Токосъемное устройство

е свидетельст Н 01 В. 39/12,ВО дляеподвижлектриосФю саванный комитат сссРО дюлдм изою атаний и отнРьги(72) й.й.Чернов, А.Г.ЭйбшицВ.И.Куэнецов и Й.М.Андреев53.) 621.313047.69 088,8)56) 1, Аврух В.Ю. и др. Уси эксплуатация щеточных узлменных турбогенераторов и тднтелей. М., фЭнергйяф, 19738-57.2. йвторско9 104205, кл.(прототйп),(54) (57) токосьемное УстРой передачи электроэнергии от ных на вращающиеся элементы ческих машин, содержащее токопередавщие подшипники качения, расположенные на валу ротора, и элементы токоподвода к внутренним и наружным обоймам подшипников, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возмож" ности передачи больших штоков и повышения надежности, токопередающие подшипники выполнены в виде радиально- упорных подшипников качения, раэмещены в герметичном корпусе, который эаполнен диэлектрической жидкостью с хорошей .смаэывающей способностью, например трансформаторным маслом, при чем внутренние вращающиеся обоймы подшипников подпружинены в аксиальном направлении пружиной, которая насажена на вал ротора,Изобретение относится к электро машиностроению и предназначено для иснользоваиня в крупных электрических машинах, где требуется передача больших токов (до нескольких тысяч ампер) в обмотку возбуждения ротора, 5Известны токосъемные устройства крупных электрических машин, предназначенные для передачи больших токов в цепь обмотки возбуждения, сос" тоящие из контактных колец, щеток и 10 щеткодержателей 11 .Однако эти устройства с контактом скольжения не обладают высокой надежностью, имеют большие габариты при больших токах и требуют постоян ного обслуживания при работе, Кроме того, они не могут быть применены с достаточной степенью надежности в маслозаполненных электрических машинах.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее токосъешные подшипники качения, расположенные на валу ротора и заполненные графитированной смазкой, искусственно подо-,25 греваемой до бО"700 С электронагревателями, которые установлены на неподвижных обоймах подшипников и постоянно прижимаются к ним пружинами., Устройство содержит также. элементы ЗО токоподвода к внутренним и наружным обоймам подшипников 2Известное устройство предназначено для передачи малых токов и обеспечения постоянства пеРеходного сопро тивления. Оно допускает плотности тока до 0,5 А/см и не может быть применено для передачи больших токов в крупных электрических машинах, так как в этом случае происхо О дит выгорание углеграфитной смазки и возникает электрохимнческая эрозия и разрушение контактных поверхностей.Целью изобретения является обеспечение передачи больших токов порядка сотен н тысяч ампер) и повышение надежности устройства.Указанная цель достйгается тем,,что токопередающие подшипники вы Ополнены в виде радиально-упорных под,шипников качения и Размещены в герметичном корпусе, заполненном диэлектрической жидкостью с хорошей смазы-.вающей способйостью, например транс форматорным маслом, причем внутренние вращающиеся обоймы подшипниковподпружинены в аксиальном направлении пружиной насаженной на вал ротора,При этом создается такое усилие, Очто при вращении между шариками наружной и внутренней обойм создаетсямасляная пленка толщиной 5-10 А науровне молекулярного слоя, что позволяет обеспечить передачу больших 65 токов без разрушения контактных поверхностей.На чертеже изображено предлагаемое токосъемное устройство.Устройство состоит из герметичного корпуса 1, заполненного масляной диэлектрической жидкостью, например трансформаторным маслом, в котором размещены одна или несколько пар радиально упорных подшипников 2 качения, установленных подобно контактным кольцам на валу 3 ротора на изоляционной втулке 4 со шпонкой 5 н промежуточном кольце 6. Внешние обоймы подшипников 2 разделены электроизолирующим кольцом 7, а внутренние обоймы посредством центральной пружины 8 через направляющие тарелки 9 и прокладки 10 и 11 сжаты гайкой 12. Элементы токоввода 13 от внешнего источника электропитания присоединены посредством наружного кольца 14 к наружным обоймам подшипников 2.Токопроводы 15 обмотки возбуждения машины, расположенные во внутренней полости вала 3 ротора, соединены через промежуточное кольцо б с внутренними обоймами подшипников 2.Работа токосъемного устройства осуществляется следующим образом.При подаче электропитания на токо- вводы 13 от внешнего источника создается электрическая цепы минус токо- ,ввода 13 - наружное кольцо 14 - внешняя обойма подшипника 2 каченияЬюлекулярный слой масляной диэлектрической жидкости (трансформаторное масло) между внешней обоймой подшипника и телом качения - тело подшипника 2 качения - промежуточное кольцо б - токопровод 15 цепи обмотки возбуждения - промежуточное кольцо 6 второго подшипника - внутренняя обмотка, обойма второго подшипника 2 молекулярный слой масляной диэлектрической жидкости между телом качения и внутренней обоймой подшипника; тело качения второго подшипника молекулярный слой масляной диэлектрической жидкости между телом вращения и внешней обоймой подшипника 2 качения - наружное кольцо 14 второго подшипника - плюс токоввода 13.При вращении вала 3 ротора электрической машины вместе с ним приходят во вращение внутренние обоймы подшипников 2 и тела качения, создавая тем самым подвижный электрический контакт между внутренними и внешними обоймами подшипников. Наружные обоймы подшипников удерживаются от вращения стопором 1 б, Поджатием центральной пружины 8 с помощью гайки 12 через направляющие тарелки 9 между обоймами подшипников и телами вращения создается усилие; уменьшающее толщину масляной пленки до уровня молекулярного слоя. Как показали экс1023470 Составитель В.ПоповаТехред Л. Пекарь Корректорв,Бутяга Редактор М.Петрова 4227/41Тираж 590 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ филиал ППП фПатентф, г. ужгород, ул. Проектная, 4 периментальные исследования, нажатие должно быть не менее 40 допустимой статической нагрузки подшипников.В этом случае обеспечивается толщина масляной пленки 5-10 А.В прототипе цепь тока между обрй мами подшипников и телами вращения осуществляется через слой графитиро; ванной смазки, которой заполнены подшипники. Токосъемные устройства подобного типа обеспечивают стабиль 1 О ность переходного контактнаго сопротивления в слаботочных системах,В предлагаемом токосъемиом устройстве цепь тока между обоймами подшипников и телами вращения осуществля ется через молекулярный слой масляной пленки, Такие условия позволяют электронами не преодолевать потенциальный барьер, не совершать значительной работы выходов, а проходить сквозь молекулярный слой как по тун О нелю, перемещаясь от атома к атому. Это явление, названное туннельным эФФектом, приводит к .сохранению электронами .собственной энергии при переходе через запрещенную зону и позволяет обеспечитъ плотность токаконтактных точках порядка 200 А/мм.Размещение токосъемного устройства в герметичном корпусе, полностью заполненном диэлектрической жидкостью с хорааей смазывающей способностью, например трансформаторным маслом, создает условия для предотвращения разрыва масляной пленки в контактных точках при протекании боль-ших токов и, кроме т то,.обеспечивает хороший теплоотвод от контактных поверхностей.Все это позволяет получить положительный эффект, который заключается в возможности передачи больших токов в цепь обмотки возбуждения электрической машины и существенном увеличении надежности работы токо- съемного устройства при длительной эксплуатации его без обслуживания.