Однофазный коллекторный электродвигатель. Коллекторный двигатель однофазный


Коллекторные двигатели переменного тока: однофазные и трехфазные коллекторные электродвигатели

Во многих отраслях промышленности для выполнения технологических процессов необходимы коллекторные двигатели переменного тока: однофазные и трехфазные коллекторные электродвигатели. Конструктивно они практически не отличаются от своих «собратьев» постоянного тока. Механизм движка переменного тока состоит из:

  • ротора с петлевой (параллельной) или волновой (симметричной) обмоткой;
  • коллектора, к которому присоединяется обмотка;
  • статора, набранного из стальных электротехнических пластин.

Достоинства и недостатки коллекторных двигателей переменного тока

Агрегаты такого типа успешно решают задачи, зависящие от работы электропривода. Главным их достоинством является возможность плавного регулирования скорости в режиме энергосбережения.

Но они подходят для использования не на каждом производстве из-за:

  • сложности их изготовления;
  • дороговизны;
  • необходимости в трудоемком техническом обслуживании щеточного механизма и коллектора;
  • плохих токовых условий в коммутации якорной цепи.

Однофазные коллекторные электродвигатели

В комплектацию однофазного движка входят три обмотки. Первая размещается на электрических полюсах и выполняет функцию возбуждения. Вторая (компенсационная обмотка) расположена в роторных пазах и компенсирует отрицательное явление реакции якоря. Дополнительная обмотка предназначена для добавочных полюсов и шунтируется с помощью активного сопротивления.

Когда основная обмотка возбуждается, возникают компенсационные токи и магнитное поле, создающие вращающий момент. Его направление совпадает с направлением вращения магнитного поля. Переключая выводы возбуждающей обмотки, можно изменить направление вращающего момента.

Компенсационная обмотка уменьшает сопротивление индукции и потокосцепления якорной обмотки, а также увеличивает коэффициент мощности движка. Благодаря добавочным полюсам повышается качество коммутации. ЭДС вращения компенсирует реактивную и трансформаторную ЭДС. Легкость пуска достигается при взаимной компенсации ЭДС. Смена рабочего режима и отклонение токовых параметров от заданных величин приводят к тяжелому пуску агрегата.

Однофазные двигатели считаются универсальными устройствами, так как они могут подключаться к сети как постоянного, так и переменного тока. Они применяются как исполнительные механизмы в системах автоматики, в бытовой технике и электроинструментах. Самыми распространенными являются модели небольшой мощности (до 150Вт).

Трехфазные коллекторные электродвигатели

Эти агрегаты подключаются к трехфазной сети. У них обмотка возбуждения обладает качествами шунтового двигателя. Ротор движка подает питающее напряжение на механизм. Основную рабочую функцию выполняет роторная обмотка, подключенная к сети переменного напряжения с помощью токосъемных контактных колец. Статорная обмотка, расположенная в роторных пазах вместе с основной, всеми фазами соединяется с коллектором движка. Каждой фазе соответствуют определенные щетки, которые раздвигаются и сдвигаются с помощью подвижных траверс.

Для работы механизма в режиме асинхронного двигателя щетки устанавливаются на одни и те же пластины коллектора. Но, в отличие от асинхронного агрегата, в коллекторном двигателе роль первичной обмотки играет роторная обмотка, а роль вторичной обмотки – статорная. ЭДС в механизме создается за счет раздвижения щеток. ЭДС вызывает в статоре ток, который создает и определяет момент вращения механизма.

Для регулировки скорости в коллекторную цепь вводится отсутствующая мощность. Используя трансформаторную связь между обмотками, мощность статора возвращается в электрическую сеть, создавая эффект, позволяющий регулировать количество оборотов вала в экономном режиме. При раздвижении щеток на определенное расстояние частота вращения соответственно увеличивается или уменьшается.

Если щетки, соответствующие своим фазам, смещаются, ЭДС изменяется по фазе. Это дает возможность регулирования cosφ. Его качество повышается, когда значение скорости меньше синхронной, а щетки смещаются в противоположную направлению движения ротора сторону.

Электродвигатели, работающие от трехфазной сети, чаще всего применяются в полиграфии (на ротационных машинах), текстильной и легкой промышленности (на прядильных станках), металлургии (на металлорежущих станках).

