Устройство для снижения уровня радиопомех и искрения коллекторных электрических машин

ОП ИСАИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11788241 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) УДК 621.313. .047.2 (088.8) Опубликовано 15.12,80. Бюллетень 46Дата опубликования описания 25.12,80 по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ РАДИОПОМЕХ И ИСКРЕНИЯ КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при производстве коллекторных электрических машин для снижения уровня радиопомех и искрения при их эксплуатации.Известны различные устройства подавления радиопомех и снижения искрения, возникающих между коллектором и щетками электрических машин, у которых используют специальные конструкции коллекторов, где проводящая и диэлектрическая пластины расположены соответственно между несущей частью коллектора и коллекторными пластинами, причем проводящая пластина соединена с заземленным валом 11.Основным недостатком этих конструкций является сложная технология изготовления коллекторов, так как между несущей частью коллектора и коллекторными пластинами дополнительно расположены проводящая и диэлектрическая пластины соответственно, Таким образом, возникает большая трудоемкость установки коллекторных пластин на 20 диэлектрическую пластину, а также снижается прочность соединения коллекторных пластин с несущей частью коллектора. Поэтому подобные конструкции могут быть приемлемы в электрических машинах с низкими скоростями вращения.Известно устройство для снижения уровня радиопомех и искрения коллекторных электрических машин, содержащее диэлектрическое кольцо и проводящий элемент, выполненный в виде металлического слоя, нанесенного на внешнюю поверхность диэлектрического кольца, которое установлено с торцов коллекторных пластин и прилегает к ним своей неметаллизированной поверхностью 12.Однако это устройство неравномерно снижает уровень радиопомех в подлежащем защите радиоспектре, т. е. не одинаково воздействует на несущие частоты с различной природой возникновения, которые имеют различную частоту.Цель изобретения - повышение равномерной эффективности подавления напряжений радиопомех в подлежащем защите радио- спектре с различной природой возникновения и снижения искрения коллекторных электрических машин.Для достижения поставленной цели устройство снабжено двумя догвэлнительными диэлектрическими кольцами, металлизирояе гз Зо з ю 43 зе И ванными с одной стороны, одно из которыхприлегает неметаллизированной сторонойк наружной поверхности петушков, а другое - к торцам упомянутых петушков, обращенных к рабочей поверхности коллектора, а диэлектрические кольца выполненыиз материалов с различной диэлектрической проницаемостью,Кроме того, диэлектрические кольца выполнены различной толщины.Снижение искрения достигнуто при помощи шунтирования дуговых разрядов подсбегающим краем щетки суммарным действием емкостей конденсаторов одновременно коммутируемых коллекторных пластин, обкладками которых являются нерабочие поверхности этих пластин и металлизированные поверхности диэлектрических колец,На завершающем этапе коммутации, вмомент разрыва щетки с коллекторной пластиной, электромагнитная энергия, запасенная в секции электрической машины, расходуется в активном сопротивлении, в дугеи на электромагнитное излучение. При наличии увеличенной емкости, шунтирующей секцию на завершающем этапе коммутации,ток, разрываемый щеткой, замыкается череземкости, таким образом стремясь поддержать напряжение на секции постоянным,что облегчает работу, сбегающего края щеточного контакта в момент разрыва, благодаря чему и уменьшается искрообразование и энергия электромагнитного излучения.На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг, 2 - схемазамещения устройства.Устройство содержит щетки 1 и 2 разной полярности, коллектор 3, коллекторныепластины 4, плоское диэлектрическое кольцо 5, установленное с торца петушка, обращенного к рабочим поверхностям коллекторных пластин, металлизированный слой6 диэлектрического кольца 5, цилиндрическое диэлектрическое кольцо 7, металлизированный слой 8 цилиндрического диэлектрического кольца 7, плоское диэлектрическоекольцо 9, установленное с торца коллекторных пластин, металлизированный слой 10диэлектрического кольца 9.