Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_5444
.pdf
пружину в верхнее из двух отверстий защелки, а стопорный штифт в другое отверстие в кронштейне звена,
защелка будет прижиматься в другом направлении к стопорному штифту в его новом положении.
Кронштейн, образованный парой звеньев, опирается одним концом на подшипниковый штифт, закрепленный
в подшипниковом кронштейне двигателя. Другой, нижний конец кронштейна тяги поддерживается рабочим
штифтом, который входит в открытый паз в кронштейне тяги и установлен в вертикально вытянутом пазу
шатуна, фиксируясь в нужном положении с помощью гайки и пружинной шайбы.
Зазор между лапой собаки и зубчатым удерживающим диском сделан достаточно малым, чтобы ограничить
рабочий ход. Для поддержания минимального зазора, компенсации возможного износа носа собаки и
устранения любых неточностей, которые могут возникнуть в устройстве с таким большим количеством
изменяемых точек опоры, положение рабочего штифта, поддерживающего нижний конец кронштейна звена,
предусмотрено регулируемым. И зубчатый фиксатор, и зубчатый диск изготовлены из закаленной стали,
чтобы свести к минимуму любой возможный износ.
Для осуществления регулировки рабочий штифт имеет резьбу для винта, расположенного в сквозных
отверстиях шатуна, а нижний конец этого винта загнут на шайбу, которая предотвращает извлечение винта и
позволяет ему при вращении передавать движение на рабочий штифт. Обычно рабочий штифт остается в
центре удлиненного паза шатуна, что обеспечивает возможность вертикальной регулировки в любом
направлении. Головка винта, входящего в зацепление с указанным штифтом, имеет пилообразный надрез,
позволяющий вращать винт и производить последующую регулировку с помощью отвертки, но перед
выполнением регулировки необходимо ослабить контргайку.
Один конец шатуна установлен на шарнирном соединении, закрепленном на штифте, ввинченном в
кронштейн подшипника двигателя, а другой его конец шарнирно соединен с крестовиной, которая слабо
соединена с нижним сердечником электроприводного магнита следующим образом: в сердечник магнита
ввинчен регулировочный штифт, на котором установлена гайка с прорезью, поддерживающая винтовую
пружину на этом регулировочном штифте и обеспечивающая возможность регулировки натяжения этой
пружины. Верхний конец упомянутой выше поперечины имеет прорезь для свободного размещения
сердечника магнита, таким образом, движение сердечника магнита передается на поперечину за счет сжатия
пружины, установленной на регулировочном штифте.
Магнит переменного тока удерживающего устройства установлен на опорном кронштейне, который крепится с
помощью установочных винтов к кронштейну крепления двигателя. Основа магнита состоит из пластинчатого
сплава, который особенно подходит для этой цели, поскольку его высокое удельное сопротивление
минимизирует потери от вихревых токов без ущерба для магнитной проводимости.
Пластины изолированы друг от друга для дальнейшего уменьшения вихревых токов, а заклепки,
соединяющие пластины между собой, также изолированы.
Верхний неподвижный сердечник снабжен зажимными планками, которые приклепаны к нему и соединены с
вышеупомянутым опорным кронштеном для магнитной конструкции с помощью болтов и дистанционных
трубок.
Нижний подвижный сердечник может свободно перемещаться вертикально через указанный опорный
кронштейн и фиксируется в нижнем положении с помощью разрезных штифтов, проходящих через опорный
кронштейн.
Магнит имеет две возбуждающие катушки, соединенные последовательно. Эти катушки снабжены плотно
прилегающими сердечниками из изоляционного материала для предотвращения потерь от вихревых токов.
Нижние концы трубок входят в зацепление с регистрирующими углублениями или фланцами, выполненными
для этого на опорном кронштейне, а верхние концы плотно прилегают к краю верхнего магнитного сердечника,
ширина которого соответствует этому условию. Верхние поверхности катушек защищены от сердечника
жесткими изоляционными шайбами, а нижние поверхности отстоят от опорного кронштейна с помощью легко
сжимаемых войлочных шайб, толщина которых такова, что при полной затяжке зажимных болтов катушки
легко, но надежно фиксируются, исключая возможность повреждения.
Катушки имеют ленточную форму и намотаны проволокой в эмалевом покрытии; таким образом, они
непроницаемы для влаги, а сердечник изготовлен из материала, который, будучи непроницаемым для влаги,
не подвержен воздействию тепла, которое может возникнуть в результате перегрева катушек.
Нижний подвижный сердечник установлен и правильно расположен в крестовине, которая опирается на
штифты в раздвоенном конце упомянутого ранее шатуна. Указанный сердечник очень легко устанавливается
в трубки сердечника, и благодаря способу крепления исключается любая возможность механического
заедания.