Основной недостаток трехфазных агрегатов – плохие коммутационные условия. Это вызывает трудности при получении трансформаторной ЭДС, поскольку повышенная мощность приводит к увеличению магнитного потока. Поэтому в редких случаях для повышения ЭДС и экономичного регулирования количества оборотов вала в цепь вводится асинхронный электродвигатель.

www.szemo.ru

Однофазный коллекторный электродвигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Однофазный коллекторный электродвигатель

Cтраница 1

Однофазный коллекторный электродвигатель с последовательно, включенной компенсационной обмоткой. Однофазный коллекторный электродвигатель последовательного возбуждения с компенсационной обмоткой, включенной последовательно с основными обмотками.  [1]

Однофазный коллекторный электродвигатель называется универсальным, так как он может работать от постоянного и от переменного тока. Электродвигатели этого типа конструктивно сложней асинхронных и менее надежны в эксплуатации; применяемое для этих двигателей напряжение 127 и 220 В не является безопасным, поэтому использование коллекторных однофазных двигателей в электроинструменте требует специальных мероприятий для обеспечения безопасности.  [2]

Однофазный коллекторный электродвигатель с двумя комплектами щеток, из которых один закорочен, а второй включен последовательно ( в электродвигателе последовательного возбуждения) или параллельно ( в электродвигателе параллельного возбуждения) с первичной обмоткой - непосредственно или через трансформатор.  [3]

Однофазные коллекторные электродвигатели переменного тока выполняются только с последовательным возбуждением, так как катушки параллельного возбуждения имели бы при переменном токе слишком большое индуктивное сопротивление.  [5]

Шуруповерт состоит из однофазного коллекторного электродвигателя с рабочей рукояткой, корпуса редуктора с блоком шестерен и механизмом ударного действия.  [6]

Этот гайковерт работает как однофазный коллекторный электродвигатель /, корпус которого является основанием всего гайковерта.  [7]

Для этих целей применяются небольшие однофазные коллекторные электродвигатели, двухфазные индукционные и постоянного тока электродвигатели, а в последнее время шаговые.  [9]

Фреза приводится во вращение однофазным коллекторным электродвигателем через ременную передачу. Двигатель охлаждается потоком воздуха, который засасывается вентилятором через прорези крышки, проходит через электродвигатель и выбрасывается через окна в промежуточном щите.  [10]

Машины приводятся в действие однофазным коллекторным электродвигателем. Ротор электродвигателя вращается в двух подшипниках. Вращение ротора от нарезанной на его валу шестерни передается с помощью зубчатых колес шпинделю. Для закрепления инструмента или патрона шпиндель имеет внутренний или наружный конус.  [11]

Для привода швейной машины Тула применяется однофазный коллекторный электродвигатель типа ШЭ с напряжением питания 127 / 220 в, мощностью 18 вт, скорость вращения 4 000 об / мин. В процессе работы скорость вращения регулируется при помощи ножного рео-сгата типа РШЭ.  [12]

Встроенный в корпус редуктора электродвигатель представляет собой универсальный однофазный коллекторный электродвигатель переменного тока 50 гц и постоянного тока с последовательным возбуждением.  [14]

Прибор состоит из бачка с помещенной в нем крыльчаткой и приводящего во вращение крыльчатку однофазного коллекторного электродвигателя с реостатом регулирования оборотов. Крыльчатка должна быть закреплена на расстоянии 4 мм от нижнего конца ее оси.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

Однофазный коллекторный двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Однофазный коллекторный двигатель

Cтраница 1

Однофазные коллекторные двигатели с последовательным возбуждением применяются в качестве тяговых двигателей железных дорог па однофазном токе. Пуск в ход и регулирование скорости вращения тяговых двигателей производится путем изменения напряжения, что осуществляется уменьшением числа витков вторичной обмотки специального трансформатора, питающего двигатель. Во время пуска напряжение снижают до 50 %, при этом значительно уменьшается пусковой ток и улучшаются условия коммутации.  [1]

Однофазные коллекторные двигатели напоминают по своему устройству дви - Латели постоянного тока. На роторе этих двигателей располагается замкнутая якорная обмбтка, ириспединвнтя к коллектору. Магнитопровод статора может иметь явнополюсное или неявнополюсное исполнение. С целью уменьшения магнитных потерь он набирается из изолированных листов электротехнической стали. В пазах статора располагается разноименнополюсная сосредоточенная или распределенная однофазная обмотка.  [3]

Однофазный коллекторный двигатель нельзя пускать в ход при малой нагрузке, потому что он может пойти вразнос, как и двигатель постоянного тока последовательного возбуждения.  [4]

Однофазные коллекторные двигатели ( табл. 27.1) применяются в основном в ручных машинах класса II - с двойной изоляцией. Большинство из них изготовляются на номинальное напряжение 220 В. Мощность двигателей - от 60 до 2000 Вт при частоте вращения 12 - 18 тыс. об / мин.  [5]

Однофазные коллекторные двигатели преимущественно имеют последовательное возбуждение.  [6]

Однофазные коллекторные двигатели с последовательным возбуждением малой мощности находят все большее применение в электрифицированных бытовых приборах и устройствах автоматики. Они работают как на переменном, так и на постоянном, токе и потому называются универсальными.  [7]

