Файл: Никольский Б.В. Эксплуатация и ремонт электрических машин на металлургических заводах.pdf

прямолинейна. В промежуточный момент времени щетка может перекрывать две коллекторные пластины 1 и 2 (рис. 10, е). Присо­ единенная к пластинам 1 и 2 секция аос, в которой происходит

процесс коммутации, образует замкнутую цепь. Применив к этому контуру 2-й закон Кирхгофа, получим

Ъе = Ъ іг,

т.е. алгебраическая сумма э. д. с. (2 е ) равна алгебраической сумме падений напряжений (2 if).

\

происходит переключение нескольких рядом лежащих секций, каждая из которых наводит в рассматриваемой коммутируемой сек­

секции. По закону электромагнитной индукции в коммутируемом

тивления проводов ab и cd и Rc — сопротивление секции. Искрение щеток на коллекторе объясняется увеличением силы

тока в сбегающей части щетки из-за наложения на рабочий ток дополнительного тока от реактивной э. д. с. ег, который в сбегающем крае щетки имеет то же направление. Компенсация ег осуществ­ ляется установкой дополнительных полюсов, включенных последо­ вательно якорю (рис. 11).

30

Распределение потенциала по окружности коллектора оказывает большое влияние на коммутацию. Наибольшее напряжение между двумя соседними пластинами коллектора

через металлическую и угольную пыль на коллекторе. Дуга вызывает ионизацию воздуха возле коллектора, что способствует образованию других более мощных дуг. Вращение коллектора способствует уси­ лению дуги. Нормальная эксплуатация машины нарушается. Если

представляет собой мощную дугу, замыкающуюся на коллекторе между разноименными щетками или перекидывающуюся на корпус машины. Круговой огонь очень опасен, так как он может вызвать повреждение машины и выход ее из строя. Бросок силы тока вызывает значительное увеличение реактивной э. д. с. еГ в коммутируемой секции, и коммутация приобретает замедленный характер. В момент броска силы тока в щеточном контакте выделяется значительная энергия, которая вызывает возрастание переходного падения напря­ жения и приводит к образованию между сбегающей коллекторной пластиной и краем щетки мощной коммутационной дуги. Эта дуга благодаря вращению коллектора растягивается и под действием электродинамических сил движется по коллектору с большой ско­ ростью, превышающей окружную скорость коллектора.

Основное поле вследствие реакции якоря искажается, и распре­ деление потенциала между коллекторными пластинами резко нару­ шается. Резкое нарастание напряжения между щеткой и коллектор­ ными пластинами, удаляющимися от сбегающего края щетки, вызы­ вает увеличение коммутационной дуги и ее быстрое движение по коллектору. Дуга может в какой-то точке коллектора гаснуть и вновь возникать, более интенсивно передвигаться по коллектору, чему будет способствовать ионизация окружающего воздуха. Ком­ мутационные дуги сливаются с потенциальными дугами и образуют вокруг коллектора сплошное огненное кольцо.

31

Современная оценка коммутационного процесса

Наиболее близко к истине предположение о том, что искрение возникает тогда, когда замкнутый щеткой контур имеет в момент размыкания запас электромагнитной энергии, равный

ік — добавочный ток коммутации.

Проведенные исследования К- И. Шенфера и С Б. Юдицкого показали, что в момент замедленной коммутации искрение является следствием небаланса реактивной и коммутирующей э. д. с :

^нб = е, + ек.

Но если этот небаланс не превышает критического значения,

^нб < С ^кр>

то сила тока ік в момент размыкания коммутирующего контура практически равна нулю и искрения не будет. Если же енб > екР, сила тока ік может быть большой и в момент размыкания комму­ тирующего контура запас электромагнитной энергии рассеивается искрой под сбегающим краем щетки. При перегрузках и особенно при коротких замыканиях энергия, выделяемая на коллекторе, превращается в коммутационные дуги между щетками, которые могут перерасти в круговой огонь на коллекторе.

с н е й т р а л и

Для того чтобы машина имела коммутацию, близкую к прямо­ линейной, необходимо ограничить силу тока коммутации ік. Это достигается уменьшением э. д. с. ег + ек за счет смещения комму­ тируемой секции с геометрической нейтрали. Для улучшения ком­ мутации у генератора траверсу со щетками смещают по направлению вращения якоря, у двигателя наоборот. При увеличении нагрузки смещение должно быть большее, при уменьшении нагрузки — мень­ шее. Это условие и является недостатком этого метода.

Дополнительные полюса устанавливают между главными полю­ сами по линии геометрической нейтрали. У генераторов дополни­ тельный полюс имеет полярность того главного полюса, на который якорь набегает, у двигателей наоборот. Длина дополнительных полюсов такая же, как и главных. Зазор между якорем и дополни-

32