На верхних поверхностях подвижного сердечника установлены экранирующие кольца, которые обеспечивают
равномерный крутящий момент, воздействующий на подвижный сердечник, взамен пульсирующего крутящего
момента, который создавался бы однофазным переменным током, если бы экранирующие кольца не были
установлены.
Входной сигнал, подаваемый на катушки в момент срабатывания датчика, то есть входной сигнал при полном
воздушном зазоре, значительно выше, чем удерживающий входной сигнал, т. е. при условии постоянного
потенциала на катушках, входной сигнал минимален при закрытом зазоре и максимален в положении
срабатывания датчика при максимальном воздушном зазоре. Поскольку в случае автоматической
сигнализации очки могут удерживаться в перевернутом положении в течение значительных периодов
времени, входной сигнал удержания должен быть как можно меньше, в то время как входной сигнал захвата
не должен быть слишком большим. В усовершенствованном удерживающем устройстве входной сигнал на
катушки строго определяется положением подвижного сердечника в катушках, и, таким образом, для любых
заданных катушек отношение «захватывающего входного сигнала» к «удерживающему входному сигналу»
является фиксированной величиной. Учитывая эти факты, следует отметить, что экранирующие кольца
полезны по следующим причинам: (1) Они значительно уменьшают «входной сигнал» и, таким образом,
повышают эффективность удержания; (2) Они позволяют использовать тяжелую систему подвижного
сердечника, что, как будет указано ниже, является преимуществом.
(3) Когда зазор закрывается, а подвижный сердечник удерживается под действием силы тяжести очков и веса
подвижной системы сердечника, они устраняют неприятную вибрацию, вызванную пульсирующим действием
магнитного потока, обусловленного однофазным переменным током. В процессе работы устройство
практически бесшумно.
(4) Они позволяют использовать регулировочное устройство типа "dropaway".
Возможность изменения «напряжения срабатывания» (см. вышеупомянутое условие) обеспечивается с
помощью винтовой пружины, соединенной с шатуном, натяжение которой регулируется с помощью
регулировочного винта, к одному концу которого подсоединены контргайки на этом винте, фиксирующие его в
нужном положении после регулировки.
Пружина стремится приподнять шатун, а следовательно, и крестовину и подвижный сердечник магнита.
Особенности регулировки следующие: (а) При выключенном устройстве очень небольшое натяжение пружины
обеспечивает широкий диапазон изменения напряжения срабатывания благодаря расположению пружины
относительно точки опоры устройства. Все возможные диапазоны регулировки могут быть достигнуты при
относительно небольшом растяжении пружины; упругие свойства пружины останутся неизменными, и любая
регулировка будет постоянной.
(b) Шатун снабжен отверстием для установки винта натяжения пружины, и конструкция такова, что после того,
как подвижный сердечник завершит лишь небольшую часть своего хода, все натяжение пружины снимается, и
винт натяжения свободно перемещается в отверстии шатуна. Это ценная особенность, поскольку, когда
подвижный сердечник поднимается и зазор закрывается, было бы крайне нежелательно, если бы пружина
продолжала оказывать какое-либо усилие, которое могло бы удерживать сердечник в поднятом положении.
(c) Регулировочное устройство TA устроено таким образом, что аппарат может поставляться с ним или без
него, не влияя на внешний вид устройства. В рассматриваемом удерживающем устройстве соотношение
«напряжения захвата» и «напряжения отпускания» выбрано в соответствии со стандартными требованиями
без использования пружин. Очевидно, что невозможно изготовить устройства, которые будут иметь
одинаковое минимальное напряжение срабатывания, поэтому наличие регулировки обеспечивает средство
калибровки и способ компенсации производственных погрешностей.
Безопасность и регулировка падающего напряжения (см. состояние)/ ! (Как указано выше) предусмотрены
следующие условия: По причинам, указанным в вышеупомянутом условии, устройство должно отключаться
или «отключаться» при определенном проценте рабочего напряжения на своих клеммах. Напряжение,
обеспечивающее «отключение», регулируется с помощью упомянутой выше пружины натяжения, но хотя
сама пружина обеспечивала бы механизм «отключения», устройство сконструировано таким образом, что оно
отключится и без помощи пружины, причем с достаточным запасом прочности. Таким образом, пружина
используется только для регулировки, но в то же время она дополнительно повышает коэффициент запаса
прочности механизма отрыва. «При рассмотрении постоянного отрыва, то есть отрыва, не зависящего от
действия пружины, следует отметить, что когда устройство находится в удерживающем положении и катушки
обесточены, силы, стремящиеся вызвать отрыв устройства, следующие: (а) Сила, возникающая при
удержании очков против силы тяжести с помощью удерживающего механизма, передается через звеньевую
систему на подвижный сердечник; это обеспечивает определенную силу отрыва.»
