.

Pokud je v případě potřeby místo osmi samostatných jednofázových transformátorů použito pouze dvou jednofázových transformátorů, z nichž každý je opatřen čtyřmi sekundárními vinutími, má každý z těchto dvou transformátorů čtyřnásobný výkon, než má jeden z osmi samostatných jednofázových transformátorů. V případě použití pouze jednoho jednofázového transformátoru s osmi sekundárními vinutími má tento jediný transformátor výkon jako všech osm samostatných jednofázových transformátorů dohromady.

Claims

predmet vynalezu

Zařízení k omezení opotřebování kartáčů a komutátoru stejnosměrného osmipólového točivého stroje s paralelním vinutím kotvy a ekvipotenciálními spojkami, vyznačené tím, že ke čtyřem kartáčům (ΙΑ, 1B, 1C, ID] kladné polarity i ke čtyřem kartáčům (IE, 1F, 1G, 1H) záporné polarity ie připojeno osm sekundárních vinutí (4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F, 4G, 4H) jednofázového transformátoru, příp. dvou jednofázových transformátorů, příp. osmi jednofázových transformátorů tak, že první i druhé sekundární vinutí (4A, 4B) je svojí polaritou (m) připojeno k prvnímu kartáči (1A) kladné polarity, zatímco opačnou polaritou (n) je první sekundární vinutí (4A) připojeno ke čtvrtému kartáči (ID) kladné polarity a druhé sekundární vinutí (4B) ke druhému kartáči (1B) kladné polarity, (třetí i čtvrté sekundární vinutí (4C, 4D) je svou polaritou (m) připojeno ke třetímu kartáči (1C) kladné polarity, zatímco opačnou polaritou (n) je tratí sekundární vinutí (4C) připojeno ke druhému kartáči (1B) kladné polarity a čtvrté sekundární vinutí (4D) ke čtvrtému kartáči (ID) kladné polarity, všechna čtyři sekundární vinutí (4A, 4B, 4C, 4D) jsou opatřena středními vývody, které jsou u prvního a druhého sekundárního vinutí (4A, 4B) propojeny první spojkou (5A) a u třetího a čtvrtého sekundárního vinutí (4C, 4D) druhou spojkou (5B), přičemž jsou obě spojky (5A, 5B) spolu spojeny a připojeny k napájecí svorce kladné polarity stejnosměrného osmipólového točivého stroje, páté a šesté sekundární vinutí (4E, 4F) je svojí polaritou (m) připojeno k prvnímu kartáči (IE) záporné polarity, zatímco opačnou polaritou (n) je páté sekundární vinutí (4E) připojeno ke čtvrtému kartáči (1H) záporné polarity a šesté sekundární vinutí (4F) ke druhému kartáči (1F) záporné polarity, sedmé i osmé sekundární vinutí (4G, 4H) je svou polaritou (m) připojeno ke třetímu kartáči (1G) záporné polarity, zatímco opačnou polaritou (n) je sdmé sekundární vinutí (4G) připojeno ke druhému kartáči (1F) záporné polarity a osmé sekundární vinutí (4H) ke čtvrtému kartáči (1H) záporné polarity, všechna čtyři sekundární vinutí (4E, 4F, 4G, 4H) jsou opatřena středními vývody, které jsou u pátého a šestého sekundárního vinutí (4E, 4F) propojeny třetí spojkou (5C) a u sedmého a osmého sekundárního vinutí (4G,4H) čtvrtou spojkou (5D), přičemž obě spojky (5C, 5D) jsou spolu spojeny a připojeny k napájecí svorce záporné polarity stejnosměrného osmipólového točivého stroje.