Однофазные коллекторные двигатели не требуют других преобразователей, кроме трансформатора. Наиболее сложны тяговые преобразователи при асинхронных и вентильных тяговых двигателях - это статические преобразователи фаз.  [8]

Однофазные коллекторные двигатели напоминают по своему устройству двигатели постоянного тока. На роторе этих двигателей располагается замкнутая якорная обмотка, присоединенная к коллектору. Магнитопровод статора может иметь явнополюсное или неявнополюсное исполнение. С целью уменьшения магнитных потерь он набирается из изолированных листов электротехнической стали. В пазах статора располагается разноименнополюсная сосредоточенная или распределенная однофазная обмотка.  [10]

Однофазные коллекторные двигатели с последовательным возбуждением применяются в качестве тяговых двигателей железных дорог на однофазном токе. Пуск в ход и регулирование скорости вращения тяговых двигателей производится путем изменения напряжения, что осуществляется уменьшением числа витков вторичной обмотки специального трансформатора, питающего двигатель. Во время пуска напряжение снижают до 50 %, при этом значительно уменьшается пусковой ток и улучшаются условия коммутации.  [11]

Однофазные коллекторные двигатели имеют наибольшее применение в электрической тяге и достигают весьма значительной мощности.  [12]

Однофазные коллекторные двигатели напоминают по своему устройству двигатели постоянного тока. На роторе этих двигателей располагается замкнутая якорная обмотка, присоединенная к коллектору. Магнитопровод статора может иметь явнополюсное или неявнополюсное исполнение. С целью уменьшения магнитных потерь он набирается из изолированных листов электротехнической стали. В пазах статора располагается разпоименнополюсная сосредоточенная или распределенная однофазная обмотка.  [14]

Однофазные коллекторные двигатели переменного тока выполняются сериесными ( стр. Вследствие того что магнитный поток пульсирует во времени, статор, как и надо делать из шихтованного железа.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Коллекторный электродвигатель - это... Что такое Коллекторный электродвигатель?

Колле́кторный электродвигатель — синхронная[1]электрическая машина, в которой датчиком положения ротора и пере­к­лю­ча­те­лем тока в обмотках является одно и то же устройство — щёточно-коллекторный узел.

Разновидности

Коллекторный электродвигатель постоянного тока

Самые маленькие двигатели данного типа (единицы ватт) содержат в корпусе:

  • трёхполюсной ротор на подшипниках скольжения;
  • коллекторный узел из двух щеток - медных пластин;
  • двухполюсной статор из постоянных магнитов.

Применяются, в основном, в детских игрушках (рабочее напряжение 3–9 вольт).

Более мощные двигатели (десятки ватт), как правило, имеют

  • много-полюсный ротор на подшипниках качения;
  • коллекторный узел из четырёх графитовых щёток;
  • четырёхполюсный статор из постоянных магнитов.

Именно такой конструкции большинство электродвигателей в современных автомобилях (рабочее напряжение 12 вольт): привод вентиляторов систем охлаждения и вентиляции, дворников, насосов омывателей.

Двигатели мощностью в сотни ватт, в отличие от предыдущих, содержат четырёхполюсный статор из электромагнитов. Обмотки статора могут подключаться несколькими способами:

  • последовательно с ротором (так называемое последовательное возбуждение),
    • преимущество: большой максимальный момент,
    • недостаток: большие обороты холостого хода, способные повредить двигатель.
  • параллельно с ротором (параллельное возбуждение)
    • преимущество: большая стабильность оборотов при изменении нагрузки,
    • недостаток: меньший максимальный момент
  • часть обмоток параллельно с ротором, часть последовательно (смешанное возбуждение)
    • до некоторой степени совмещает достоинства предыдущих типов. Пример - автомобильные стартёры.
  • отдельным источником питания (независимое возбуждение)
    • характеристика аналогична параллельному подключению, однако обычно может регулироваться. Применяется редко.

Общие достоинства коллекторных двигателей постоянного тока - простота изготовления, эксплуатации и ремонта, достаточно большой ресурс.

К недостаткам можно отнести то, что эффективные конструкции (с большим КПД и малой массой) таких двигателей являются низкомоментыми и быстроходными (сотни и тысячи оборотов в минуту), поэтому для большинства приводов (кроме вентиляторов и насосов) необходимы редукторы. Это утверждение не вполне верно, но обоснованно. Электрическая машина, построенная на низкую скорость, вообще имеет заниженный КПД и связанные с ним проблемы охлаждения. Скорее всего проблема лежит так, что изящных решений для нее нет.

Универсальный коллекторный электродвигатель

Схема одного из вариантов УКД. Допускается работа и от постоянного, и от переменного тока

Универсальный коллекторный электродвигатель (УКД) — разновидность коллекторной машины постоянного тока, которая может работать и на постоянном, и на переменном токе. Получил большое распространение в ручном электроинструменте и в некоторых видах бытовой техники из-за малых размеров, малого веса, лёгкости регулирования оборотов, относительно низкой цены. Широко использовался на железных дорогах Европы и США как тяговая машина.