(b) Вес подвижной системы удержания/устройства обеспечивает постоянную силу отрыва.
Силы, стремящиеся удержать подвижный сердечник в поднятом положении при обесточивании катушек, это:
(c) остаточная намагниченность системы сердечника. Использование изолированной ламинированной
сердцевины позволяет свести этот эффект к минимуму, а остаточные эффекты могут быть еще больше
уменьшены за счет незначительной фаски на поверхностях сердцевины.
(d) Возможность заедания опорных подшипников удерживающего устройства или незначительного снижения
силы, создаваемой очками, из-за повышенного трения зубчатых передач механизма.
В усовершенствованном удерживающем устройстве минимальные суммарные силы (a) и (b) достаточны для
того, чтобы устройство отвалилось при достаточно большом проценте потенциала на клеммах катушки,
поэтому исключается возможность застревания из-за воздействия сил (c) и (d) при обесточивании катушек.
Регулировка процента «падающего напряжения» осуществляется следующим образом: непосредственно
перед завершением хода подвижного сердечника, выступы поперечной головки соприкасаются с основным
кронштейном, а завершение хода сжимает пружину, установленную на регулировочном штифте. Степень
сжатия указанной пружины регулируется с помощью упомянутой выше гайки с прорезью, а регулировка
осуществляется посредством шплинта, проходящего через прорезь указанной гайки. Очевидно, что такой
способ регулировки очень чувствителен, и широкий диапазон падающих напряжений может быть легко
получен без чрезмерного напряжения пружины.
Из вышеизложенного видно, что удерживающее устройство удовлетворяет всем условиям, указанным выше.
Другие особенности усовершенствованного удерживающего устройства, на которые следует обратить
внимание, следующие: (а) Заменив возбуждающие катушки, устройство может использоваться для всех
необходимых напряжений и частот, при этом все остальные части являются общими. Кроме того, устройство
хорошо подходит для работы от источника постоянного тока.
(b) Удерживающее устройство легко обратимо путем переворачивания зубчатого удерживающего диска
шпинделя ротора и изменения направления усилия на фиксатор, как было объяснено ранее, посредством
изменения точки крепления его пружины и положения стопорного штифта.
(c) Предусмотрена возможность легкой регулировки износа собачки и устранения производственных
неточностей, что облегчает поддержание стандартного зазора между движущимися частями.
(d) Все компоненты легко доступны для осмотра и технического обслуживания и могут быть легко сняты.
(e) Вероятность того, что избыточное трение в опорных подшипниках (из-за недостаточного технического
обслуживания) станет опасным, крайне мала из-за способа конструкции.
Принцип работы усовершенствованного удерживающего устройства следующий: = Предположим, что очки
приводятся в движение в обратном направлении ротором, вращающимся по часовой стрелке. За несколько
градусов до достижения обратного положения питание двигателя прерывается срабатыванием
автоматического выключателя. Примерно в тот же момент, когда замыкается цепь удержания, катушки
возбуждаются, и устройство "срабатывает". «Благодаря своей инерции механизм продолжает двигаться в
обратном направлении, и при этом зубчатый удерживающий диск трется о собаку, отталкивая ее от действия
пружины». Зубья удерживающего диска имеют скошенную кромку с одной стороны для облегчения этой
операции. Импульс очков поглощается при достижении обратного положения, а затем, под действием силы
тяжести, они стремятся вернуться в нормальное положение, вращая ротор против часовой стрелки; однако
зубчатый механизм входит в зацепление с зубчатым удерживающим диском и удерживается, при этом
удерживающее усилие воспринимается стопорным штифтом в кронштейне звена.
Описав конструкцию двигателя и в общих чертах изложив основные особенности конструкции в той мере, в
какой они применимы к сигнальным машинам описанного типа, следует четко понимать, что двигатель с
небольшими конструктивными изменениями может с успехом использоваться в сочетании со многими
другими типами сигнальных или иных устройств.
Детали конструкции могут изменяться по мере необходимости или целесообразности на практике без
отступления от изобретения.
Полная спецификация. Усовершенствования в области машин управления железнодорожной сигнализацией и
связанные с ними усовершенствования.
