Синхронный генератор с возбудителем в виде коллекторной машины постоянного тока

 

1. СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР С ВОЗБУДИТЕЛЕМ В ВИДЕ КОЛЛЕКТОРНОЙ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА , вал которой механически соединен с валом генератора, щеточным узлом с размещенными в щеткодержателе нажимнымипружинами , щетками, контактирующими с коллектором, и контактными кольцами. размещенными на втулке, жестко установленной на валу возбудителя синхронного генератора, обмотка возбуждения которого имеет два отвода, соединенные с контактными кольцами, отличающийся тем, что, с целью уменьщения расходов на эксплуатацию , упрощения конструкции и повышения технологичности изготовления, втулка выполнена в виде несущего диска, установленного со стороны коллектора, контактные кольца размещены концентрично относительно друг друга на торцовой поверхности диске, обращенной к коллектору, щетки выполнены Г-образнымиили трапецеобразными с дополнительными торцовыми контактными поверхностями , контактирующими с контактными кольцами, каждое из которых соедиI нено со щетками одной полярности и к каждому из которых подсоединены по одному (Л отводу -обмотки возбуждения синхронного генератора. а оо 00 ел

„.SU„„1064385 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(р Н 02 К !9/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . ъ=.

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ «

-«Ъ-„»

18, 9

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3514542/24-07 (22) 26.11.82 (46) 30.12.83. Бюл. № 48 . (72) Б. Л. Алиевский (71) Московский ордена Ленина и. ордена

Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.313.322 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 440731, кл. Н 01 R 39/28, 1973.

2. Иванов-Смоленский А. В. Электрические машины. М., «Энергия», 1980, с. 496—

504, рис. 51-2, 51-10, 51-11 (прототип). (54) (57) 1. СИНХРОННЬ1Й ГЕНЕРАТОР . С ВОЗБУДИТЕЛЕМ В ВИДЕ КОЛЛЕКТОРНОЙ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА, вал которой механически соединен с валом генератора, щеточным узлом с размещенными в щеткодержателе нажимнымипружинами, щетками, контактирующими с коллектором, и контактными кольцами, размещенными на втулке, жестко установленной на валу возбудителя синхронного генератора, обмотка возбуждения которого имеет два отвода, соединенные с контактными кольцами, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расходов на эксплуатацию, упрощения конструкции и повышения технологичности изготовления, втулка выполнена в виде несущего диска, установленного со стороны коллектора, контактные. кольца размещены концентрично относительно друг друга на торцовой поверхности диска, обращенной к коллектору, щетки выполнены

Г-образными или трапецеобразными с дополнительными торцовыми контактными поверхностями, контактирующими с контактными кольцами, каждое из которых соединено со щетками одной полярности и к каж- -3 дому из которых подсоединены по одному отводу -обмотки возбуждения синхронного генератора.

C:

1064385

2. Синхронный генератор по п. 1, огли,чающийся тем, что каждый шеткодержатель содержит одну нажимную пружину, ось которой направлена под углом 45 к обеим" контактным поверхностям щетки.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам, преимущественно к установкам с электромашинными возбудителями, и может применяться в системах возбуждения синхронных генераторов (СГ).

Известны токосъемные устройства для электрических машин на основе многоэлементных роликовых щеток, выполненных без токоотводящих канатиков, заделанных в тело щетки. В месте заделки канатиков возможно перегорание канатика при эксплуатации щеток (1)., Недостатки роликовых щеток — существенное усложнение конструкции и увеличение размеров щеткодержателей, имеющих 15 сотовую (трубчатую) структуру, малый коэффициент заполнения габаритной плошади щетки контактными элементами скольжения (роликами), а также необходимость применения большого числа нажимных пружин в щетке (по количеству ее сотовых каналов) .

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту синхронный генератор с возбудителем в виде коллекторной машины постоянного 25 тока, вал которой механически соединен с валом генератора (2) .

