RU2791280C1 - Щеточно-контактный аппарат для генераторов большой мощности - Google Patents
Щеточно-контактный аппарат для генераторов большой мощности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2791280C1 RU2791280C1 RU2022128713A RU2022128713A RU2791280C1 RU 2791280 C1 RU2791280 C1 RU 2791280C1 RU 2022128713 A RU2022128713 A RU 2022128713A RU 2022128713 A RU2022128713 A RU 2022128713A RU 2791280 C1 RU2791280 C1 RU 2791280C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- brush
- brushes
- force
- plate
- group
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Использование: в области электромашиностроения. Технический результат - обеспечение постоянного контактного усилия между щеткой и кольцом на роторе, что увеличит срок службы щеточно-контактного аппарата, улучшение эксплуатационных показателей устройства. Щеточно-контактный аппарат содержит группу щеток, расположенных в щеткодержателях на статоре генератора, которые с помощью пружин сжатия прижимаются к контактному кольцу, расположенному на роторе. Согласно изобретению в каждую группу щеток вводится по две упругие согнутые полуволной пластины, выполняющие роль корректоров упругих сил пружин сжатия. Один конец пластины крепится неподвижным шарниром на статоре, а второй конец пластины крепится шарнирно к подвижному концу пружины сжатия. 5 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано при проектировании электрических машин.
По данным РАО ЕАС России большинство поломок генераторов, составляющих 25% от всех неисправностей, приходится на неисправность щеточно-контактного аппарата (ЩКА) [Плохов И.В., Исаков А.И. Способ уменьшения искрения ЩКА. Известия ТулГУ Технические науки. 2012. Вып.12, ч.2. стр. 342-348]. Поэтому возникает необходимость повысить надежность работы узла ЩКА и генератора в целом.
Известен щеточно-контактный аппарат электрической машины [Патент №191789], технический результат которого заключается в улучшении эксплуатационных показателей изделия. Он достигается тем, в конструкции ЩКА электрической машины, на наружной поверхности контактных колец выполнена винтовая нарезка, которая имеет профиль в виде упорной резьбы, при этом винтовая нарезка одного кольца выполнена почасовой стрелке, а другого – против часовой стрелки.
Однако, контактное усилие между щетками и кольцом меняется и может привести к неисправности ЩКА.
Известен щеточно-контактный аппарат [Патент №2347305], в котором решение проблемы снижения сопротивления скользящего контакта достигается с помощью использования металла с низким сопротивлением.
Однако данное решение достаточно сложное по конструкции и применимо для тихоходных электрических машин достаточно большой мощности.
Известно описание щеточно-контактный аппарат (ЩКА) [Вольдек А.И., Попов В.В. Электрическая машина. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы: Учебник для втузов.-СПб: Питер. 2008.-320 с.], принятое за прототип, в котором ЩКА генератора состоит из контактного кольца, расположенного на роторе, и нескольких групп щеток, расположенных в щеткодержателях на статоре генератора. За счет прижимных сил, действующих на щетки, обеспечивается механический контакт щетки с кольцом.
Одна из причин выхода из строя ЩКА следующая. В процессе работы генератора щетки стираются, появляется зазор между кольцом и щеткой, контактное усилие уменьшается. В этом случае возможно возникновение искрения, вызывающее выгорание контактной поверхности щеток.
Помимо ухудшения параметров контактного слоя щеток, искрение может привести к круговому огню – аварийному работы ЩКА, выводящему из строя генератор [Качан С.И., Качан О.С. Моделирование процессов износа электрических щеток универсальных электродвигателей с учетом механических факторов//Электричество, 2000. №12, с. 68-70].
Задачей (техническим результатом) заявляемого устройства является обеспечение постоянного контактного усилия между щеткой и кольцом на роторе, что увеличит срок службы щеточно-контактного аппарата, улучшения эксплуатационных показателей устройства.
Поставленная задача достигается тем, что в щеточно-контактный аппарат, содержащий группу щеток, расположенных в щеткодержателях на статоре генератора, которые с помощью пружин сжатия прижимаются к контактному кольцу, расположенному на роторе, в каждую группу щеток вводится по две упругих согнутых полуволной пластин, выполняющих роль корректоров упругих сил пружин сжатия, один конец пластин крепится неподвижным шарниром на статоре, а второй конец пластины крепится шарнирно к подвижному концу пружины сжатия.
На Фиг.1 приведена принципиальная схема одной группы ЩКА.
На Фиг.2 показаны активные силы действующие на щетку.
На Фиг.3 показано начальное положение щетки (x=0).
На Фиг.4 показано перемещение щетки на 2 см (x=2 см).
На Фиг. 5 показано перемещение щетки на 3 см ( x=3 см).
Предлагаемое устройство (Фиг.1а) содержит щетку 1, которая помещена в щеткодержатель 2, закрепленный на статоре генератора. Щетка 1 с помощью пружины сжатия 3 прижимается к контактному кольцу 4.
В устройство введены две упругих согнутых полуволной пластин 5, выполняющих роль корректоров упругих сил пружины сжатия 3, один конец пластин крепится неподвижным шарниром на статоре, а второй конец пластины крепится шарнирно к подвижному концу пружины сжатия 3.
