Способ нагрева петлевых обмоток якоря коллекторной электрической машины при сушке и термообработке их изоляции

 

Использование: термообработка и сушка изоляции коллекторных электрических машин. Сущность изобретения: якорь коллекторной электрической машины помещают в соосно расположенный с ним индуктор в виде шихтованного кольцевого магнитопровода 1 с продольными пазами 2 на его внутренней поверхности, в которых уложена трехфазная распределенная обмотка 3. Обмотку якоря закорачивают по коллектору, располагая контактное замыкающее кольцо 4 соосно якорю и прижимая его к коллектору . Замыкающее кольцо выполнено в виде изолированных друг от друга контактов, расположенных равномерно по его окружности . Ширину каждого контакта выбирают из соотношения В« п-1, а их количество N -; где К - количество контактов замыК п кающего кольца; п - количество элементарных проводимков в сёк Ции якоря; N - количество элементарных проводников в петлевой обмотке якоря. 3 ил. Ё VJ О VI О CJ ГО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 02 К 15/12

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (: 4 (3 с (л)

ЬЭ (21) 4863891/07 (22) 04,09.90 (46) 07.10.92, Бюл, N. 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения (72) Н.И. Березинец, А.Б.Домашевский, Ю.М.Украинский и М.Б.Бондаренко (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1390717, кл. Н 02 К 15/12, 03.11.86, (54) СПОСОБ НАГРЕВА ПЕТЛЕВЫХ ОБМОТОК ЯКОРЯ КОЛЛЕКТОРНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПРИ СУШКЕ И

ТЕРМООБРАБОТКЕ ИХ ИЗОЛЯЦИИ (57) Использование; термообработка и сушка изоляции коллекторных электрических машин. Сущность изобретения: якорь коллекторной электрической машины помеща„... Ж, „1767632 А 1 ют в соосно расположенный с ним индуктор в виде шихтованного кольцевого магнитопровода 1 с продольными пазами 2 на его вйутрейней поверхности, в которых уложена трехфазная распределенная обмотка 3.

Обмотку якоря закорачивают по коллектору, располагая контактное замыкающее кольцо

4 соосно якорю и прижимая его к коллектору. Замыкающее кольцо выполнено в виде изолированных друг от друга контактов, расположенных равномерно по его окружности. Ширину каждого контакта выбирают из соотношения В» = п-1, а их количество

К = —; где К вЂ” количество контактов замып кающего кольца; n — количество элементарных проводнйков в""се-кц« йи«" «як оря; N количество элементарных проводников в петлевой обмотке якоря. 3 ил.

1767632

40

Вк == п-1, а их количество

55 (2) Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к производству и ремонту электрических машин постоянного тока, Известен способ нагрева изделий с обмотками в процессе термообработки изоляции (11, при котором переменный магнитный поток. созданный цилиндрической обмоткой индуктора, индуцирует в листах пакета железа изделия с обмотками вихревые токи, Омйческие потерй, связанные с вихревыми токами, приводят к нагреву пакета железа. Нагрев изоляции обмотки происходит за счет теплопередачи и начинается с наружной поверхности, что отрицательно влияет на качество термообработки изоляции, Наиболее близок к предлагаемому способ нагрева изделий с обмотками (2), например якорей коллекторных электрических машин, при котором якорь помещают в расположенный соосно с ним цилиндрический индуктор в виде шихтованного кольцевого магнитопровода с продольными пазами на его внутренней поверхности, в которых расйоложена трехфазная распределенная обмотка, закорачивают обмотку якоря по коллектору, располагая контактное замыкающее кольцо соосно якорю и прижимая его к коллектору, Вращающееся магнитное поле, созданное трехфазной обмоткой, индуцирует в замкнутых накоротко витках обмотки якоря токи, омические потери от которых являются основным источником тепла при нагреве обмотки. . При таком способе нагрева образование короткозамкнутых витков в обмотке якоря достигается контактным замыкающим кольцом, содержащим замыкающий элемент в виде сплошной токопроводящей шины с напаянным щеточным проводом и .приспособление для равномерного прижатия замыкающего элемента к поверхности коллектора электрической машины. Однако, как показали эксперименты при таком способе устройство, его реализующее, не обеспечивает эффективного (КПД -45%) нагрева обмотки якоря; что обусловливает низкую производительность.

Указанные недостатки связаны с тем, что при перемыкании всех коллекторных пластин петлевая обмотка якоря в электромагнитном отношении оказывается преобразованной в систему 2р короткозамкнутых контуров, активное сопротивление каждого из которых в N/2ð раз (2р — число полюсов;

N — количество элементарных витков якоря) меньше активного сопротивления злемен. тарного витка якоря,.

В связи с низким сопротивлением преобразованной таким образом обмотки якоря активная мощность, потребляемая устройством, реализующим данный способ нагрева, оказывается недостаточной для существенного нагрева якоря и распределяется между обмотками якоря и источника вращающегося магнитного поля пропорционально их активным сопротивлениям. Но, поскольку сопротивление обмотки источни-. ка враЩающегося магнитного поля вышетого же параметра преобразованной якорной обмотки, активная мощность выделяется главным образом (55%) в обмотке источника вращающегося магнитного поля.

Изготовление обмотки источника вращающегося магнитного поля с активным сопротивлением меньше активного сопротивления преобразованной обмотки якоря приводит к значительным затратам проводниковых материалов и существенному увЕличению массогабаритных характеристик источника вращающегося магнитнОго поля и устройства для нагрева в целом.

