SU902158A1

SU902158A1 - Brush for electric machine

Info

Publication number: SU902158A1
Application number: SU802919383A
Authority: SU
Inventors: Сергей Георгиевич Ломов; Борис Алексеевич Егоров; Евгений Тихонович Минаев; Василий Александрович Яковенко; Валерий Свиридович Бондаренко
Original assignee: Харьковский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.В.И.Ленина
Priority date: 1980-04-29
Filing date: 1980-04-29
Publication date: 1982-01-30

Description

(54) ЩЕТКА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН(54) BRUSH FOR ELECTRICAL MACHINES

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в электрических машинах посто нного тока средней и большой МОШ.НОСТИ. Известна разрезна щетка дл электрической машины, сбегаюш,а часть которой изолирована от основного тела ш,етки и снабжена демпфируюш,им элементом в виде короткозамкнутого винта. При такой конструкции ш,етки резко увеличиваетс реактивное сопротивление коммутационному току в сбегаюш ,ей части ш,етки и, следовательно, уменьшаетс искрообразование при работе шеточно-коллекторного устройства 1. Недостаток такой конструкции щетки - низка эффективность демпфирующего короткозамкнутого кольца при очень высокой скорости нарастани напр жени на щеточно-коллекторном контакте перед началом искрового пробо образующего воздушного промежутка. Следовательно, уровень импульса перенапр жени при искрении щеточно-коллекторного контакта остаес практически неизменным. Известна также составна контактна щетка дл электрических машин, состо ща из чередующихс слоев провод щего и непровод щего материалов. С целью улучшени коммутации с внешней цепью электрически соединены лишь два крайних провод щих сло , а внутренние провод щие и непровод щие слои образуют систему емкостей равномерно распределенных по щирине щетки 2. Недостатком данной конструкции контактной щетки вл етс существенное уменьшение эффективного сечени щетки и следовательно , уменьшение пропускной способности щетки по току. Наиболее близкой к предлагаемой вл етс составна контактна щетка дл электрических машин, состо ща из чередующихс провод щих и непровод щих слоев. Токопровод щий слой представл ет собой медную фольгу, а непровод щий слой образуетс из полимерного св зующего материала между сло ми фольги. В верхней части щетки все слои токопровод щей фольги объединены с общим токопровод щим жгутом. В щетке образована распределенна система емкостей 3. Недостаток известной конструкции контактной щетки состоит в том, что суммарна величина емкости в теле щетки получаетс The invention relates to electrical engineering and can be used in electric machines of direct current of medium and large MOSH. Known sparse brush for an electric machine, running around, and part of which is isolated from the main body of the w, the branch and is equipped with a damping, they element in the form of a short-circuited screw. With such a design w, the wires dramatically increase the reactance of the switching current in the runner, its part w, the wires and, consequently, the sparking during the operation of the wire-collector device 1 decreases. The disadvantage of this brush design is the low efficiency of the damped short-circuited ring on the brush-collector contact before the start of the spark sample forming the air gap. Consequently, the level of overvoltage impulse during sparking of the brush-collector contact remains almost unchanged. Also known is a composite contact brush for electric machines, consisting of alternating layers of conductive and non-conductive materials. In order to improve switching, only two extreme conductive layers are electrically connected to the external circuit, and internal conductive and non-conductive layers form a system of containers evenly distributed across the width of brush 2. The disadvantage of this design of the contact brush is a significant reduction in the effective cross section of the brush and therefore a decrease brush current capacity. Closest to the present invention is a composite contact brush for electric machines consisting of alternating conductive and non-conductive layers. The conductive layer is a copper foil, and the non-conductive layer is formed from a polymeric binder material between the foil layers. In the upper part of the brush, all layers of the conductive foil are combined with a common conductive bundle. A distributed system of containers 3 is formed in the brush. A disadvantage of the known design of the contact brush is that the total capacitance value in the body of the brush is obtained

незначительной. Это приводит к тому, что искрение такой контактной щетки нрактически не уменьшаетс .insignificant. This leads to the fact that the arcing of such a contact brush is not practically reduced.

Цель изобретени - уменьшение искрообразовани при работе контактной щетки в составе щеточно-коллекторного контакта.The purpose of the invention is to reduce sparking during operation of the contact brush in the composition of the brush-collector contact.