Устройство работает следующим образом. На фиг.1a показано начальное положение устройства, когда щетку 1 поставили в щеткодержатель 2. В этом случае распорные силы упругих пластин направлены перпендикулярно к пружине сжатия. Поэтому на щетку действует только вертикальная сила пружины сжатия. При стирании щетки пружина начнет растягиваться, упругая сила будет уменьшаться, а пластины начнут поворачиваться вокруг неподвижного шарнира (Фиг.1б). Распорное усилие пластин будет давать проекцию на ось пружины сжатия (Фиг.2). Эта сила будет компенсировать потерю упругой силы пружины. Таким образом, можно добиться постоянного усилия в вертикальном направлении, а значит обеспечить постоянное усилие между щеткой и кольцом на роторе генератора.
В конечном положении, когда пружина полностью растянута, проекции усилия пластин на ось пружины должна равняться усилию пружины сжатия в начальный момент . Из этого условия находим необходимое распорное усилие пластины . Зная необходимое усилие пластин, находим необходимый конечный угол между линией действия усилия пластины и пружиной сжатия:
где – жесткость пружины сжатия, – начальная деформация пружины сжатия, – конечный угол между линией действия усилия и пружиной сжатия.
Таким образом определится положение неподвижного шарнира, которым крепится пластина.
Пример реализации устройства.
Изготовлен макет щеточно-контактного аппарата, в котором усилие на щетку остается во все время работы генератора постоянным и равным 1.1кГ при срабатывании щетки на 3 см. Выбрана пружина длиной 6 см и жесткостью 0.37 кГ/см. При постановке щетки пружина сжимается на 3 см.
Упругая пластина выбрана из условия, чтобы конечный угол между линией действия усилия и пружиной составлял 600 градусов. Тогда, используя условие равенства проекции сил на щетку по вертикале в конечный момент (пружина полностью расслаблена) значению упругой силе
Проекция всех активных сил на вертикаль в текущей момент равна:
Значения этой проекции при трех моментах времени составит:
Начальное положение:
Таким образом, контактное усилие практически остается постоянным за все время стирания щетки. Измерение суммарного усилия по вертикали динамометром подтвердило постоянство контактного усилия.
На Фиг.3 перемещения щетки нет ( см). На Фиг.4 перемещение щетки равно 2см ( см). На Фиг.5 перемещение щетки 3 см (см).
Контактное усилие во всех случаях равно 1,1 кГ.
Claims (1)
- Щеточно-контактный аппарат, содержащий группу щеток, расположенных в щеткодержателях на статоре генератора, которые с помощью пружин сжатия прижимаются к контактному кольцу, расположенному на роторе, отличающийся тем, что в каждую группу щеток вводится по две упругие согнутые полуволной пластины, выполняющие роль корректоров упругих сил пружин сжатия, один конец пластины крепится неподвижным шарниром на статоре, а второй конец пластины крепится шарнирно к подвижному концу пружины сжатия.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2791280C1 true RU2791280C1 (ru) | 2023-03-07 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2347305C2 (ru) * | 2007-02-07 | 2009-02-20 | Игорь Николаевич Попов | Составное контактное кольцо для щеточно-контактных аппаратов синхронных генераторов |
RU102433U1 (ru) * | 2010-09-21 | 2011-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Обращенный коллекторно-щеточный узел |
RU191789U1 (ru) * | 2019-03-25 | 2019-08-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Уралэнергосервис" | Щеточно-контактный аппарат электрической машины |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2347305C2 (ru) * | 2007-02-07 | 2009-02-20 | Игорь Николаевич Попов | Составное контактное кольцо для щеточно-контактных аппаратов синхронных генераторов |
RU102433U1 (ru) * | 2010-09-21 | 2011-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Обращенный коллекторно-щеточный узел |
RU191789U1 (ru) * | 2019-03-25 | 2019-08-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Уралэнергосервис" | Щеточно-контактный аппарат электрической машины |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Вольдек А.И. и др. Электрическая машина. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы, Спб.: Питер, 2008, с.33-42. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN207490274U (zh) | 一种电机电刷装置 | |
RU2791280C1 (ru) | Щеточно-контактный аппарат для генераторов большой мощности | |
CN113092298B (zh) | 水轮发电机偏心振摆下碳刷与集电环载流摩擦磨损模拟试验装置及方法 | |
CN113328312B (zh) | 一种防跳片的钩型换向器 | |
CN115742819A (zh) | 一种新能源汽车充电桩 | |
CN210967943U (zh) | 一种大型机械异形侧板加工夹具 | |
CN106655899B (zh) | 起动电机限流起动器及其控制方法 | |
RU2403665C1 (ru) | Коллектор машины постоянного тока с гусеничным токосъемом | |
US3808490A (en) | Contact device of synchronous electric machine | |
CN101272071A (zh) | 一种变频电机接地装置 | |
US2312900A (en) | Balanced brush for electric motors | |
RU2703256C1 (ru) | Электростатический двигатель | |
US2922896A (en) | Instantaneous reserve aggregates for telecommunication plants | |
CN108336926A (zh) | 一种电容电动机 | |
Roberge et al. | The secret to that old black magic: Mastering the art of sparkless commutation | |
GB230856A (en) | Improvements in electric contact devices | |
US2681122A (en) | Energization system for electrostatic precipitators | |
CN213879580U (zh) | 一种贴片式直流变频转子磁片等分定位机 | |
US2866020A (en) | Roller contact arrangement for mechanical current converters or other equipment of similar construction | |
SU1683130A1 (ru) | Устройство электроснабжени потребителей без перерыва питани | |
CN109995192B (zh) | 电机及吹吸机 | |
RU184839U1 (ru) | Стенд для испытания асинхронных машин и машин постоянного тока | |
US2620447A (en) | Electrostatic transformer | |
JP3386323B2 (ja) | 発電機 | |
KR20170002297A (ko) | 컨택터 및 이를 구비하는 에너지 저장 장치 |