Мы, компания THE BRITISH POWER RAILWAY SIGNAL COMPANY, LIMITED, британская компания, Сэмюэл
Лип Гленн и Эрнест Энох Пирс, оба британские подданные, все из Виндзор-Уоркс, Слау, графство
Бакингемшир, настоящим заявляем о характере данного изобретения и о способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: — Данное изобретение относится к
железнодорожным сигнальным машинам, в которых окуляр приводится в движение зубчатой передачей от
электродвигателя, расположенного внутри корпуса сигнальной машины, при этом указанный окуляр
принимает свое нормальное положение под действием силы тяжести и перемещается в обратное положение
против действия силы тяжести двигателем, а также удерживающим устройством, приводимым в действие
соленоидом, связанным с двигателем в корпусе машины, удерживающим окуляр в обратном положении.
Автоматический выключатель или контроллер, который избирательно управляет каждым движением очков, а
двигатель приводится в действие редуктором, непосредственно зацепляющим редуктор, благодаря чему очки
приводятся в движение, и каждое движение и положение очков, управляемое двигателем, контролируется
автоматическим выключателем.
Электродвигатели для управления сигнальными механизмами этого типа должны соответствовать
определенным требованиям, которые можно кратко изложить следующим образом: (а) двигатель должен
создавать высокий пусковой момент, принимая на вход лишь немного больший, чем нормальный.
Чтобы двигатель мог выдерживать собственный вес прибора и преодолевать инерцию машины,
предусмотрено, что двигатель работает в холостом ходу около одного оборота, устраняя допустимый люфт в
шестернях и муфтах, прежде чем начать работу с прибором. Однако даже при таком расположении
требуемый пусковой момент очень высок, поскольку в сигнальных машинах с гравитационным возвратом
прибор неизбежно сравнительно тяжелый, чтобы обеспечить его возвращение в нормальное положение с
достаточным запасом прочности, достигающим 8.
(б) Воздушный зазор двигателя не должен быть ниже определенного минимума, чтобы предотвратить
возможность заедания, как магнитного, так и механического, при возвращении очков в нормальное
положение.
Поскольку двигатель приводит в движение это зрелище через редуктор с высоким передаточным
отношением, очевидно, что пропорционально небольшого привинчиваемого ротора двигателя будет
достаточно, чтобы удержать зрелище в воздухе. Данный безопасный зазор также распространяется на
удерживающее устройство двигателя.
Механизм имеет специальную конструкцию, обеспечивающую достаточный зазор по всей длине и
максимально возможное отсутствие трения.
Для выполнения этого условия двигатель должен быть также максимально маломощным.
(c) Как указывалось ранее, крутящий момент, создаваемый очками вследствие силы тяжести, имеет
значительную величину. Вследствие этого, при нормальной работе машина приобретает значительный
импульс, и, достигнув нормального положения, она оказывает сильное воздействие на механизм.
Этот шок необходимо по возможности устранить.
(d) Когда очки возвращаются в нормальное положение, двигатель должен быть способен немедленно взять на
себя нагрузку и вернуть очки в обратном направлении.
Двигатель должен соответствовать этому условию, при этом изображение должно отображаться в любой
части квадранта Sno. Таким образом, при работе в трех положениях, при возвращении в нормальное
положение из положения Sno, часто необходимо проверить и зафиксировать очки в положении 45 градусов.
В случае однофазного двигателя переменного тока это не просто вопрос крутящего момента, как будет
объяснено позже.
(e) Двигатель должен быть способен сбрасывать сигнал за определенное минимальное время, при этом
входной сигнал не должен превышать определенное максимальное значение.
(f) Конструкция удерживающего устройства имеет большое значение, и должны быть соблюдены следующие
условия.
(g) Устройство должно быстро срабатывать и, если его отбросить под действием силы тяжести, при
обесточивании должно иметь очень высокий коэффициент запаса прочности при падении.
Кроме того, конструкция должна быть исключать механическое или магнитное «залипание». В этом
отношении необходимо учитывать очень важную особенность «падающего напряжения».
(h) Для того чтобы полностью исключить возможность залипания удерживающего устройства после
обесточивания из-за остаточного магнитного эффекта или механического трения, необходимо, чтобы
удерживающее устройство размыкалось, когда потенциал на нем падает до значения, составляющего
примерно 40% от нормального рабочего потенциала устройства. Этот процент обычно называют «падающим»
напряжением, и он может изменяться в зависимости от условий и технических характеристик различных
железных дорог.
Для выполнения этих условий необходимо наличие регулируемого откидного или отсоединяемого устройства.
(i) Напряжение срабатывания удерживающего устройства также имеет большое значение, поскольку
удерживающее устройство должно обеспечивать срабатывание при определенном минимальном напряжении
на своих клеммах.
Очевидно, что напряжение срабатывания, возникающее из-за открытого зазора, будет значительно
превышать напряжение срабатывания.
