Изобретение относится к
электротехнике и может быть использовано в
качестве тягового двигателя на
электрическом транспорте, а также для
привода различного технологического
оборудования.
Известны электрические двигатели
постоянного тока, у которых вращающий
момент создается путем переключения тока в
секциях обмотки якоря (А. С. Касаткин, М. В.
Немцов: Электротехника. М. , Энергоатомиздат,
1983). Недостатком двигателей постоянного
тока является наличие индуктивной (реактивной)
составляющей тока в цепи обмотки якоря,
возникающей при переключении тока в
секциях обмотки якоря.
Прототипом данного технического решения
является четырехполюсный двигатель
постоянного тока с независимым
возбуждением и петлевой обмоткой якоря (А. С.
Касаткин, М. В. Немцов: Электротехника, М. ,
Энергоатомиздат, 1983 г. , с. 297-304), который
включает четырехполюсный статор с обмоткой
возбуждения, барабанный якорь с петлевой
обмоткой, коллектор, к пластинам которого
подключаются секции обмотки якоря, а к
щеткам — источник питания. При подаче
питания на двигатель с помощью коллектора
обеспечивается коммутация тока в секциях
обмотки якоря и его непрерывное вращение.
Недостатком известного решения является
потеря мощности при коммутации тока в
секциях обмотки якоря. Указанный
недостаток обусловлен тем, что при
изменении направления тока в секциях
обмотки якоря щетки замыкают эти секции
накоротко (А. С. Касаткин, М. В. Немцов:
Электротехника, с. 310). При коротком
замыкании секций обмотки якоря энергия,
которая была затрачена источником тока на
создание магнитного поля в этих секциях на
предыдущем цикле, теряется (Р. В. Поль.
Учение об электричестве, М. , Физматгиз, 1962 г.
, с. 172).
Целью настоящего изобретения является
повышение КПД электрического двигателя
постоянного тока путем снижения затрат
энергии источника тока на создание
магнитного поля в секциях обмотки якоря.
Указанная цель обеспечивается тем, что в
электрическом двигателе постоянного тока,
содержащем четырехполюсный статор с
обмоткой возбуждения, барабанный якорь с
обмоткой и коллектор, обмотка якоря
выполнена в виде двух независимых секций,
расположенных друг к другу под углом сорок
пять градусов и подключенных к двум
конденсаторам через две пары токосъемных
колец.
Наличие двух независимых секций обмотки
якоря, параллельно подключенных к двум
конденсаторам через две пары токосъемных
колец, обеспечивает при коммутации тока
аккумулирование энергии магнитного поля
секции обмотки якоря в конденсаторах с
последующим восстановлением ее в
соответствующих секциях, что позволяет
снизить затраты энергии источника тока на
восстановление энергии магнитного поля и
повысить КПД электрического двигателя
постоянного тока.
На фиг. 1 изображен электрический двигатель
постоянного тока; на фиг. 2 — электрическая
схема двигателя.
Электрический двигатель постоянного тока
содержит четырехполюсный статор 1 с
обмоткой возбуждения, шихтованный
барабанный якорь 2 с обмоткой, включающей
две расположенные друг к другу под углом
сорок пять градусов независимые секции 5 и 7,
коллектор размещенный на рабочем валу 6 и
включающей щетки 4, нейтральные 3 и активные
8 коллекторные пластины. Независимые секции
обмотки якоря 5 и 7 подключаются к активным
пластинам 8 и токосъемным кольцам 9, к
которым через щетки 10 подключаются два
конденсатора 11 и 12. Конденсаторы 11 и 12
совместно с секциями 5 и 7 образуют два
колебательных контура, у которых емкости
конденсаторов выбираются такими, чтобы
обеспечить резонанс токов при номинальном
режиме работы двигателя.
Двигатель работает следующим образом. При
подаче напряжения на щетки 4 в секциях 5 и 7
обмотки якоря 2, если они находятся в зоне
полюсов статора 1, протекает ток, под
действием которого возникает вращающий
момент на рабочем валу 6. При подключении
обмоток к источнику питания заряжаются
конденсаторы 11 и 12. При выходе секции в
межполюсное пространство происходит ее
отключение от источника питания. При
отключении секций от источника питания в
контурах секций 5 и 7 обмотки якоря
происходит перезарядка конденсаторов и
соответственно изменение направления
токов в секциях обмотки якоря. Если
конденсаторы 11 и 12 настроены на удвоенную
частоту вращения рабочего вала, то в
колебательных контурах секций 5 и 7 обмотки
якоря возникает резонанс токов по первой
гармонике. Двигатель может быть снабжен
устройством регулирования емкости (центробежный
переключатель) в случае работы двигателя в
широком диапазоне скоростей рабочего вала.
Использование предлагаемого изобретения в
сравнении с известными двигателями
постоянного тока обеспечивает повышение
КПД за счет снижения затрат энергии
источника тока на создание магнитного поля
в секциях обмотки якоря при изменении
направления тока в последних. При
использовании предлагаемого изобретения
экономический эффект может быть получен за
счет снижения потребления тока от
источника питания. (56) Касаткин А. С. , Немцов
М. В. Электротехника, М. , Энергоатомиздат,
1983. с 297-304.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ
ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий статор с
обмоткой возбуждения, шихтованный
барабанный якорь с коллектором и обмоткой,
подключенной к его пластинам, отличающийся
тем, что он снабжен двумя конденсаторами,
двумя парами токосъемных колец, обмотка
якоря выполнена в виде двух независимых
секций, расположенных одна относительно
другой со сдвигом в 45 эл. град. , при этом
каждая секция через пару пластин
коллектора и пару токосъемных колец
параллельно подключена к конденсатору.
Версия для печати
вверх
Источник: //www.ntpo.com/patents_electronics/electronics_7/electronics_13.shtml