Особенности конструкции

Строго говоря, универсальный коллекторный электродвигатель является коллекторным электродвигателем постоянного тока с последовательно включенными обмотками возбуждения (статора), оптимизированным для работы на переменном токе бытовой электрической сети. Такой тип двигателя независимо от полярности подаваемого напряжения вращается в одну сторону, так как за счёт последовательного соединения обмоток статора и ротора смена полюсов их магнитных полей происходит одновременно и результирующий момент остаётся направленным в одну сторону. На самом деле там есть небольшой фазовый сдвиг, обуславливающий появление против направленного момента, но он невелик, симметрирование обмоток не только улучшает условия коммутации, но и уменьшает этот момент. (М.П. Костенко, Электрические машины). Для нужд железных дорог строились специальные подстанции переменного тока низкой частоты — 16 Гц в Европе, 25 Гц в США. В 50-х годах XX века германо-французскому консорциуму производителей электрических машин удалось построить однофазную тяговую машину промышленной частоты (50 Гц). По данным М.П. Костенко Электрические машины, электровоз с однофазными коллекторными машинами на 50 Гц испытывался в СССР, где получил восторженно-отрицательную оценку специалистов. (Цитата со слов источника: "У Них асимметрия магнитной системы - доли миллиметра, у нас - доли сантиметра. У Нас щетки машины - крашенный кирпич, у них - процесс высоких технологий (это лекционный материал И.Б. Битюцкий, Липецкий политехнический университет специальность электрические машины)[источник?]).

Для возможности работы на переменном токе применяется статор из магнитно-мягкого материала, имеющего малый гистерезис (сопротивление перемагничиванию). Для уменьшения потерь на вихревые токи статор выполняют наборным из изолированных пластин. Подмножеством коллекторных машин переменного тока (к.м.п.т.) являются машины «пульсирующего тока», полученного путем выпрямления тока однофазной цепи без сглаживания пульсаций (железная дорога). Здесь стоит отметить разность в культуре электротехнической промышленности - если Европа выбрала чистую коллекторною машину, то СССР предпочел "гибрид бульдога с носорогом" - машину, где ток не менял полярность, но колебался от нуля до максимума. (И.Б. Битюцкий, Липецкий политехничский университет).

Особенностью (в большинстве случаев — достоинством) работы такого двигателя именно на переменном токе (а не на постоянном такого же напряжения) является то, что в режиме малых оборотов (пуск и перегрузка) индуктивное сопротивление обмоток статора ограничивает потребляемый ток и соответственно максимальный момент двигателя (оценочно) до 3–5 от номинального (против 5–10 при питании того же двигателя постоянным током). Для сближения механических характеристик у двигателей общего назначения может применяться секционирование обмоток статора — отдельные выводы (и меньшее число витков обмотки статора) для подключения переменного тока.

Сложной проблемой является вопрос коммутации мощной коллекторной машины переменного тока. В момент коммутации (прохождение секцией нейтрали) сцепленное с секцией якоря (ротора) магнитное поле меняет свое направление на противоположное, что вызывает генерацию в секции так называемой реактивной ЭДС. Так обстоит дело в случае с постоянным током. В к. м. п. т. реактивная ЭДС. также имеет место. Но так как якорь (ротор) находится в пульсирующем во времени магнитном поле статора, в коммутируемой секции дополнительно имеет место ещё и трансформаторная ЭДС. Ее амплитуда будет максимальна в момент пуска машины, пропорционально снижаться по мере приближения к скорости синхронизма (в точке синхронизма она обратиться в нуль) и далее по мере разгона машины вновь будет пропорционально возрастать. Проблема коммутации к.м.п.т. может быть решена следующим образом:

  • Стремление при проектировании к одновитковой секции (уменьшение потока сцепления).
  • Увеличение активного сопротивления секции. Наиболее перспективными по данным М.П.Костенко являются резисторы в «петушках» коллекторых пластин, где они хорошо охлаждаются.
  • Активная подшлифовка коллектора щетками максимальной твердости (высокий износ) и максимально возможного сопротивления.
  • Использование добавочных полюсов с последовательными обмотками для компенсации реактивной ЭДС. и паралельной - для компенсации трансформаторной ЭДС. Но так как величина трансформаторной ЭДС представляет собой функцию от угловой скорости (якоря) ротора и тока намагничивания машины, то такие обмотки нуждаются в системе подчиненного регулирования, не разработанной по сегодняшний день.
  • Применение питающих цепей низкой частоты. Популярные частоты 16 и 25 Гц.

Реверсирование УКД осуществляется переключением полярности включения обмоток только статора или только ротора.