Поставленна цель достигаетс тем, что в щетке, содержащей основной провод щий слой, по боковой повер.хности которого расположен изолированный от основного дополнительный провод щий слой, дополнительный провод н;ий слой не доходит до контактной поверхности щетки в нижней ее части, электрически соединен с основным провод щ.им слоем в вер.хней торцовой части щетки и изолирован от основного провод щего сло щетки слоем сегнетоэлектрика тина титана бари .The goal is achieved by the fact that in the brush containing the main conductive layer, on the side surface of which the additional conductive layer is isolated from the main conductor, the additional conductive lower layer does not reach the contact surface of the brush in its lower part is electrically connected to the main conductor is a layer in the top of the front part of the brush and is isolated from the main conductive layer of the brush by a layer of ferroelectric titanium titanium barium.

На чертеже показана конструкци н етки дл электрических .мангин.The drawing shows the structure of the wire for electrical .mangin.

Щетка состоит из основного 1 и дополнительного 2 провод щих слоев, изолированного сло 3 из титаната бари сло ми и токопровод щего жгута 4. Г(ополнительный гфово плий слой 2 расположен по боковой повер.хности основного сло 1, не доходит до контактной поверхности щетки в нижней ее части и электрически соединен с основным провод ни1м слоем в верхней торцовой части щетки.The brush consists of a main 1 and an additional 2 conductive layers, an insulated layer 3 of barium titanate layers and a conductive harness 4. T (the additional graphite layer 2 is located on the lateral surface of the main layer 1, does not reach the contact surface of the brush in its lower part and electrically connected to the main wire with a layer in the upper end part of the brush.

УстройстЕ5о работает с.сдуюмдчч обрпЗО ..The device is working with sduyumdch obrppo ..

При наруи1ении плеточного контакта, вызванного любыми мех 1Н1-1ческимк гфичинами , на контактной поверхности осковн.ого сло 1 ндетки за врем , предшествующее началу искрового пробо , возникает кратковременный импульс перенапр жени , и.меющий значительную амплитуду (до 150 В). Основной I и доно.шительпый 2 провод щие слои и изолированнь.;й слой 3 из титаната бари образуют распределенную емкость , закороченную в вер.хней части контактной пгетки. Так как дополнительный провод паий слой 2 изо; ирован от основного сло и не доходит до контактной поверхности щетки, то нод действием кратковременного импульса напр жени , приложенного к контактной поверхности, от контактной до верхней поверхности щетки распростран етс волна тока и напр жени . А.мплит уда- волны тока пр мо пропорциональна корню квадратному из величины распределенной емкости, а скорость распространени волны тока обратно пропорциональна корню квадратному из этой величины емкости . Так как титанат бари обладает высокой диэлектрической проницаемостью, то величина тока, протекающего по щетке и щунтирующесо воздущный промежуток, значительно возрастает, а амплитуда импульса перенапр жени на контактной поверхности щетки существенно уменьшаетс . Ввиду очень малого времени действи импульса перенапр жени и существенного значени емкости в щетке врем движени волны тока, т. е. врем протекани шунтирующего воздущный промежуток тока не менее времени действи импульса перенапр жени . До определенного значени разрываемого щеткой тока напр жение на нарушенном щеточно-коллекторном контакте находитс ниже напр жени искрообразовани .When the tangle contact caused by any kind of 1H1-1functional glue is disturbed, a short-term overvoltage impulse and a significant amplitude (up to 150 V) occurs on the contact surface of the base layer 1 of the ndetka during the time preceding the beginning of the spark breakdown. The main I and donor 2 conductive layers and the insulation. The bari titanate layer 3 forms a distributed capacitor, shorted in the upper part of the contact belt. Since the additional wire unit layer 2 iso; Since it is connected from the base layer and does not reach the contact surface of the brush, then a current and voltage wave propagates from the contact surface to the top surface of the brush by the action of a short voltage pulse applied to the contact surface. A. Amplite of the current wave is directly proportional to the square root of the value of the distributed capacitance, and the current wave velocity is inversely proportional to the square root of this value of the capacitance. Since barium titanate has a high dielectric constant, the amount of current flowing through the brush and the bypass air gap increases significantly, and the amplitude of the overvoltage pulse on the contact surface of the brush decreases significantly. Due to the very short time of the pulse overvoltage and the significant value of the capacitance in the brush, the time of movement of the current wave, i.e., the flow time of the shunting airflow current, is not less than the time of the overvoltage pulse. To a certain value of the current to be broken by the brush, the voltage at the broken brush-collector contact is lower than the sparking voltage.

Claims

1. USSR author's certificate No. 309433, cl. H 02 K 13/10, 1969.

2. USSR author's certificate number 93446, cl. H 02 K 13/10, 1949.

3. The UK patent number 1421296, cl. H 2 A, 1976 (prototype).