Жесткая механическая связь роторов СГ и возбудителя обеспечивает работу возбу,дителя при вращении СГ. Однако данная система имеет сложную конструкцию щеточно-коллекторного узла возбудителя и щеточно-контактного узла ротора. СГ. Недостаток конструктивного выполнения системы состоит в заделке токоотводящего канатика . в массив каждой щетки. Шетка получается малотехнологичнои в изготовлении. Переи

35 горание канатика в зоне заделки снижает эксплуатационную надежность систем@ возбуждения СГ. Вследствие- большого числа щеток (на коллекторе возбудителя и на кольцах СГ) выход из строя может проис- 40 ходить довольно часто, вследствие чего неизбежны большие эксплуатационные расхо ды из-за простоев на ремонт СГ. Обслуживание большого числа щеток требует много времени и затрат. !

Лель изобретения — уменьшение расхода .:на эксплуатацию, упрощение конструкции 3. Синхронный генератор по п. 1, отличающийся тем, что каждый щеткодержатель содержит две нажимные пружины, размещенные перпендикулярно одна к другой, причем ось одной из них направлена радиально, а ось другой — аксиально. и повышение технологичности изготовления устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в синхронном генераторе с возбудителем в виде коллекторной машины постоянного тока, вал которой механически соединен с валом генератора, щеточным узлом с размещенными в щеткодержателе нажимными пружинами, щетками, контактирующими с коллектором, н контактными кольцами, размещенными на втулке, жестко установленной на валу возбудителя синхронного генератора обмотка возбуждения которого имеет два отвода, соединенные с контактными кольцами, втулка выполнена в виде несущего диска, установленного со стороны коллектора, контактные кольца размещены концентрично. относительно друг друга на торцовой поверхности диска, обращенной к коллектору, щетки выполнены Г-образными или трапецеобразными с дополнительными торцовыми. контактными поверхностями, контактирующими с контактными кольцами, каждое из которых соединено со щетками одной полярности, и к каждому из которых подсоединен один из отводов обмотки возбуждения синхронного генератора.

Каждый шеткодержатель может содержать одну нажимную пружину, ось которой направлена под углом 45 к обеим контактным поверхностям щетки.

Кроме того, каждый щеткодержатель может содержать две нажнмные пружины, размещенные перпендикулярно одна к другой, причем ось одной из них направлена радиально, а ось другой — аксиально.

На фиг. 1 приведены часть концевой зоны СГ с отводами обмотки возбуждения на роторе генератора . и часть возбудителя с шеточно-контактным узлом, продольный разрез; на фиг. 2 — схема приложения усилий к Г-образной щетке, созданных нажимной пружиной щеткодержателя; на фиг. 3— то же, для трапецеобразной щетки.

Предлагаемое устройство содержит вал 1 ротора генератора, ротор 2 и статор 3 генератора, обмотку 4 статора, обмотку 5 возбуждения генератора, подшипник 6, муфту 7, вал 8 возбудителя, подшипник 9, щетки 10 одной полярности, несущий диск 11, контактное. кольцо 12, электроизоляцию 13

1064385

ВНИИПИ! Закаэ 10354 55 Тираж 687 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 щеткодержатель 14, нажимную пружину 15, ярмо 16 статора возбудителя, обмотку 17 возбуждения возбудителя, полюс статора (индуктора) возбудителя 18, ротор возбудителя 19, коллектор 20, обмотку 21 ротора (якоря) возбудителя, щетки 22 другой по5 лярности, контактное. кольцо 23, отводы 24 и 25 обмотки ротора генератора.

Возбудитель выполнен в виде коллекторного генератора постоянного тока, вал 8 которого с муфтой 7 соединен с валом 1 генератора. Обмотка 5 вбзбуждения генератора размещена на его роторе 2 и имеет два отвода 24 и 25, которые подключены к торцовыми контактным кольцам 12 и 23, установленным на торцовой поверхности несущего диска 11, размещенного на валу

15 возбудителя со стороны коллектора 20. Щетки 10 и 22 Г-образной или трапецеобразной формы имеют по две поверхности скольжения (на цилиндрическом коллекторе и на торцовых кольцах). Нажатие на щетки 10 20 и 22 производят пружины 15, содержащиеся по одной в каждом из щеткодержателей 14.

