Меню

Настройка коммутации машины постоянного тока



Проверка и регулировка коммутации машин постоянного тока

На износ коллектора и щеток, а также на надежность работы машин постоянного тока (возбудителей синхронных генераторов, сварочных генераторов, преобразователей и др.) значительное влияние оказывает коммутация, которая оценивается согласно ГОСТ 183—74 по степени искрения щеток при номинальных напряжении и силе тока электрических машин.

Степень искрения щеток классифицируется по классам коммутации. Класс коммутации устанавливается согласно данным таблицы по искрению под сбегающим краем щеток.

Данные искрения щеток

Степень искрения (класс коммутации) Характеристика степени искрения Состояние коллектора и щеток
1 Отсутствие искрения (темная коммутация) Отсутствие почернения на кол­лекторе и нагара на щетках
Слабое точечное искрение под небольшой частью щетки
Слабое искрение под большей частью щетки Появление следов почернения на коллекторе, легко удаляемых протиранием поверхности кол­лектора бензином, а также по­явление нагара на щетках
2 Искрение под всем краем щет­ки (допускается только при кратковременных толчках на­грузки и при перегрузках) Появление следов почернения на коллекторе, которые нельзя ус­транить протиранием поверхности бензином, а также следов нага­ра на щетках
3 Значительное искрение под всем краем щетки с наличием крупных и вылетающих искр. Допускается только для мо­ментов прямого (без реостат­ных ступеней) включения или реверсирования машин, если при этом коллектор и щетки остаются в состоянии, пригод­ном для дальнейших работ Значительное почернение на кол­лекторе, не устраняемое проти­ранием поверхности коллектора бензином, а также подгар и раз­рушение щеток

Степень искрения щеток проверяется после того, как установится температура обмоток машины (обычно через 1—2 ч после начала работы). Если степень искрения щеток при хорошем состоянии поверхности коллектора превышает 1½, щетки должны быть установлены на нейтраль одним из следующих способов.

Способ импульсов

К обмотке возбуждения машины постоянного тока через прерыватель или переключатель подсоединяют батарею с напряжением 2—4 В, а к щеткам — милливольтметр. Прерывателем или переключателем периодически включают и выключают батарею. При этом стрелка милливольтметра отклоняется на определенный угол. Поворачивая траверсу со щетками, находят такое положение щеток относительно коллектора, при котором замыкание и размыкание цепи возбуждения не будет вызывать отклонения стрелки милливольтметра. Если вследствие небольшой несимметрии расположения щеток и коллекторных пластин при разных положениях якоря нейтраль будет смещаться, выбирается такое расположение щеток, при котором максимальные отклонения стрелки милливольтметра в одну или в другую сторону при разных положениях якоря равны между собой. Затем траверса закрепляется и проверка повторяется.

Способ максимального напряжения

К щеткам машины постоянного тока присоединяют вольтметр, устанавливают номинальные обороты машины и возбуждают возбудитель. Перемещая траверсу вместе со щетками, находят положение траверсы, при котором напряжение будет наибольшим.

В генераторах с возбуждением с помощью механического выпрямителя траверсу устанавливают на нейтраль следующим образом. Вначале убеждаются в правильном расположении щеткодержателей на траверсе. Для этого поворачивают вал генератора до тех пор, пока ось одной из щеток, присоединенной к какой-либо фазе, точно совпадет с осью одной из холостых ламелей кольца механического выпрямителя. В таком положении ось 2-го щеткодержателя, присоединенного к этой же фазе, должна также совпадать с осью 2-й холостой ламели. Если оси не совпадают и 2-я щетка частично перекрывает соседнюю рабочую ламель, ослабляют болты, крепящие щеткодержатель, подвигают его и устанавливают так, чтобы ось щетки совпадала с осью холостой ламели. Правильность расположения щеткодержателей других фаз проверяют аналогично. Затем запускают двигатель привода и устанавливают номинальную частоту вращения генератора. Ослабляют болты крепления траверсы и постепенно поворачивают ее в одно из направлений до тех пор, пока напряжение на зажимах генератора не достигнет максимального значения. Если при этом под щетками механического выпрямителя отсутствует искрение, траверсу закрепляют и с помощью реостата устанавливают номинальное напряжение на зажимах генератора. Нагрузив генератор на 80—100% с коэффициентом мощности 0,8—1, следят за изменением напряжения на зажимах генератора, а также за искрением под щетками механического выпрямителя. При изменении нагрузки отклонение напряжения не должно превышать ±5% номинального значения. Если при нагрузке появится искрение со степенью более 11/4, ослабляют затяжку болтов крепления траверсы и проворачивают ее в направлении вращения якоря генератора или против вращения до тех пор, пока искрение не исчезнет. В этом положении закрепляют траверсу и проверяют отсутствие искрения при х. х. генератора.