Диэлектрические кольца 5, 7 и 9 с металлизированными слоями 6, 8 и 10 соответственно установлены неметаллизированными поверхностями на внешние нерабочие поверхности коллектора 3 так, что диэлектрические кольца равномерно прилегают к нерабочим поверхностям всех коллекторных пластин 4. Кольцо 5 установленос торцов петушка коллекторных пластин,обращенных к рабочей поверхности пластин,кольцо 7 - по наружной поверхности петушков коллекторных пластин, а кольцо 9 -с торцов коллекторных пластин.Установку диэлектрических колец производят на коллектор при полностью изготовленном якоре электрической машины, когдавыводы обмоток распаяны по коллектору, а коллектор продорожен и проучен окончательно.Таким образом, диэлектрические кольца можно устанавливать на собранный якорь в процессе изготовления электрических машин, не изменяя основной технологии изготовления коллекторов, а также на эксплуатируемые коллекторные машины с необходимой предварительной проточкой коллектора.Схема замещения предлагаемого устройства содержит щетки 1 и 2 разной полярности, коллектор 3 в развернутом виде,коллекторные пластины 4, коммутируемые щетками; плоское диэлектрическое кольцо 5, расположенное с торца петушков коллекторных пластин, обращенных металлизированной поверхностью к рабочей поверхности пластин, которое создает емкости Сметаллизированный слой 6 диэлектрического кольца 5; цилиндрическое диэлектрическое кольцо 7, расположенное на петушках коллекторных пластин, образующее емкости С г, металлизированный слой 8 диэлектрического кольца 7, плоское диэлектрическое кольцо 9, установленное с торцов коллекторных пластин, образующее емкости С рметаллизированный слой 10 диэлектрического кольца 9, секции 11 обмотки электрической машины, высокочастотный ток Эзамыкающийся по наикратчайшему пути через конденсаторы С, и Си металлизированные поверхности 6 и 1 О диэлектрических колец 5 и 9 соответственно, соседние одновременно коммутируемые коллекторные пластины по высокой частоте в процессе коммутации в момент разрыва щетки с отходящей из-под щетки коллекторной пластиной; высокочастотный выравнивающий ток Э протекающий по наикратчайшему пути через конденсаторы С, и Сз, металлизированные поверхности 6 и 10 диэлектрических колец 5 и 9 соответственно от одновременно коммутируемых коллекторных пластин разнополярных щеток; симметрирующий ток Эз,протекающий по наикратчайшему пути через конденсаторы С металлизированную поверхность 8 диэлектрического кольца 7 от пульсаций потенциалов коллекторных пластин.За счет емкостей С образованных диэлектрическим кольцом 7 и его металлизированным слоем 8, по которым протекает ток 1выравниваются потенциалы коллекторных пластин от пульсаций основного магнитного потока,в воздушном зазоре, обусловленные зубчатостью, различного рода эллиптичностью или эксцентриситетом якоря, анизотропией магнитных свойств стали и т, п. С помощью совокупного действия емкостей С, и С, образованных диэлектрическими кольцами 5 и 9, и их металлизированными слоями 6 и 10 соответственно, по которым протекает ток Э , замыкаются по5 5 О 15 го 25 30 35 40 45 5 О 55 В результате образуются емкости, равномерно распределенные по коллектору, между каждой внешней поверхностью колнаикратчайшему пути высокочастотные на пряжения радиопомех, образующиеся в каждом скользящем контакте между коллектором и разнополярными щетками, а также ток Э ь разрываемый между щеткой и коллекторной пластиной, по наикратчайшему пути через емкости С, и С 5 соседних коллекторных пластин, облегчая работу сбегающего края щетки, стремясь поддержать напряжение секционно постоянным, что приводит к уменьшению амплитуд перенапряжений в момент разрыва секции со щеткой, следствием уменьшения которых является снижение искрения и уровня радиопомех.