Достоинства и недостатки

Сравнение приведено для случая подключения к бытовой однофазной электрической сети 220 вольт 50 Гц. и одинаковой мощности двигателей. Разница в механических характеристиках двигателей («мягкость-жёсткость», максимальный момент) может быть как достоинством, так и недостатком в зависимости от требований к приводу.

Достоинства в сравнении с коллекторным двигателем постоянного тока:

  • Прямое включение в сеть, без дополнительных компонентов (для двигателя постоянного тока требуется, как минимум, выпрямление).
  • Меньший пусковой (перегрузочный) ток (и момент), что предпочтительнее для бытовых устройств.
  • Проще управляющая схема (при её наличии) — тиристор (или симистор) и реостат. При выходе из строя электронного компонента двигатель (устройство) остаётся работоспособным, но включается сразу на полную мощность.

Недостатки в сравнении с коллекторным двигателем постоянного тока:

  • Меньший общий КПД из-за потерь на индуктивность и перемагничивание статора.
  • Меньший максимальный момент (может быть недостатком).

Достоинства в сравнении асинхронным двигателем:

  • Быстроходность и отсутствие привязки к частоте сети.
  • Компактность (даже с учётом редуктора).
  • Больший пусковой момент.
  • Автоматическое пропорциональное снижение оборотов (практически до нуля) и увеличение момента при увеличении нагрузки (при неизменном напряжении питания) — «мягкая» характеристика.
  • Возможность плавного регулирования оборотов (момента) в очень широком диапазоне — от ноля до номинального значения — изменением питающего напряжения.

Недостатки в сравнении с асинхронным двигателем:

  • Нестабильность оборотов при изменении нагрузки (где это имеет значение).
  • Наличие щёточно-коллекторного узла и в связи с этим:
    • Относительно малая надёжность (срок службы. Тяжелые условия коммутации обуславливают использование максимально твердых щеток, что снижает ресурс.
    • Сильное искрение на коллекторе из-за коммутации переменного тока и связанные с этим радиопомехи
    • Высокий уровень шума
    • Относительно большое число деталей коллектора (и соответственно двигателя)

Следует отметить, что в современных бытовых устройствах ресурс электродвигателя (щёточно-коллекторного узла) сопоставим с ресурсом рабочих органов и механических передач.

Сравнение с асинхронным двигателем

Двигатели (УКД и асинхронный) одной и той же мощности, независимо от номинальной частоты асинхронного двигателя, имеют разную механическую характеристику:

  • УКД — «мягкая» характеристика, момент прямо, а обороты обратно пропорциональны нагрузке на валу (потребляемой мощности) — практически линейно — от режима холостого хода до режима полного торможения. Номинальный момент выбирается примерно в 3-5 раз меньшим максимального. Обороты холостого хода ограничиваются только потерями в двигателе и могут разрушить мощный двигатель при включении его без нагрузки.
  • Асинхронный двигатель — «вентиляторная» характеристика — двигатель поддерживает близкую к номинальной частоту вращения, резко (десятки процентов) увеличивая момент при незначительном снижении оборотов (единицы процентов). При значительном снижении оборотов (до точки критического момента) момент двигателя не только не растёт, а падает до нуля, что вызывает полную остановку. Обороты холостого хода постоянны и слегка превышают номинальные.
  • Однофазный асинхронный двигатель предлагает дополнительный "букет" проблем, связанных с запуском, т.к. в нормальных условиях пускового момента не развивает. Пульсирующее во времени магнитное поле однофазного статора математически разлагается на два противофазных поля, делающих невозможным пуск без различных ухищрений:
  • расщепленный паз
  • создающая искусственною фазу емкость
  • создающую искусственною фазу активное сопротивление

Вращающееся в противофазе поле теоретически снижает максимальный КПД однофазного асинхронного двигателя до 50–60 % из-за потерь в перенасыщенной магнитной системе и активных потерь в обмотках, которые нагружаются токами «противополя». Фактически, на одном валу «сидят» две электрические машины, одна из которых работает в двигательном режиме, а вторая - в режиме противовключения.

Таким образом, в однофазных сетях к.м.п.т. не знает себе конкурентов.

Механическая характеристика в первую очередь и обуславливает (разные) области применения данных типов двигателей.

Из-за малых оборотов, ограниченных частотой сети переменного тока, асинхронные двигатели той же мощности имеют значительно бо́льшие вес и размеры, чем УКД. Если асинхронный двигатель запитывается от преобразователя (инвертора) с высокой частотой, то вес и размеры обеих машин становятся соизмеримы. При этом остаётся жёсткость механической характеристики, добавляются потери на преобразование тока и, как следствие увеличения частоты, повышаются индуктивные и магнитные потери (снижается общий КПД).

Аналоги без коллекторного узла

Ближайшим аналогом УКД по механической харатеристике является бесколлекторный электродвигатель (вентильный электродвигатель, в котором электронным аналогом щёточно-коллекторного узла является инвертор с датчиком положения ротора (ДПР).