(j) Поскольку в случае автоматической сигнализации очки могут удерживаться в перевернутом положении
неопределенное время, удерживающее устройство должно иметь непрерывную номинальную мощность для
удерживаемого положения, а входной сигнал удержания должен быть как можно меньше.
Входное напряжение срабатывания не столь важно, поскольку оно носит лишь кратковременный характер;
однако даже оно не должно быть слишком большим, чтобы избежать пиковых значений в линиях питания и
позволить использовать низкое значение напряжения срабатывания.
(. Ввиду относительно маловероятной возможности остановки двигателя при нормальном напряжении из-за
механической неисправности, конструкция двигателя должна обеспечивать его безопасную работу при
нормальном напряжении в течение неопределенного периода времени.
(I) В связи с сильными колебаниями напряжения в линиях электропередачи сигнальной установки, все
оборудование, работающее на этих линиях, должно обеспечивать удовлетворительную работу при
напряжениях, значительно превышающих или ниже нормального рабочего напряжения.
A11. При указанных напряжениях или при любых промежуточных напряжениях между максимальным и
минимальным указанными напряжениями должны выполняться различные условия, изложенные в пункте A11.
Целью настоящего изобретения является создание двигателя, адаптированного для эффективного
выполнения этих требований и обладающего преимуществами конструктивной новизны, о которых будет
упомянуто далее.
На фиг. 1 прилагаемых иллюстративных чертежей в центральном продольном вертикальном разрезе показан
однофазный асинхронный двигатель переменного тока, используемый в сигнальной машине, воплощающей
изобретение.
На рис. 2 показан вид с торца, когда крышка корпуса снята.
Рис. 3 представляет собой горизонтальный разрез, соответствующий линиям A, B, C, D на рис.
2
Некоторые части текста опущены для большей ясности.
Рис. 4 представляет собой горизонтальный разрез, соответствующий линиям E, F, G на рис. 2, при этом
некоторые части опущены для большей наглядности.
На рис. 5 представлен детальный вид статора двигателя, показанного на рис. 1–4.
На рис. 6 показано внешнее реактивное сопротивление в боковой проекции.
На рис. 6а представлен детальный вид, к которому будут обращаться далее.
На рис. 7 в разрезе показан ротор короткозамкнутого типа, который может быть использован в
усовершенствованной машине.
На рис. 8 в вертикальном разрезе показано устройство для удержания очков в перевернутом положении.
В приведенном примере машины двигатель рассчитан на работу от однофазной сети переменного тока
напряжением 110 вольт, частотой 25 Гц.
Все однофазные асинхронные двигатели обладают характерной особенностью: они не являются
самозапускающимися, поскольку магнитное поле, создаваемое только одной фазой, лишь пульсирует и не
вращается.
Однако, как только ротор однофазного двигателя приводится в движение, он будет продолжать вращаться в
направлении запуска и развивать значительный крутящий момент, поскольку ротор движущегося однофазного
двигателя намагничивается очень похожим образом на намагничивание, создаваемое двухфазным током.
Более того, хотя однофазный двигатель при запуске развивает значительный крутящий момент, он не
способен выдерживать существенные перегрузки, и если его перегрузить выше определенного предела, он
полностью остановится и потребует повторного запуска. По этим причинам однофазные двигатели очень
нестабильны и, следовательно, совершенно непригодны для выполнения требований, необходимых для
работы сигнальных машин.
Один из способов преодоления этих трудностей — использование однофазных коммутационных двигателей.
Однако они непригодны для использования в сигнальных машинах, поскольку из-за сложности эффективной и
бесшумной коммутации переменный ток вызывает сильный износ коммутатора и щеток, а также увеличивает
риск поломки.
Кроме того, поскольку машина вращается в обратном направлении с высокой скоростью при возвращении в
нормальное положение, и поскольку щетки этих специальных двигателей относительно жесткие, износ
коллектора становится чрезмерным. Наилучший способ — преобразование двигателя в двухфазный путем
разделения фаз; это достигается в двигателе, воплощающем данное изобретение и показанном на
прилагаемых чертежах следующим образом: статор 1 двигателя имеет обмотки для двух фаз, A и B (рис. 5),
при этом обмотки 2 и 3 полностью разделены, а одна фаза расположена на полюсный шаг впереди другой.
Реактивные сопротивления этих обмоток значительно различаются; фаза А, имеющая сравнительно высокое
реактивное сопротивление и низкое сопротивление меди, является реактивной обмоткой 3, в то время как
другая фаза имеет значительно более высокое сопротивление меди и гораздо более низкое реактивное
сопротивление и называется резистивной обмоткой 2.