Таким образом, созданы равномерно распределенные по коллектору емкости между внешними нерабочими поверхностями каждой коллекторной пластины и металлизированными поверхностями 6, 8 и 10 диэлектрических колец 5, 7 и 9 соответственно, причем емкости конденсаторов от каждого кольца различны по величине, а материалы, из которых выполнены диэлектрические коль ца, имеют различную зависимость диэлектрической проницаемости от частоты. В результате замыкаются на самом коллекторе по наикратчайшим путям различные по своей природе возникновения высокочастотные напряжения радиопомех, чем и достигается повышение равномерной эффективности подавления радиопомех в подлежащем защите радиоспектре от 0,15 до 300 мГц.Емкости конденсаторов С, - С 5, образованные между нерабочими поверхностями коллекторных пластин и металлизированными слоями диэлектрических колец 5, 7 ц 9, выбираются из условия, требуемого снижения уровня радиопомех и искрения. Емкости зависят от толщины диэлектрических колец и диэлектрической проницаемости применяемых материалов, а также от конструктивных особенностей коллектора электрической машины,Снижение уровня радиопомех и искрения предлагаемым устройством проверяется на коллекторных электрических машинах.В исследуемых машинах применяются диэлектрическое кольцо 5, сделанное из конденсаторной керамики типа ТСМс диэлектрической проницаемостью Е = 200, толщина диэлектрического кольца равна 0,5 мм; диэлектрическое кольцо 7, сделанное из конденсаторной керамики типа ТСМ с диэлектрической проницаемостью Е = = 40, толщина диэлектрического кольца равна 1 мм; диэлектрическое кольцо 9, сделанное из конденсаторной керамики типа ТСМс диэлектрической проницаемостью Е = 80, толщина которого равна 0,7 мм, а толщина металлизированных слоев 6, 8 и 10, полученных вжиганием серебряной пасты, составляет у всех 0,01 мм. лекторной пластины и металлизированными слоями: от диэлектрического кольца 5 - по 15 пф, от диэлектрического кольца 7 - по 2 пФ и от диэлектрического кольца 9 - по 4 пФ.За счет образованных емкостей достигается более равномерное уменьшение уровня радиопомех практически по всем диапазоне частот от 0,15 до 300 мГц (в среднем в 4 - 10 раз) и снижение искрения с 1,5 до 1 балла по ГОСТ-74.Таким образом, уменьшая уровень радиопомех коллекторных электрических машин, которые широко применяются в следящих приводах как исполнительные двигатели, как генераторы для питания бортовой аппаратуры и аппаратуры связи в системах электроснабжения на летательных аппаратах, суднах, а также в качестве тяговых и приводных электродвигателей, значительно повышается качество электромагнитной совместимости машин с радиоэлектрическими системами, и существенно улучшается качество радиосвязи.Снижение искрения между коллектором и щетками увеличивает срок службы коллекторных электрических машин, так как искрение вызывает подгар и повышенный износ как щеток, так и коллектора электрической машины.Формула изобретения1. Устройство для снижения уровня радиопомех и искрения коллекторных электрических машин, содержащее диэлектрическоекольцо и проводящий элемент, выполненныйв виде металлического слоя, нанесенного навнешнюю поверхность диэлектрическогокольца, которое установлено с торцов коллекторных пластин и прилегает к ним своейнеметаллизированной поверхностью, отличающееся тем, что, с целью повышения равномерной эффективности подавления напряжений радиопомех с различной природойвозникновения в радиоспектре, подлежащемзащите, и снижения искрения, устройствоснабжено двумя дополнительными диэлектрическими кольцами, металлизированнымис одной стороны, одно из которых прилегает неметаллизированной стороной к наружной поверхности петушков, а другое - кторцам упомянутых петушков, обращенныхк рабочей поверхности коллектора.2. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что диэлектрические кольца выполненыиз материалов с различной диэлектрической проницаемостью.3. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что диэлектрические кольца выполнены различной толщины.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент Японии50-37363, кл. 55 А 21,1975.2. Авторское свидетельство СССР по заявке2590352/24.07, 198.Составитель В. ЧернТехред А. БойкасТираж 844 Редактор П. БабиЗаказ 8367/63 ВНИИПИ Роспо делам 113035, Москва, лиал ППП Пат дарственного комитизобретений и отЖ - 35, Раушскаянт, г. Ужгород, у оваКорректор М. ШарошПодписноеета СССРрытийнаб., д. 4/5Проектная, 4