Таким образом, использование описанного способа нагрева обмоток якорей практически нецелесообразно, Цель изобретения — повышение производительности за счет повышения тепловыделения в якорной обмотке, Указанная цель достигается тем, что в способе нагрева петлевых обмоток якорей коллектОрных электрических машин при сушке и термообработке их изоляции, при котором якорь помещают в расположенный соосно с ним цилиндрический индуктор в виде шихтованного кольцевого магнитопровода с продольными пазами на его внутренней поверхности, в которых расположена трехфазная распределенная обмотка, закорачивают обмотку якоря по коллектору, располагая контактное замыкающее кольцо соосно якорю и прижимая его к коллектору, используют контактное замыкающее кольцо в виде изолированных друг от друга контактов, расположенных равномерно по его окружности, При этом ширину каждого контакта выбирают из соотношения: где В» — ширина контакта в коллекторных делениях;

К вЂ” количество контактов замыкающего кольца;

1767632

10

20

55 и — количество элементарных проводников-в секции якоря;

N — количество элементарных проводников в петлевой обмотке якоря.

Тем самым обмотка якоря преобразуется в систему электрически не связанных короткозамкнутых контуров, количество которых равно числу контактов замыкающего кольца.

Активное сопротивление преобразованной якорной обмотки оказывается в

К(п-1) раз больше сопротивления элементарного витка якоря, что позволяет обеспечить высокую производительность устройства, реализующего данный способ нагрева.

При изучении патентной и научно-технической литературы не обнаружено признаков, отличающих данное техническое решение от прототипа, обеспечивающих повышение производительности устройства при таком способе нагрева петлевых обмоток якорей коллекторных электрических машин. В связи с этим можно сделать вывод, что предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями, Конструкция устройства, реализующего предлагаемый способ нагрева, показана на фиг. 1 — 3, Способ нагрева петлевых обмоток якорей коллекторных электрических машин при сушке и термообработке их изоляции реализуется следующим образом. Якорь помещают в расположенный соосно с ним цилиндрический индуктор (фиг. 1), в виде шихтованного кольцевого магнитопровода

1 с продольными пазами 2 на его внутренней поверхности, в которых уложена трехфазная распределенная обмотка 3. Обмотку якоря закорачивают по коллектору, располагая контактное замыкающее кольцо 4 (фиг. 2, 3) соосно валу на коллекторе вертикально расположенного якоря, Используют замыкающее кольцо в виде изолированных друг от друга контактов, расположенных равномерно по окружности коллектора, Контактное замыкающее кольцо содержит направляющую и центрирующую втулку 5, которая, перемещаясь по валу якоря, обеспечивает грубую центровку контактного замыкающего кольца относительно рабочей поверхности коллектора, кронштейны 6 с закрепленными на нем держателями 7 конФ тактов.

Контакты находятся в пазах держателей в "плавающем" состоянии, которое достигается применением упругих элементов 8. Это позволяет компенсировать возможную неравномерность ь распределении давления между контактами одного держателя, Контакт содержит медный контактирующий элемент 9, который через изоляционную прокладку 10 винтовым соединением связан с направляющим элементом 11, Изоляция контактирующих элементов друг от друга и от остальных частей контактного замыкающего кольца является обязательным условием эффективного нагрева. Количество и ширина контактирующих элементов определяются конструкцией обмотки якоря, в частности количеством элементарных проводников секции, При этом ширину каждого контактирующего элемента S» и их количество К выбирают из соотношений Вк = n-1 и К= N/n соответственно.

Вращением рукояток 12 через шарнир

13 винтовой пары 14 перемещают держатели в радиальном направлении и обеспечивают надежный электрический контакт контактирующих элементов с пластинами коллектора. Возможны иные решения для обеспечения надежного контакта контактирующих элементов с коллектором, например введение пневматических цилиндров, что при известном усложнении конструкции уменьшает долю участия оператора в подготовке контактного приспособления к работе.

На выводы трехфазной распределенной обмотки индуктора подают переменное напряжение (380 В, 50 Гц), Вращающееся магнитное поле, созданное этой обмоткой, индуцирует в короткозамкнутых контурах обмотки якоря токи, омические потери от которых приводят к нагреву обмотки якоря.

Последовательность выполнения операций установки якоря в индуктор и закорачивания обмотки якоря контя ктным замыкающим кольцом может быть изменена на противоположную (в начале закорачивание обмотки, а затем установка якоря), в зависимости от конструкции устройства, реализующего способ, или технологии сушки и термообработки изоляции обмоток якорей, Как показали эксперименты (протокол

ВЭлНИИ ИО-20-89), описанное техническое решение позволяет при параметрах источника вращающегося магнитного поля, совпадающих с прототипом, повысить производительность устройства для нагрева и термообработки изоляции якорей коллекторных электрических машин в 2 — 2,5 раза.

Формула изобретения

Способ нагрева петлевых обмо.ок якоря коллекторной электрической машины при сушке и термообработке изоляции, при котором якорь помещают в соосно расположенный с ним индуктор, состоящий из ших1767632 тованного кольцевого магнитопровода с продольными пазами на его внутренней поверхности, в которых расположена трехфазная распределенная обмотка, закорачивают обмотку якоря по коллектору, располагая контактное замыкающее кольцо соосно якорю и прижимая его к коллектору, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет повышения тепловыделения в якорнойобмотке, используют замыкающее кольцо, выполненное в виде изолированных друг от друга контактов, расположенных равномерно по его окружности, при этом ширину каждого контакта выбирают из соотношения

В» = и - 1, а их количество — К = N/n, 5 где В . — ширина контакта в коллекторных делениях;

К вЂ” количество контактов замыкающего кольца; n — количество элементарных проводни10 ков в секции якоря;

N — количество элементарных проводников в петлевой обмотке якоря.

1767632

Фиг. Э

Составитель А.Домешавский

Техред М.Моргентал Корректор И.Шулла

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3555 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5