Pierwszenstwo: Opublikowano: 15. VI. 1967 53193 KI. 21 d2, 12/01 / MKP H 02 m 1 filftllOTEKAl UKD 1 INM* IM*-?** tf^Si Twórca wynalazku i Aleksander Ligaszewski, Bielsko-Biala (Polska) Wlasciciel patentu: Zespól komutatora do trójfazowych maszyn elektrycznych z wiru¬ jaca magnesnica Zespól komutatora do trójfazowych maszyn elek¬ trycznych sluzy do komutacji doprowadzonego z sieci pradu stalego w celu zasilania trójfazowym pradem przemiennym uzwojenia stojana w ukla¬ dzie gwiazdy lub trójkata oraz do komutacji trój¬ fazowego pradu przemiennego, indukowanego w tym uzwojeniu przez magnesnice wirujaca w celu zasilenia obwodu zewnetrznego maszyny pradem jednokierunkowym.Zespól komutatora wedlug wynalazku moze byc zastosowany w trójfazowej maszynie uniwersalnej, dzialajacej jako samowzbudny generator lub silnik pradu stalego, jako silnik komutatorowy pradu zmiennego oraz jako samowzbudny generator syn¬ chroniczny i samorozruchowy silnik synchroniczny.Moze on takze byc uzyty w prostowniku synchro¬ nicznym trójfazowego pradu przemiennego na prad jednokierunkowy, lub w przetworniku pradu sta¬ lego na niesinusoidalny prad przemienny.Istota wynalazku jest zespól komutatora, zlo¬ zony z trzech przesunietych wzgledem siebie o kat 120° odizolowanych od siebie segmentów, zespo¬ lonych z pierscieniami slizgowymi, które za pos¬ rednictwem trzech szczotek sa polaczone z po¬ czatkami zwojnic fazowych stojana, skojarzonych wedlug potrzeby w uklad gwiazdy lub trójkata.W procesie komutacji pradu wspóldzialaja z ko¬ mutatorem dwie diametralnie przeciwlegle szczotki biegunowe o dlugosci styku mniejszej lub równej 0,52 radiana. Zmiana kierunku napiecia przemien- 10 15 20 25 30 nego, indukowanego przez magnesnice wirujaca w zwojnicach fazowych, jest niezalezna od przej¬ scia szczotek z jednego na drugi segment komu¬ tatora, natomiast warunkiem beziskrowej pracy jest takie ich nastawienie, aby przerwanie kontaktu szczotki z sasiednim segmentem odpowiadalo chwili zrównania sie wartosci jednoimiennych potencja¬ lów tych segmentów.Szczotki biegunowe sa polaczone z uzwojeniem mtagnesnicy za posrednictwem przewodów, szczotek i pierscieni slizgowych, które moga stanowic ele¬ menty zwartego zespolu komutatora lub tez moga byc oddzielnie umieszczone na wale maszyny.Istota wynalazku jest takze zastosowanie w zes¬ pole komutatora sprzegla, za pomoca którego jest on dolaczony do konca wala maszyny i od którego moze byc odjety bez naruszenia struktury ukladu szczotek oraz bez potrzeby demontowania maszyny.W porównaniu do znanych komutatorów, sto¬ sowanych w maszynach elektrycznych do komu¬ tacji w obwodzie stojana i wspóldzialajacych z nieruchomymi szczotkami, zespól komutatora we¬ dlug wynalazku moze przy mniejszej ilosci szczo¬ tek pracowac beziskrowo w obwodzie skojarzone¬ go w gwiazde lub trójkat uzwojenia stojana. Zespól komutatora posiada odmienna od znanych rozwia¬ zan budowe oraz inne jest jego dzialanie. Ze wzgle¬ du na mala srednice i warunki izolacyjne moze on byc zastosowany w szybkobieznych maszynach wysokiego napiecia. 5319353193 : f Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w uproszczeniu zespól komutatora, umieszczony na osi obrotu magnesnicy, nastawne szczotki biegunowe, szczotki na pierscieniach sliz¬ gowych zespolonych z segmentami komutatora, dolaczone do poczatków zwojnic fazowych stojana maszyny trójfazowej, skojarzonych w gwiazde, fig. 2 — chwilowe pozycje komutatora wzgledem g^zczotek biegunowych oraz chwilowe stany elek- ^jjyyczne segmentów komutatora, fig. 3 — wykres trójfazowych napiec, indukowanych w uzwojeniu stojana przez magnesnice wirujaca, na którym po¬ kazano nastawienie szczotek biegunowych w celu fcVl^itsT^wi§fii5wjp1|zejscia z jednego na drugi seg- F^zIsRfow len? kbmuxS(t8rV7 ffig. 4 — pionowy poprzeczny przekrój komutatora plaszczyzna X przez pierscien RW3#J£^SfI£Lft fegiaentów