Когда две фазы такого двигателя соединены параллельно к однофазному источнику питания, результатом
является то, что ток через цепь, содержащую фазу сопротивления. Ток B будет чередоваться с наложенным
ЭМ-импульсом более синхронно, чем ток в другой фазе А, и будет иметь составляющую, квадратурную по
отношению к току в другой фазе А, причем эта составляющая будет создавать желаемое квадратурное
значение.
Вкратце, питающий ток делится на два тока с большой фазой и в этом состоянии аналогичен двухфазному
источнику питания. На практике такое разделение фаз обычно осуществляется путем обмотки статора
двигателя на две фазы, как в рассматриваемом двигателе, но две фазы сбалансированы и имеют
приблизительно одинаковое реактивное сопротивление. Неиндуктивное сопротивление подключено
последовательно к одной фазе, а сильно индуктивное сопротивление — к другой фазе, обеспечивая
необходимую разность фаз. Однако в усовершенствованном двигателе, воплощающем настоящее
изобретение, как было описано ранее, большая часть разделения фаз осуществляется внутри самих обмоток.
Катушки. Три однофазные катушки А имеют относительно большое количество витков, большую площадь
сечения, а выступающая часть расположена таким образом, чтобы она была перерезана источником
максимального магнитного потока; средняя длина витка относительно мала, поэтому сопротивление меди
остается низким.
Катушки другой фазы B имеют меньше витков малого сечения, а вылет менее индуктивен, чем у фазы A.
Средняя длина витка велика, а сопротивление меди высокое; при необходимости, в ущерб эффективности,
витки этих катушек можно полностью или частично выполнить из резистивной проволоки для дальнейшего
увеличения сопротивления меди, но имеющийся опыт показывает, что хорошие результаты достигаются и без
этого, поскольку форма этих катушек идеально подходит для обеспечения необходимого фазового сдвига.
Как уже говорилось ранее, когда однофазный двигатель, хотя и не является самозапускающимся, приводится
в движение, он будет продолжать вращаться в направлении, в котором был запущен, и развивать
значительный крутящий момент.
Следовательно, поскольку пусковые устройства с фазовым разделением не являются необходимыми для
условий работы двигателя после запуска (на практике их обычно отключают от цепи, как только двигатель
набирает скорость), их использование во время работы снизит эффективность двигателя.
Однако в случае сигнальных двигателей время работы на одну функцию настолько мало, что нет
необходимости в устройствах отключения. Кроме того, поскольку двигатель должен быть способен
запускаться против крутящего момента очков в любом положении квадранта, при этом очки могут двигаться
нормально или в обратном направлении (см. условия (а) и (d)), установка таких устройств отключения была
бы очень сложной задачей, а полученная выгода была бы практически незначительной из-за времени,
затрачиваемого на одну операцию.
Поскольку в усовершенствованном двигателе расщепление фаз осуществляется непосредственно в
обмотках, включение и выключение таких «устройств расщепления фаз» было бы очень сложным процессом;
однако это не является недостатком конструкции.
Внешний реагент постоянно соединен последовательно с реактивной фазой А статора. Хотя, как было
описано ранее, возможно выполнить полное разделение фаз внутри, предпочтительнее использовать часть
реактивного сопротивления фазы в качестве регулируемого внешнего реактивного сопротивления.
Реактивное сопротивление, см. рис. 2, 3 и 6, включает катушку 4', установленную в ярме, образованном двумя
ламинированными сердечниками 4 и 5, причем один сердечник 4 расположен относительно другого
сердечника 5 с помощью штифтов 6, рис. 6.
Между этими сердечниками вставлены латунные экранирующие пластины 7, и, изменяя количество этих
пластин, можно регулировать реактивное сопротивление, а следовательно, и внутренний фазовый угол
двигателя, чтобы получить наилучшие результаты от двигателя, компенсируя тем самым любые
производственные неточности.
Кроме того, защитные пластины 7 обеспечивают возможность стандартизации характеристик ряда
двигателей, что является очень полезным преимуществом в работе с сигналами, поскольку без этого
средства регулировки производство для достижения стандартной работы с максимальной эффективностью
было бы очень дорогостоящим. Рис. 6а, приведенный для наглядности конструкции, представляет собой
изображение деталей в уменьшенном масштабе. Они разделены друг от друга и от катушки в разрезе.
Реактивное сопротивление размещено в подшипниковом кронштейне 8 двигателя и закреплено
легкосъемным зажимным кронштейном 9 и винтами 10, после снятия которых все реактивное сопротивление
может быть быстро отсоединено как единый узел. Реактивная катушка также легкодоступна.
Здесь следует отметить, что регулировка реактивного сопротивления может быть произведена путем
оснащения катушки реактивного сопротивления отводами.