Электронным аналогом универсального коллекторного двигателя является система: выпрямитель (мост), синхронный электродвигатель с датчиком углового положения ротора (датчик угла) и инвертором (другими словами — вентильный электродвигатель с выпрямителем).

Однако из-за применения постоянных магнитов в роторе максимальный момент вентильного двигателя при тех же габаритах будет меньше.

См. также

Примечания

dvc.academic.ru

Однофазный коллекторный двигатель

 

Класс 21dР, 33 № 46629

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ однофазного коллекторного двигателя.

К авторскому свидетельству П. T. Дудкина и Л. П. Дудкина, заявленному

2 июля 1932 года (спр. о перв. № 112003).

0 выдаче авторского свидетельства опубликовано 30 апреля 1936 года.

Известны разного рода электрические двигатели с вращающимися по коллектору щетками. Например, известны электрические движущие механизмы с неподвижным якорем и коллектором, по которому скользят щетки, соединенные с сетью постоянного тока и предназначенные создавать вращающееся поле, увлекающее за собой ротор механизма подобно тому, как это имеет место в синхронных или асинхронных двигателях. Также известны многофазные синхронные двигатели с вращающимися по коллектору щетками. Наконец, известны и однофазные коллекторные двигатели со щетками, приводимыми во вращение сервомотором.

Предлагаемый однофазный коллекторный двигатель также имеет щетки, вращаемые по коллектору сервомотором. Согласно изобретению, в новом двигателе переменным током питается только статор, а к коллекторному ротору подводится постоянный ток посредством синхронно с перемагничениями статора вращаемых щеток.

Предлагаемый двигатель изображен схематически на чертеже в продольном разрезе.

Статор 1 двигателя имеет обмотку, подобную статорным обмоткам у машин однофазного тока. Ротор 2снабжен коллектором 8 и имеет обмотку, подобную якорным обмоткам у машин постоянного тока. Траверза б щеткодержателей 4 сделана свободно вращающейся вокруг вала 12 ротора.

На втулке траверзы насажены контактные кольца б и зубчатка 8. На кольца наложены неподвижные контактные щетки 7. Зубчатка 8 сцеплена с зубчаткой 9, свободно сидящей на пальце, закрепленном на крышке кожуха двигателя. Зубчатка 9 сцеплена с зубчаткой 10, сидящей на оси сервомотора 11, представляющего собой синхронный двигатель..

Обмотка статора 1 питается от сети однофазного тока высокого напряжения и нормальной частоты. Обмотка ротора 2 питается постоянным током от отдельно установленного возбудителя (мотор-генератора). Постоянный ток от возбудителя подводится посредством щеток 7 к кольцам б, а от них — к щеткам коллектора 3.

Пуск двигателя происходит следующим образом. Сначала пускается возбудитель мотор-генератор, а затем сервомотор 11, питаемый током такой же частоты, как и обмотка ста— 2 тора 1. По достижении сервомото-, ром11 синхронизма включается через сопротивление статор 1 на сеть одно- фазного тока и одновременно ротор 2 — в цепь постоянного тока. При | этом ротор 2 придет во вращение и будет вращаться асинхронно. Щетки же будут вращаться вокруг коллектора 3 синхронно с перемагничениями статора, Предмет из обре ения.

Однофазный коллекторный двигатель со щетками, вращаемыми по коллектору сервомотором, отличающийся тем, что переменным током питается только статор, а к коллекторному ротору подводитс» постоянный ток посредством синхронно с перемагничениями статора вращаемых щеток.

Тип. арт. «Сов. Печ.». Зак. № 8591 (00

  

www.findpatent.ru

Однофазный коллекторный электродвигатель

 

№ 130971

Класс 21й2, 34

20l, 5

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОЬРКТКНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная группа И 98

Д. М. Лупкин и В. М. Лупкин

ОДНОФАЗНЫЙ КОЛЛЕКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Заявлено 28 ноября 1959 г. за № 644790/24 в Комитет но делам изобрс" *-" ч открытий при Совете Министров СССР с присоединением заявки № 644789/24

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» ¹ 16 "a 1960 г

Настоящее изобретение относится и однофазным коллекторным электродвигателям промышленной частоты с лягушечьей якорной обмоткой и с подразделенными контактными щетками, Части однополярных щеток соединены между собой и подключены к соответствующим частям

KoHIактных щеток другой полярности через обмотку возбуждения и вторичную обмотку главного трансформатора.

Предлагаемый электродвигатель отличается or известных тем, что якорная обмотка выполнена двухходовой, а контактные щетки подразделены на две части, равные по толщине коллекторной пластине и отстоящие одна от другой на расстояние, равное сумме толщин одной коллекторной пластины и двух изоляционных прослоек.