komutatora, fig. 5 — iiany riTT^EBK przez os obrotu zespolu komu- ta^torarposia^aTC^o sprzeglo do polaczenia z kon¬ cem walu maszyny, a fig. 6 — zespolony z piers¬ cieniem slizgowym jeden z segmentów komutatora.Na rysunku liczba 1 oznaczono komutator, 2 — segment U komutatora, 3 — pierscien slizgowy zespolony z segmentem U, 4 — segment V komu¬ tatora, 5 — pierscien slizgowy zespolony z segmen- nem V, 6 — segment W komutatora, 7 — pierscien slizgowy zespolony z segmentem W, 8 — wkladke izolacyjna pomiedzy segmentami, 9 — tulejke izo¬ lacyjna na osi zespolu komutatora, 10 — wkladke izolacyjna, 11 — krazek izolacyjny, 12 — sprzeglo do polaczenia z koncem walu maszyny, 13 — czop osiowy zespolu komutatora, 14 — podkladke sruby dociskowej zespolu komutatora, 15 — srube do¬ ciskowa, 16 — koniec walu maszyny, 17 — nasta¬ wne szczotki biegunowe komutatora, 18 — szczotki pierscieni slizgowych segmentów komutatora, 19 — szczotki pierscieni slizgowych magnesnicy, 20 — pierscienie slizgowe uzwojenia magnesnicy^ 21 — magnesnice wirujaca i 22 — stojan maszjmy.Literami UX, VY, WZ oznaczono skojarzone w gwiazde zwojnicy fazowe stojanlal Zespól komutatora wedlug wynalazku posiada trzy przesuniete wzgledem siebie o kat 120° seg¬ menty komutatora 2, 4, 6. Sa one zespolone z pier¬ scieniami slizgowymi 3, 5, 7, tworzac trzy ele¬ menty, które sa odizolowane od siebie wkladkami izolacyjnymi 8, 9, 10, 11, s,a osadzone na osi sprze¬ gla 12 i docisniete do niego sruba dociskowa 15.Sprzeglo zespolu komutatora jest dolaczone do konca walu maszyny 16, a czop osiowy zespolu komutatora 13 jest umieszczony w pokrywie och¬ ronnej, przymocowanej do tarczy lozyskowej kad¬ luba maszyny. Polaczone ze szczotkami bieguno-? wymi komutatora przez szczotki 19 pierscienie slizgowe uzwojenia magnesnicy 20.moga stanowic elementy zwartego zespolu komutatora, lub tez mo¬ ga byc oddzielnie umieszczone na wale maszyny.Dzialanie zespolu komutatora zostalo objasnione na podstawie fig. 1 rysunku dla maszyny pra¬ cujacej w charakterze samowzbudnego generatora pradu stalego. Jednokierunkowe napiecie jest otrzy¬ mywane z dwu diametralnie usytuowanych na ko¬ mutatorze 1 nastawnych szczotek biegunowych 17 o dlugosci styku mniejszym lub równym 0,52 radiana z Wyprostowanego przez komutator trój¬ fazowego napiecia zmiennego zwojnic fazowych stojana w ukladzie gwiazdy UX VI, WZ, których poczatki sa polaczone z. segmentami komutatora ¦ przez pierscienie slizgowe i szczotki 18. W wyniku powstania w zwojnicach fazowych napiecia prze¬ miennego indukowanego przez magnesnice 21,wi- rujaca w pierscieniu stojana 22, segmenty komu¬ tatora otrzymuja zmienny w czasie co do wartosci w i znaku potencjal elektryczny. Segmenty o chwilo¬ wym potencjale plusowym kontaktuja zawsze z biegunowa szczotka plusowa, a segmenty o chwi¬ lowym potencjale minusowym kontaktuja z bie¬ gunowa szczotka minusowa. Zmiana kierunku 15 pradu w zwojnicach fazowych zalezy ód' przejscia szczotek biegunowych z jednego, na drugi segment komutatora, przyczym szczotki sa nastawione tak, aby ich beziskrowe przejscie z jednego segmenta na drugi odbywalo sie w momencie, gdy chwilowe 20 wartosci jednoimiennych potencjalów elektrycznych sasiednich segmentów sa równe. Zmiana kierunku napiecia w zwojnicy fazowej nie jest zwiazana z przejsciem szczotki z jednego segmenta komu¬ tatora na drugi i odbywa sie w chwili, gdy szczotki 25 biegunowe kontaktuja z dwoma sasiednimi seg¬ mentami o równych rSznoimiennych potencjalach przy wylaczonym z obwodu pradu trzecim segmen¬ cie, polaczonym ze zwojnica fazowa, w której od¬ bywa sie zmiana napiecia. Przebieg zmiany po- 30 tencjalu elektrycznego segmentów komutatora, za¬ lezny od zmian trójfazowego napiecia, indukowa¬ nego w uzwojeniu stojana przez magnesnice wirujaca oraz ustawienie szczotek na komutatorze, jest przedstawiony na rysunku fig. 2 i fig. 3. PL