Что касается механической конструкции статора, то сердечник изготовлен из ламинированных листов стали
выбранного материала, изолированных с одной стороны для минимизации вихревых токов.
Для предотвращения разведения зубьев и, как следствие, вибрации при подаче энергии, торцевые пластины
11 имеют более толстое сечение, чем другие пластины.
Основные пластины встроены в отдельный кольцевой корпус 13 из немагнитного материала и зафиксированы
в нужном положении концевым кольцом 13, приклепанным к корпусу 12, при этом также имеется шпонка 14,
как показано на рис. 5.
Корпус сердечника 12 состоит из кольца относительно небольшого поперечного сечения, и крайне важно,
чтобы внутренний и внешний диаметры этого корпуса были абсолютно концентричны друг с другом, чтобы
сердечник полностью поддерживался по всей его периферии, а из-за небольшого воздушного зазора корпус
должен плотно прилегать к чугунному корпусу двигателя 15. Предпочтительный способ изготовления корпуса
сердечника 12 заключается в его отливке из достаточно большого поперечного сечения, которая затем
подвергается следующим операциям: отжиг, черновая токарная обработка, повторный отжиг, установка на
оправку и токарная обработка для окончательной обработки наружного диаметра с учетом припуска на
шлифовку, окончательная обработка внутреннего отверстия токарным и шлифовальным способом для
установки сердечников, сборка и намотка сердечника, пропитка лаком под воздействием тепла, во время
которого статор поддерживается зажимным устройством и плотно подогнан. Оправка вставляется в сердечник
в момент 1 для предотвращения деформации из-за нагрева во время процесса пропитки, шлифовка до
мельчайших размеров отверстия после полного затвердевания лака статора.
у! )ard, и наконец, установка статора: t s, оправка и шлифовка внешней внутренней поверхности корпуса.
Благодаря такому способу изготовления обеспечивается первоклассная работа, и, что крайне важно,
основные пластины полностью поддерживаются обшивкой.
В отличие от ранее использовавшегося метода, согласно которому сердечники встраиваются
непосредственно в основной корпус, изготовленный из чугуна, усовершенствованный способ изготовления
обладает существенными преимуществами; например, Статор с откидной головкой представляет собой узел,
легко снимаемый целиком с основной головки без риска его деформации, тогда как для получения этой
желаемой возможности снятия сердечника, установленного непосредственно в чугунном корпусе, пластины
сердечника необходимо было бы скрепить заклепками, и даже тогда существовала бы вероятность
нарушения концентричности сердечника при его перемещении. Благодаря исключению использования
заклепок устраняются нежелательные вихревые токи, и весь сердечник может быть удален и обработан с
разумной осторожностью, без риска его деформации. Основной корпус или рама неизменно изготавливаются
из чугуна или стали (немагнитные материалы, такие как латунь, являются дорогостоящими); при
непосредственной установке сердечников в них возникают значительные вихревые токи, поскольку часть
магнитного потока проходит через корпус.
В усовершенствованной конструкции такие вихревые токи практически полностью определяются кольцевой
пластиной сердечника (корпусом). Использование немагнитного материала обеспечивает существенный
воздушный зазор, тем самым ограничивая поток магнитного поля сердечником.
Статор, изготовленный описанным образом, представляет собой очень компактную и легкую конструкцию,
отличающуюся прочностью. Он крепится и фиксируется к основному корпусу 15 с помощью установочных
винтов 16 и легко снимается как единое целое; Электропитание различных систем сигнализации на железных
дорогах сильно варьируется, причем это различие в основном связано с частотой, поскольку напряжение 110
В является общепринятым стандартом для этого класса устройств. Эти частоты сильно различаются,
например, 15, 25, 33,1/3, 50, 60, 70 и 80 циклов.
Что касается нашей страны, то наблюдается растущая тенденция к тому, что железнодорожные компании
передают электроэнергию на государственное обеспечение, и теперь совершенно точно известно, что в
ближайшем будущем эти организации стандартизируют частоту своих электросетей до 50 Гц, поскольку эта
частота была определена как наиболее эффективная для комбинированных нагрузок, связанных с
электроснабжением и освещением.
Ввиду возможности изменения частоты работы конкретной установки, а также того, что многие
железнодорожные компании имеют установки, работающие на разных частотах, в их системах, использование
сигнальных двигателей с универсальными характеристиками является большим преимуществом, поскольку
изменение мощности не потребует использования совершенно новых двигателей.