Возможен вариант конструктивного выполнения, при котором каждая Г-образнаящетка прижимается двумя пружинами (на чертеже не пЬказан) по радиусу — к кол25 лектору, вдоль оси (в аксиальном направлении) — к контактному кольцу. Усилие первой пружины приложено к горизонтальному участку Г-образной щетки, а усилие второй пружины — к ее вертикальному

30 участку (при ориентации щетки по фиг. 2).

Устройство работает следующим образом.

Обмотка 17 возбуждения возбудителя подключена к независимому источнику посто ян ного тока ил и к под воз буди тел ю. П ри совместном вращении связанных с муфтой 7 З5 роторов СГ и возбудителя в обмотке 21 якоря наводится ЭДС, которая выпрямляется коллектором 20 и обусловливает ток в цепи разнополярных щеток 10 и 22. Каждой электрической полярности может принадлежать по несколько одинаковых щеток. Щетки передают ток от коллектора к контактным кольцам 12 и 23, соединенным (например, пайкой) с отводами 24 и 25 обмотки 5 возбуждения генератора. Таким образом, обмот ка генератора питается постоянным током от возбудителя. Для осуществления контактного нажатия щетки 10 на две поверхности скольжения (на цилиндрическом коллекторе 20 и торцовом контактном кольце 23) с помощью одной пружины 15, необходимо, чтобы ее ось была расположена под равными углами 45 к обеим контактным поверхностям. Равнодействующая сила F пружины щеткодержателя раскладывается на радиальную Г и осевую F составляющие (фиг. 2 и фиг. 3), приложенные по нормалям к соответствующим поверхностям скольжения. По другому варианту конструкции на

Г-образную щетку действуют нажимные усилия двух пружин: ось одной пружины направлена радиально, а ось другой — перпендикулярно к торцовой плоскости контактных колец, т. е. аксиально.

В предлагаемом устройстве существенно облегчается обслуживание и сокращаются простои СГ, связанные с ремонтом системы возбуждения. Это обусловлено выполнением щеток Г-образными или трапецеобразными с двумя контактными поверхностями без токоотводящих канатиков. При данном исполнении значительно упрощается конструкция щеток, повышается технологичность их изготовления и устройства в целом, вследствие . этого эксплуатационная надежность возрастает. Один и тот же комплект щеток скользит по коллектору возбудителя и по контактным кольцам. В известном генераторе необходимо установить отдельные комплекты щеток на коллекторе и на контактных кольцах. Последние не требуются на роторе предлагаемого СГ. Общее число щеток умень шено вдвое по сравнению с числом щеток в известной системе.

Предлагаемое устройство целесообразно применять для возбуждения крупных синхронных машин-турбогенераторов или электродвигателей большой мощности, а также в установках электродвижения с синхронными генераторами.

Синхронный генератор с возбудителем в виде коллекторной машины постоянного тока Синхронный генератор с возбудителем в виде коллекторной машины постоянного тока Синхронный генератор с возбудителем в виде коллекторной машины постоянного тока 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к синхронным бесконтактным генераторам нормальной и повышенной частоты

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к синхронным генераторам электроэнергии, конструктивно сопряженным с машиной возбуждения, и может быть использовано, например, на электростанциях

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашинным преобразователям механической энергии в электрическую энергию

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к индукторным генераторным установкам постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электрообеспечения

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для проектирования синхронных машин малой и средней мощности, преимущественно генераторов для автономных электростанций

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в синхронных бесконтактных генераторах промышленной и повышенной частоты

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения электрических машин, в частности - к синхронным электрическим машинам с возбуждением от постоянных магнитов, которые наряду с известными достоинствами обладают и некоторыми недостатками, в частности - довольно сложными пусковыми и регулировочными характеристиками и относительно низким КПД

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромеханическим преобразователям энергии, и может быть использовано в качестве преобразователя механической энергии вращения, подаваемой на механический вход машины, и электрической энергии постоянного тока, одновременно подаваемой на ее электрический вход, в суммарную электрическую энергию переменного тока
Наверх