Если отклонение напряжения при нагрузке генератора превышает ±5% среднерегулируемого значения, перемещением хомутиков на столбиках сопротивлений регулируют сопротивление компаундирования. Уменьшение сопротивления приводит к снижению напряжения при нагрузке, а увеличение сопротивления — к повышению напряжения. После каждого перемещения хомутиков операции по определению нейтрального положения траверсы повторяют.

Источник

Коммутация в машинах постоянного тока

Под коммутацией в машинах постоянного тока понимают явления, вызванные изменением направления тока в проводниках обмотки якоря при переходе их из одной параллельной ветви в другую, т. е. при пересечении линии, по которой расположены щетки (от лат. commulatio — изменение). Рассмотрим явление коммутации на примере кольцевого якоря.

На рис. 1 показана развертка части обмотки якоря, состоящей из четырех проводников, части коллектора (две коллекторные пластины) и щетки. Проводники 2 и 3 образуют коммутируемый виток, который на рис. 1, а показан в положении, которое он занимает до коммутации, на рис. 1, в — после коммутации, а на рис. 1, б — в период коммутации. Коллектор и обмотка якоря вращаются в указанном стрелкой направлении с частотой вращения п, щетка неподвижна.

В момент времени до коммутации ток якоря Iя проходит через щетку, правую коллекторную пластину и разделяется между параллельными ветвями обмотки якоря пополам. Проводники 1, 2 и 3 и проводник 4 образуют разные параллельные ветви.

После коммутации проводники 2 и 3 перешли в другую параллельную ветвь и направление тока в них изменилось на противоположное. Это изменение произошло за время, равное периоду коммутации Тk, т. е. за время, которое требуется, чтобы щетка перешла с правой пластины на соседнюю левую (в действительности щетка перекрывает сразу несколько пластин коллектора, но в принципе это не влияет на процесс коммутации).

Рис. 1. Схема процесса коммутации тока

Один из моментов периода коммутации показан на рис. 1, б. Коммутируемый виток оказывается замкнутым накоротко коллекторными пластинами и щеткой. Так как за период коммутации происходит изменение направления тока в витке 2—3, то это означает, что по витку протекает переменный ток, создающий переменный магнитный поток.

Последний индуцирует в коммутируемом витке э. д. с. самоиндукции еL, или реактивную э. д. с. Согласно принципу Ленца, э. д. с. самоиндукции стремится поддержать в проводнике ток прежнего направления. Следовательно, направление еL совпадает с направлением тока в витке до коммутации.

Под действием э. д. с. самоиндукции в короткозамкнутом витке 2—3 протекает большой дополнительный ток iд, так как сопротивление контура мало. В месте контакта щетки с левой пластиной ток iд направлен противоположно току якоря, а в месте контакта щетки с правой пластиной направление этих токов совпадает.

Чем ближе к окончанию периода коммутации, тем меньше площадь контакта щетки с правой пластиной и тем больше плотность тока. По окончании периода коммутации контакт щетки с правой пластиной разрывается и образуется электрическая дуга. Чем больше ток iд, тем мощнее электрическая дуга.

Если щетки располагаются на геометрической нейтрали, то в коммутируемом витке магнитным потоком якоря индуцируется э. д. с. вращения евр. На рис. 2 в увеличенном масштабе показаны проводники коммутируемого витка, расположенные на геометрической нейтрали, и направление э. д. с. самоиндукции еL для генератора, совпадающее с направлением тока якоря в этом проводнике до коммутации.

Направление евр определяется по правилу правой руки и всегда совпадает с направлением еL. В результате iд еще больше увеличивается. Возникающая электрическая дуга между щеткой и коллекторной пластиной может разрушить поверхность коллектора, в результате чего ухудшается контакт между щеткой и коллектором.

Рис. 2. Направление э.д.с. в коммутирующем витке

Для улучшения условий коммутации сдвигают щетки в сторону физической нейтрали. При расположении щеток на физической нейтрали коммутируемый виток не пересекает никакого внешнего магнитного потока и э. д. с. вращения не индуцируется. Если сдвинуть щетки дальше физической нейтрали, как показано на рис. 3, то в коммутируемом витке результирующий магнитный поток будет индуцировать э. д. с. ек, направление которой противоположно направлению э. д. с. самоиндукции еL.