Такое выполнение электродвигателя позволяет упростить его конструкцию путем уменьшения числа контактных щеток, На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого двигателя; на фиг. 2 — схема выполнения его обмотки применительно к якорю с 24-мя пазами и коллекторными пластинами (с номерами 1 — 24).

Якорь Я двигателя (фиг. 1) присоединен к главному трансформатору

holloðûé имеет одну первичную t8i и две совершенно одинаковые вторичные обмотки ыя. Каждая из вторичных обмоток ы2 должна быть рассчитана на половину тока двигателя. Обмотка возбуждения ын разделена на две одинаковые части, соединенные последовательно с соответствующими обмотками ы .

На якоре двигателя расположена двухходовая лягушечья обмотка (фиг. 2), волновая часть которой должна быть однократно замкнутой.

Контактные щетки каждого щеточного пальца подразделены на две части, отстоящие одна от другой на расстояние, равное суммарной ширине коллекторной пластины и двух межламельных изоляционных прокладок. Части однополярных щеток соединены между собой и подключены № 130971 к частям контактных щеток другой полярности через обмотку возбуждения «ы ни вторичные обмотки m> главного трансформатора.

При таком выполнении двигателя кондуктивными соединениями между разрезанными частями щеток однополярных пальцев замыкаются накоротко две соединенные последовательно секции соответственно петлевой и волновой обмоток. Эти секции до момента замыкания их разрезанными частями щеток находятся в разных параллельных цепях, вследствие чего реактивные э.д.с., возникающие в них при переходе из одной параллельной цепи в другую, действуют по замкнутому контуру навстречу друг другу. В момент замыкания накоротко этих двух последовательно соединенных секций они находятся под разноименными полюсами, поэтому индуктируемые в них трансформаторные э.д.с. также действуют навстречу одна другой. При вращении якоря двигателя разрезанными частями Ll åòîê замыкаются друг на друга две секции петлевой обмотки. Эти секции включены встречно, поэтому сумма трансформаторных э.д.с. этих двух секций будет весьма мала. Суммарная реактивная э.д.с. в этом контуре тоже равна нулю, так как реактивные э.д.с. всех сскций авны по величине (поскольку лягушечья обмотка обладает свойством полного числа уравнительных соединений), совпадают по фазе и направлены встречно. Две секции петлевой обмотки, замкнутыс друг на друга двумя соединениями между соответствующими частями однополярных щеток, также будут иметь равные и встречно направленные реактивные и трансформаторные э.д.с., так как эти секции находятся на расстоянии двойного полюсного деления и соединены конец с концом и начало с началом. Следовательно, во всех контурах секций, замкнутых накоротко щетками, будут отсутствовать как трансформаторные, так и реактивные э.д.с. Поэтому у предлагаемого двигателя не надо устанавливать дополнительных полюсов и в коммутационном отношении он пол ностью компенсирован, т. е. щетки на коллекторе работают в условиях, близких к работе на контактном кольце асинхронной машины.

Предлагаемый двгп атель может быть применен в схеме электровоза переменного тока со статическим преобразователем, вентили которого включены между в;оричной обмоткой главного трансформатора и оомоткой возбуждения двигателя. Регулирование скорости его целесообразно осуществлять изменением напряжения на первичной стороне главного трансформатора.

Предмет изобретения

1. Однофазный коллекторный электродвигатель промышленной частоты с лягушечьей якорной обмоткой и с подразделенными контактными щетками, причем части однополярных щеток соединены между собой и подключены к соответствующим частям контактных щеток другой полярности через обмотку возбуждения и вторичную обмотку главного трансформатора, отличающийся тем, что, с целью упрощения его конструкции, якорная обмотка выполнена двухходовой, а контактные щетки подразделены на две части, равные по толщине коллекторной пластине и отстоящие одна от другой на расстояние, равное сумме толщин одной коллекторной пластины и двух изоляционных прослоек.

2. Применение электродвигателя по п. 1 в схеме электровоза переменного тока со статическим преобразователем, вентили которого включены между вторичной обмоткой главного трансформатора и обмоткой возбуждения двигателя. № 130971 с б б ч б

Техред А. А. Кудрявицкая Корректор Н. Цыганова

Редактор В. М. Парнес

Поди. к печ. 21.Х-60 r

Лак. 8046-а

Типография ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР, Москва, Петровка, !4.

Формат бум. 70 + 108>/, Объем 0,34 п. л.

Тираж 1000 Цена 50 коп.; с 1.1-61 г.— 5 коп.

ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М. Черкасский пер., д. 2/6

    

www.findpatent.ru

Однофазный коллекторный электродвигатель

 

№ 125613

Класе 21d, 34

СССР

) .ъ Р;1TrHTUO» "-1 -, „,gq,,„!

