Файл: Комаров, А. Ф. Наладка и эксплуатация электрооборудования металлорежущих станков.pdf

Пуск двигателей постоянного тока. В начальный мо­ мент пуска двигателя якорь неподвижен и противо- э. д. с.

в якоре равна нулю, поэтому , — и

Сопротивление цепи якоря невелико, поэтому пусковой ток превышает в 10—20 раз и более номинальный. Это может вызвать значительные электродинамические усилия в обмотке якоря и чрезмерный ее перегрев, поэтому пуск двигателя производят с помощью пусковых реостатов — активных сопротивлений, включаемых в цепь якоря. Двигатели мощностью до 1 кВт допускают прямой пуск. Величина сопротивления реостата выбирается по допу­ стимому пусковому току двигателя. Реостат выполняют ступенчатым для улучшения плавности пуска электродви­ гателя. В начале пуска вводится все сопротивление реостата. По мере увеличения скорости якоря возникает противо-э. д. с., которая ограничивает пусковые токи. Постепенно выводя ступень за ступенью сопротивление реостата из цепи якоря, увеличивают подводимое к якорю напряжение.

Регулирование частоты вращения двигателя постоян­ ного тока. Частота вращения двигателя

ток машины.

Из формулы видно, что частоту вращения двигателя можно регулировать тремя путями: изменением потока возбуждения машины, изменением подводимого к двига­ телю напряжения и изменением сопротивления в цепи якоря. Наиболее широкое применение получили первые два способа регулирования, третий способ применяют редко: он неэкономичен, скорость двигателя при этом значительно зависит от колебаний нагрузки. Механи­ ческие характеристики, которые при этом получаются, показаны на рис. 21. Жирная прямая — это естественная зависимость скорости от момента на валу, или, что то же, от тока якоря. Прямая естественной механической ха­ рактеристики несколько отклоняется от горизонтальной штриховой линии. Это отклонение называют нестабиль­ ностью, нежесткостью, иногда статизмом. Группа непа-

48

раллельных прямых I соот­

транзистора. При увели­ чении сопротивления в цепи ток возбуждения умень­

шается, частота вращения двигателя увеличивается. При ослаблении магнитного потока механические характе­ ристики располагаются выше естественной (т. е. выше характеристики при отсутствии реостата). Повышение частоты вращения двигателя вызывает усиление искрения под щетками. Кроме того, при работё электродвигателя с ослабленным потоком уменьшается устойчивость его работы, особенно при переменных нагрузках на валу. Поэтому пределы регулирования скорости таким способом не превышают 1,25—1,3 от номинальной.

Регулирование изменением напряжения требует источ­ ника постоянного тока, например генератора или преоб­ разователя. Такое регулирование используют во всех промышленных системах электропривода: генератор— двигатель (ГД), ЭМУ — двигатель (ЭМУ—Д),4- магнит­ ный усилитель—двигатель (МУ—Д), тиристорный пре­ образователь—двигатель (Т—Д).

Торможение двигателей постоянного тока. В электро­ приводах с двигателями постоянного тока применяют три способа торможения: динамическое, рекуперативное и торможение противовключением. Динамическое тормо­ жение (рис. 22, а) осуществляется путем замыкания об­ мотки якоря двигателя накоротко или через резистор. При этом двигатель начинает работать как генератор,

49

К2

Рис. 22. Схемы тормо­ жения двигателей по­ стоянного тока:

а — протноопключеннсм; С — динамическое

6)

преобразуя запасенную им механическую энергию в элек­ трическую. Эта энергия выделяется в виде тепла в сопро­ тивлении, на которое замкнута обмотка якоря. Динами­ ческое торможение обеспечивает точный останов двига­ теля.

Рекуперативное торможение осуществляется в том случае, когда включенный в сеть двигатель вращается исполнительным механизмом со скоростью, превышающей скорость идеального холостого хода. Тогда э. д. с., на­ веденная в обмотке двигателя, превысит значение на­ пряжения сети, ток в обмотке двигателя изменяет напра­ вление на противоположное. Двигатель переходит на ра­ боту в генераторном режиме, отдавая энергию в сеть. Одновременно на его валу возникает тормозной момент. Такой режим может быть получен в приводах подъемных механизмов при опускании груза, а также при регулиро­ вании скорости двигателя и во время тормозных процес­ сов в электроприводах постоянного тока. Рекуперативное торможение двигателя постоянного тока является наи­ более экономичным способом, так как в этом случае про­ исходит возврат в сеть электроэнергии. В электроприводе металлорежущих станков этот способ применяют при ре­ гулировании скорости в системах Г—Д и ЭМУ—Д. Торможение противовключением осуществляется путем изменения полярности напряжения и тока в обмотке якоря (рис. 22, б). При взаимодействии тока якоря с ма­ гнитным полем обмотки возбуждения создается тормозной момент, который уменьшается по мере уменьшения частоты вращения двигателя. При уменьшении частоты вращения двигателя до нуля двигатель должен быть отключен от сети, иначе он начнет разворачиваться в обратную сто­ рону.

50

Промышленные серии двигателей постоянного тока.

В металлорежущих станках применяют различные про­ мышленно выпускаемые серии. Получили распростране­ ние двигатели ПБС (без обдува) и ПС (с обдувом), которые изготовляют со встроенным тахогенератором (ПБСТ и ПСТ соответственно). Применение закрытых двигателей повышает надежность и улучшает энергетические харак­ теристики.