Таким образом, будет скомпенсирована не только э. д. с. вращения, но и э. д. с. самоиндукции (частично или полностью). Как указывалось ранее, угол сдвига физической нейтрали все время меняется и поэтому щетки обычно устанавливают со сдвигом на некоторый средний угол по отношению к ней.

Уменьшение э. д. с. в коммутируемом витке приводит к уменьшению тока iд и ослаблению электрического разряда между щеткой и коллекторной пластиной.

Улучшить условия коммутации можно установкой добавочных полюсов (Nдп и Sдn на рис. 4). Добавочный полюс располагают по геометрической нейтрали. У генераторов одноименный добавочный полюс располагается за основным полюсом по ходу вращения якоря, а у двигателя — наоборот. Обмотки добавочных полюсов включают последовательно с обмоткой якоря таким образом, чтобы создаваемый ими поток Фдп был направлен навстречу потоку якоря Фя.

Рис. 3. Направление э.д.с. в коммутируемом витке при сдвиге щеток за физическую нейтраль

Рис. 4. Схема включения обмоток добавочных полюсов

Так как оба эти потока создаются одним током (током якоря), то можно подобрать число витков обмотки добавочных полюсов и воздушный зазор между ними и якорем такими, чтобы потоки были равны по значению при любом токе якоря. Поток добавочных полюсов будет всегда компенсировать поток якоря и, таким образом, э. д. с. вращения в коммутируемом витке будет отсутствовать.

Добавочные полюсы обычно делают такими, чтобы их поток индуцировал в коммутируемом витке э. д. с, равную сумме еL + евр. Тогда в момент отрыва щетки от правой коллекторной пластины (см. рис. 1, в) электрическая дуга не возникает.

Выпускаемые промышленностью машины постоянного тока мощностью 1 кВт и выше снабжены добавочными полюсами.