Усовершенствованные двигатели, воплощающие настоящее изобретение, обладают следующими
универсальными особенностями: поскольку скорость асинхронного двигателя пропорциональна его частоте и
обратно пропорциональна числу пар полюсов статора, она практически не зависит от напряжения; кроме того,
поскольку двигатели, особенно описанного типа, работают с очень малым процентом скольжения, очевидно,
что для данного статора скорость будет увеличиваться с частотой, и что существенного снижения скорости
при увеличении скольжения не наблюдается.
Описанный выше статор, как уже говорилось, предназначен для использования в системе с частотой 25 Гц и
напряжением 110 В, но он будет одинаково хорошо работать и в системе с частотой 33,1/3 Гц и напряжением
110 В, поскольку он рассчитан на среднюю частоту 29 Гц, а обмотки имеют такую пропорцию, что, изменяя
процент внешнего реактивного сопротивления, двигатель будет эффективно работать при указанных
частотах. Хотя скорость на этих частотах неизбежно различается, процентная разница невелика и не имеет
большого значения по сравнению с высокой эффективностью, которую можно было бы достичь иным
способом.
В рассматриваемом примере двигателя статор имеет 48 пазов и в данном примере намотан на 12 полюсов.
Для работы на частотах от 50 до 70 Гц используется тот же статор, но с другими обмотками, рассчитанными
на 24 полюса. Такой статор работает на любой промежуточной частоте, регулировка внешнего реактивного
сопротивления производится, как и прежде.
Для работы на частотах выше 70 Гц используется специально намотанный статор.
Далее будут описаны два типа роторов, предназначенные для универсального использования с любым из
вышеперечисленных статоров.
Тип ротора, изображенный на рисунках.
1. А микросхема 7 относится к типу с обмоткой, предназначенной для защиты от короткого замыкания. В этом
типе сердечник состоит из изолированных пластин 17, имеющих те же характеристики, что и описанный ранее
сердечник статора. Эти пластины установлены на алюминиевой опоре 18 и закреплены по окружности с
помощью направляющей, а для защиты от бокового смещения используются четыре небольшие зажимные
пластины 19, равномерно расположенные по периметру опоры и закрепленные винтами.
Конструкция двигателя предусматривает максимальный диаметр ротора, что обеспечивает высокий крутящий
момент и эффективность, а также максимальный эффект вращающегося колеса.
Сердечник имеет скошенную форму для обеспечения максимального пускового момента, а такое смещение
способствует плавной работе и устраняет нежелательные пульсации. Пазы полузакрытые, заводной
механизм удерживается на месте с помощью пропитанных твердых деревянных клиньев. Обмотка относится к
типу элементов короткого замыкания и состоит из большого количества катушек, каждая из которых имеет
значительное число витков, соединенных последовательно, и значительное сопротивление. Каждая катушка
закорочена сама на себя и независима от других катушек. Катушки расположены в виде равномерной обмотки
по всей периферии ротора. Катушки изготовлены из проволоки в эмалевом покрытии и, таким образом,
изолированы; они также изолированы по всей длине сердечника за счет футеровки пазов, и, кроме того,
выступающие части обмотаны специальной тонкой шелковой лентой. Готовый ротор пропитывается тем же
способом, что и обмотки статора, описание которого приведено далее.
Соединение для короткого замыкания каждой катушки расположено в удобном месте на верхней части
выступающих элементов, и перед обмоткой лентой и подготовкой к пропитке каждый элемент катушки
проверяется на заземление через это соединение.
Такой ротор будет гораздо эффективнее и будет обладать большим пусковым моментом, чем стандартный
ротор с короткозамкнутым ротором, и хотя он, возможно, не будет обладать такими же прочными
характеристиками, как ротор с короткозамкнутым ротором, его механические свойства не оставляют желать
лучшего, поскольку обеспечивается достаточная защита открытой части выступов, и предусмотрена
возможность проведения жестких испытаний перед их дополнительной изоляцией.
Следует понимать, что даже если часть катушек будет повреждена или перегорит, ротор все равно продолжит
работать с той или иной эффективностью, поскольку катушки расположены как независимые блоки. В случае
полного разрушения изоляции он будет работать как довольно эффективный ротор с короткозамкнутым
ротором.
Паук ротора установлен на шпинделе 20 и зафиксирован на нем шпонкой; он фиксируется в нужном
положении зажимной гайкой 21, которая, в свою очередь, снабжена стопорным винтом.
Ротор установлен на шарикоподшипниках 22.
Шестерня 23 на валу ротора, приводящая в движение механизм управления очками, имеет обычный
фрикционный тип и включает пружину 24, и может быть настроена на проскальзывание при любой желаемой
нагрузке на ротор. Шестерня такого типа предназначена для защиты от разрушительной непрерывной
перегрузки двигателя, но благодаря усовершенствованной конструкции двигателя такая разрушительная
Соседние файлы в папке патенты