БИБЛИОТЕКА описание изовитення—

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Д. М. Лупкин и В. М. Лупкин

ОДНОФАЗНblй КОЛЛ ЕКТОРHЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Заявлено 5 февраля 1959 г. за ¹ 618772/24 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» № 2 за 1960 г.

Изобретение относится к однофазным коллекторным электродвигателям промышленной частоты со сложной якорной обмоткой и с подразделенными контактными щетками, однополярные ча ти которых соединены между собой и подключены к соответствующим частям контактных щеток другой полярности через обмотку возбуждения и вторичную обмотку главного трансформатора.

Предлагаемый двигатель отличается от известных тем, что в нем применена трехходовая лягушечья якорная обмотка, а контактные щетки подразделены на четыре части, отстоящие одна от друго1, на половину коллекторного деления.

Такое выполнение двигателя позволяет компенсировать трансформаторную и реактивную э.д.с- без использования добавочных полюсов.

На фиг. 1 изображена принципиальная "хема включения предлагаемого двигателя; на фиг. 2 — схема обмотки его якоря с направлением тока в ее последовательно соединенных петлевой и волновой частях.

Предлагаемый двигатель имеет трехходовую лягушечью обмотку якоря 1 и разрезные контактные щетки 2. Каждая контактная щетка разрезана на четыре части, отстоящие одна от другой на полоьану коллекторпого деления. Однополярные контактные щетки соединяются между собой и подключаются к кон-актным щеткам другой полярности через обмотку возбуждения 8 и вторичную обмотку 4 главного трансформатора.

Таким образом, главный трап;форматор имеет одну первичную обмотку 5 и четыре совершенно одинаковые вторичные оомотки 4, каждая из которых рас=читана на четверть тока двигателей. При тако i схеме соединения частей контактных щеток, обмоток возбуждения двигателя и обмоток трансформатора контактными щетками замыкаются накоротко две соединенные последовательно секции — одна петлевой и вторач — 2-Мю 125613 волновой части лягушечьей обмотки. Эти секции до момента замыкания их разрезанными частями контактных щеток находятся в разных параллельных цепях При этом ток направлен в них противоположно (фиг. 2) и возникающие B п1нщессе коммутации реактивные э.д.с. действуют по замкнутому контуру навстречу друг другу.

В момент замыкания двух последовательно соединенных секций накоротко они находятся под разными полюсами (фиг. 2), и поэтому индуктирующиеся в них трансформаторные э.д.с. действуют также навстречу одна другой. Таким образом, в контуре секций, замкнутых накоротко однополярными контактными щетками, отсутствуют трансформаторная и реактивная э.д.с.

В контуре двух секций петлевой обмотки, замкнутых друг на друга соединениями между соответствующими частями однополярных контактных щеток, реактивная и трансформаторная э.д.с. направлены встречно, потому что эти секции находятся на расстоянии двюйного полюсного деления и соединены конец с концом и начало с началом (фиг. 2).

Две секции петлевой обмотки, замкнутые накоротко через две контактные щетки одного щеткодержателя, включены встречно и сумма трансформаторных эд.с. Ze, в этих двух секциях равна . / е, = е,(1 — cos

m где: е, — величина трансформаторной э.д.с в секции; а — угол между секциями одного обхода; т — шаг по коллектору петлевой обмотки.

В шестиполюсной машине при m = 3 и 216 коллекторных пластинах эта сумма будет равна 0,0024,, т. е. на один щегочный контакт приходится только 0,12 lo трансформаторной эд.. одной секции. Очевидно, что такая ничтожно малая величина трансформаторной э.дс. не требует никакой компенсации. Реактивная э.д.с. в этом контуре равна нулю, так как реактивные э.д.с всех секций равны по величине (поскольку лягушечья обмотка обладает полным числом уравнительных соединений), совпадает по фазе и в рас"матриваемом контуре направлены встречно, Следовательно, во всех контурах секций, замкнутых накоротко контактными щетками, отсутствуют как трансформаторная, так и реактивная э.д.с. Поэтому в предлагаемом двигателе не требуется предусматривать дополнительных полюсов и в коммутационном отношении он является полностью компенсированным.

Регулирование скорости в такой машине целесообразно осуществлять путем изменения напряжения на первичной стороне главного трансформатора.

Предмет изобретения

Однофазный коллекторный электродвигатель промышленной частоты со сложной якорной обмоткой и с подразделенными контактными щетками, однополярные части которых соединены между собой и подключены к соответствующим частям контактных шеток другой полярности через обмотку возбуждения и вторичную обмотку главного трансформатора, о тли ч а ющий я тем, что, с целью компенсации трансформаторной и реактивной э.д.с. без использования добавочных полюсов, якорная обмотка выполнена трехходовой лягушечьей, а контактные щетки подразделены на четыре части, отстоящие одна от другой на половину коллекторного деления и равные ему по толщине.

   

www.findpatent.ru