Источник

Способ настройки коммутации электрической машины постоянного тока

Номер патента: 866657

Текст

Свез СфавтсккхСфцмалмстмчвсккхРвслублмк ОП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М, Кл,Н 02 К 13/14 3 феударстввхаЮ камхтвт СССР аа двлвм хэабрвтвикЯ к отврыткЯ72) Авторы изобретения Стамов, 10. А, Федюков и Л, В, Маханько 71) Заявител 4) СПОСОБ НАСТРОЙКИ КОМ ЭЛЕЩГРИЧЕСКОЙ МАШИНЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА сположена на 1 — 2% Изобретение относится к злектромашиностро.ению и касается способов настройки коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока, предназначенных для работы в ус. ловиях колебания питающего напряжения и может быть использовано в машинах последовательного возбуждения с многовитковыми обмотками главных полюсов и многовитковыми секциями якоря, у которых трансформаторная ЭДС в коммутируемых секциях превышает во время переходных режимов реактивную ЭДС, например в высоковольтных вспомогательных машинах магистральных электровозов постоянного тока с номиналыым напряжением 300 В, мощностью 20 — 50 кВт.Известен способ настройки коммутации электрической машины, работающей при толчках тока, согласно которому изменяют несколько рвз величину воздушного зазора в цепи добавочных полюсов. При каждом зазоре снимают эоны безискровой коммутации и определяют положение средней линии безискровой зонъ. ,За оптимальную величину зазора принимается такая, при которои средняя линия .юны безискровой коммутации ра ниже оси абсцисс 11.Недостаток способа состоит в том, что ои не позволяет скомпенсировать появляющуюся во время переходных режимов трансформаторную ЭДС в коммутируемых секциях.Кроме того, смешение средней линии безис кровой зоны от оси абсцисс может ухудшить коммутацию машины в стационарных режимах,Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ, состоящий в том, что обмотку возбуждения добавочных полюсов шунтируют магнитным шунтом с по. следовательно включенным добавочным регулируемым сопротивлением, постепенно изменяют регулируемый зазор в сердечнике магнитного шунта и наблюдают эа искрением электрощеток машины при резких толчках нагрузки, При этом определяют оптимальный зазор в сердечнике магнитного шунта, при котором искрение 1 цеток в режимах толчка тока нагрузки минимально. Заканчивают настройку тем, что магнитным шунтом с оптимальным зазором шунтируют обмотку добавочных полюсов 2,3Недостаток способа в том, что он не позволяет уменьшить трансформаторную ЭДС в коммутируемых секциях машины, которая вызывается изменяющимся во времени потоком главныхполюсов. Эта ЭДС обусловливает в машинахпоследовательного возбуждения интенсивнуювспышку на коллекторе, разрушающую коллектор и щетки,Цель изобретения — повышение надежностимашины за счет получения минимального искрения электрощеток в переходных режимах путемвзаимной компенсации ЭДС в коммутируемыхсекциях.Поставленная цель достигается тем, что со.гласно способу ступенчато регулируют параметры обмотки возбуждения с помощью резистора, при этом при каждой ступени производятвключение и отключение напряжения, измере.ние интенсивности искрения при включении на.пряжения и определение оптимального сопро.тивления по минимуму искрения.На фиг. 1 представлена электрическая схемамашины, на которой реализуется способ; нафиг. 2 приводится О.образная зависимость степени искрения от величины сопротивления ре.зистора,При этом включение и выключение питающего напряжения производят при максимальном напряжении сети и неизменной нагрузке4 ашины,Способ осуществляется следующим офраэом.Параллельно обмотке 1 возбуждеиия главныхполюсов машины включают резистор 2 с регулируемым сопротивлением, Величина его сойротивления г должна превосходить сопротивлениеобмотки 1 возбуждения в 100 — 150 раз. Затемвключают двигатель в сеть и устанавливаютрабочий режим: ток якоря и частоту вращения.Далее проводят серию из 6 — 8 режимов «включение-выключение» питающего напряжения.Опыт проводят при максимально возможномнапряжении сети.Первый режим проводят при г = М (обрывв цепи щунтировки), Перед каждым последующим режимом ступенями уменьшают г так,что последний режим проводят при величинег » г , определяемой максимально допусти.мой интенсивностью искрения, например 3 бал.ла шкалы ГОСТ 183 — 74.Промежуток времени между обрывом и восстановлением питания должен быть одинаковымво всех режимах в пределах 0,2 — 1,00. В каждом режиме в момент восстановления напряжения измеряют класс коммутации машины,например, индикатором искрения и замеряютвеличину сопротивления резистора,Используя полученные данные, строят графикзависимости класса коммутации от величины 866657сопротивления резистора, Зависимость имеетО-образный характер с минимумом искренияпри оптимальном сопротивлении резистораг = й (фиг. 2 т. С). Настройку заканчиваютвключением параллельно обмотке возбужденияглавных полюсов нерегулируемого резисторас сопротивлением г = В 0-образный характерзависимости класса коммутации от сопротивления резистора объясняется тем, что нри г =ш.трансформаторная ЭДС е в коммутируемыхтр,секциях превышает по величине реактивную еРЭнебалайсная ЭДС е е — е велика чтоВ нб р тр3вызывает интенсивное искрение. При уменьшении г ЭДС е уменьшается, а ЭДС е увели 5тр Рчивается, При г = В обе ЭДС по величине при.блиэительно равны, но направлены встречно.Поэтому небалансная ЭДС в коммутируемыхсекциях е= ер — е х 0 и искрение в переходком режиме минимально. При дальнейшемуменьщенйи г ЭДС е становится больше вР три небалансная ЭДС в коммутируемых секцияхравная е — е, возрастает, а искрение вновьусиливается.Предлагаемый способ позволяет повыситьнадежность работы машин вследствие того, чтостепень искрения щеток электрических машинв переходных режимах ослабляется на полторабалла и снижается вероятность образования кру.говых огней по коллектору.Формула изобретения1. Способ настройки коммутации злектричес.кой машины постоянного тока последователь.ного возбуждения в переходных режимах пу.тем ступенчатого рег лирования параметров машины с помощью шунта, подключенного параллельно одной из обмоток, наблюдения за искрением посредством прибора, о т л и ч а ю щ и й-с я тем, что, с целью повышения надежности,ступенчато регулируют параметры обмотки воз.40 буждения с помощью резистора, при этом прикаждой ступени производят включение и отклю.чение напряжения, измерение интенсивности искрения при включении напряжения и определение оптимального сопротивления по минимуму45 искрения,2. Способ. по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем; что включение и отключение питающегонапряжения производят при максимальном иа.пряжении сети и неизменной нагрузке машины.50 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Курочка А. Л. и др. Исследование высо.ковольтных электрических машин постоянного.и пульсирующего тока. М Энергия, 1975,с, 58 — 61.2. Жерве Г. К. Промышленные испьпанияэлектрических машин. М, — Л., 1957, с, 250 — 251,Составитель С, Шутов ТехредЛ.Пекарю 733 Пнного комитета СССРн открытийуаскм наб., д. 4/5

Заявка

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ Г-4847

СТАМОВ НИКОЛАЙ ПЕТРОВИЧ, ФЕДЮКОВ ЮРИЙ АЛЕСАНДРОВИЧ, МАХАНЬКОВ ЛЕОНИД ВАСИЛЬЕВИЧ

Источник

Читайте также:  Настройка rgb на мониторе benq
Adblock
detector