Электродвигатели ПБСТ и ПСТ допускают следующие перегрузочные режимы:

а) четырехкратную перегрузку по току при полном магнитном потоке в течение 10 с (момент при этом (2,5-н

-3 ) Л*н);

б) двукратную перегрузку по току в течение 10 с в ре­ жиме ослабления магнитного потока;

в) двукратную (при ПО В) и полуторакратную (при 220 В) перегрузку по напряжению в течение 5 мин при полном магнитном потоке.

Реже встречаются двигатели серий ЭП, ПЛ и МП. Двигатели ПБСТ и ПСТ обычно работают в системах тиристорного привода, а ПЛ, ЭП и МП — в системах магнитный усилитель—двигатель.

Наладку двигателей постоянного тока выполняют в следующем объеме: внешний осмотр, измерение сопро­ тивлений обмоток постоянному току, измерение сопроти­ влений изоляции обмоток относительно корпуса и между собой, испытание междувитковой изоляции обмотки якоря, пробный пуск.

Внешний осмотр двигателя постоянного тока, как и осмотр асинхронного двигателя, начинают со щитка. На щитке двигателя постоянного тока должны быть ука­ заны следующие данные: наименование министерства, наименование или товарный знак завода-изготовителя, тип машины, заводской номер машины, номинальные данные (мощность, напряжение, ток, частота вращения), способ возбуждения машины, год выпуска, масса и ГОСТ машины.

Выводы обмотки двигателя постоянного тока должны быть надежно изолированы друг от друга и от корпуса, расстояние между ними и корпусом должно быть не менее 12—15 мм. Особое внимание при внешнем осмотре обращают на коллектор и щеточный механизм (щетки, траверсу и щеткодержатели), так как их состояние в зна­ чительной мере влияет на коммутацию машины, а следо-

51

вательно, и на устойчивость ее работы. При осмотре кол­ лектора убеждаются в отсутствии на рабочей поверхности следов резца, выбоин, пятен лака и краски, а также сле­ дов нагара от неудовлетворительной работы щеточного механизма. Изоляция между коллекторными пластинами должна быть выбрана на глубину 1—2 мм, с краев пла­ стин должна быть снята фаска шириной 0,5—1 мм (в за­ висимости от мощности двигателя). Промежутки между пластинами должны быть совершенно чисты — в них не должно быть металлических стружек или опилок, пыли от графитовых щеток, масла, лака и т. п.

На работу двигателя постоянного тока, а особенно его щеточного механизма, влияют биение коллектора и его вибрация. Чем выше окружная скорость коллектора, тем меньше величина допустимого биения. Для быстроходных двигателей предельно допустимая величина биения не должна превышать 0,02—0,025 мм. Величину амплитуды вибрации измеряют индикатором часового типа. При проведении измерения наконечник индикатора прижи­ мают к поверхности в том направлении, в котором необ­ ходимо произвести измерение вибрации. Так как поверх­ ность коллектора прерывистая (чередуются пластины коллектора и впадины), используют хорошо притертую щетку, в которую должен упираться наконечник инди­ катора. Корпус индикатора должен быть укреплен на основании, не подверженном вибрации. При измерении стрелка индикатора колеблется с частотой измеряемой вибрации в пределах определенного угла, величина кото­ рого и оценивается по шкале индикатора в сотых долях миллиметра. Однако этот прибор позволяет измерять вибрации при частоте вращения не более 750 об/мин.. Для двигателей, частота вращения которых превышает 750 об/мин, необходимо пользоваться специальными при­ борами—виброметрами или вибрографами, которые поз­ воляют измерять или записывать вибрацию тех или иных узлов машины.

Биение также измеряют с помощью индикатора. Бие­ ние коллектора измеряют как в холодном, так и в нагре­ том состоянии машины; при измерении обращают внима­ ние на поведение стрелки индикатора. Плавное движение стрелки указывает на достаточную цилиндричность по­ верхности, а подергивание стрелки свидетельствует о мест­ ных нарушениях цилиндричности поверхности, особенно опасной для щеточного механизма двигателя. Измерение

52

биения носит условный характер, так как опыт работы показывает, что есть двигатели, у которых при малых частотах вращения значения биений велики, а при номи­ нальной скорости они работают удовлетворительно. По­ этому окончательное заключение о качестве работы кол­ лектора можно дать лишь после проверки работы двига­ теля под нагрузкой.

Осматривая механическую часть двигателя постоян­ ного тока, следует обращать внимание на состояние паек и соединений обмоток, подшипниковых узлов, на равно­ мерность зазора (при разобранном двигателе). Зазор, измеренный в диаметрально противоположных точках между якорем и главными полюсами двигателя, не должен отличаться от среднего значения более чем на 10% при зазорах менее 3 мм и не более чем на 5% при зазорах более 3 мм.

После проверки биений и вибраций приступают к ре­ гулировке щеточного механизма двигателя. Щетки в обой­ мах должны свободно перемещаться, но не должны поша­

в зависимости от марки материала щетки должно быть не менее 150—180 г/см2 для графитовых щеток, 220— 250 г/см2 для медно-графитовых. Во избежание неравно­ мерного распределения тока давление отдельных щеток не должно отличаться от среднего более чем на 10%. Величину удельного давления определяют следующим образом. Между коллектором и щеткой помещают лист тонкой бумаги, к щетке прикрепляют динамометр, а за­ тем, оттягивая динамометром щетку, находят такое поло­ жение, когда можно будет свободно вытянуть лист бу­ маги. Показание динамометра в этот момент соответствует давлению щетки на коллектор. Удельное давление опре­ деляют путем деления показания динамометра на площадь основания щетки.

Правильная установка щеток является одним из важ­ нейших факторов нормальной работы машины. Щетко­ держатели устанавливают таким образом, чтобы щетки стояли строго параллельно пластинам коллектора и рас­ стояния между их сбегающими краями были равны полюс­

53