Проверка скоростной характеристики

Проверка скоростной характеристики

Устройство для установки щеток на нейтрали включает в себя измеритель напряжения (ИН) и источник питания (рис. 3.2. а, б).

Для повышения чувствительности в ИН установлен повышающий трансформатор Т1 с коэффициентом трансформации 25, что позволило компенсировать падение напряжения на диоде VD1. Для придания в схеме линейной характеристики ИН включены диоды VD2 и VD3. Измерительным механизмом служит микроамперметр на 100 делений с добавочными резисторами Rl, R2 и R5.

Переключателем В1 и путем изменения сопротивления резистора R3 можно менять пределы измерений.

При выключенном положении переключателя В1 предел расширяется до 0,5 В, что соответствует цене деления 5 мВ/деление.

Рисунок 3.2. Устройство для установки щеток на нейтраль.

а — схема измерения напряжения; б — схема подключения устройства к проверяемому тяговому двигателю.

На рис. 3.3. показана зависимость наведенной эдс от смещения щеток относительно нейтрали при токе в обмотках главных полюсов 5А для двигателя НБ-418К. Аналогичная форма кривой наведенной эдс характерна и для двигателей других типов. Минимальное значение наведенной эдс свидетельствует о том, что щетки установлены на геометрической нейтрали.

Рис. 3.3. зависимость эдс от смещения щеток

Оценка искрения может осуществляться разными способами, например, визуальным или по переменной составляющей напряжения.

Визуальный способ. Искрение оценивается на глаз в соответствии со шкалой степени искрения, рекомендуемой ГОСТ 183-74 (рис. 3.4.).

Рис. 3.4. Шкала искрения.

а — степень 1; б — степень 5/4; в — степень 1/2;

г — степень 2; д — степень 3.

По переменной составляющей напряжения. В этом случае коммутация оценивается специальными приборами.

ВНИИЖТ и ПКБ ЦТ разработали устройство А-1939 для оценки искрения, которое основано на измерении переменной составляющей напряжения на выводах тягового двигателя. Это напряжение практически пропорционально степени искрения под щетками.

Устройство состоит из низковольтной части — индикатора степени искрения (ИСИ) (рис. 3.5.) и высоковольтной части, в которую входит предохранитель ПР1, разделительный конденсатор С, повышающий трансформатор и контакторы (рис. 3.6.).

Рис. 3.5. Схема индикатора степени искрения.

На вход фильтра (R1, C1, R2, L) подается переменная составляющая напряжения тягового двигателя. Далее сигнал выпрямляется высокочастотными диодами VD3 — VD6, проходит через диод VD7 и через замкнутый контакт переключателя режимов В поступает на стрелочный индикатор.

Для подавления сигналов от зубцовых пульсаций и пульсаций других частот, не связанных с процессом коммутации, в схеме индикатора применен полосовой фильтр с полосой пропускания от 15—75 кГц. Ограничитель сверху VD1, VD2 защищает выпрямитель от коммутационных перенапряжений. Диодный ограничитель VD7 создает определенный порог ограничения, чтобы при отсутствии искрения на коллекторе индикатор давал минимальные показания.

В соответствии с ГОСТ 2582-81 проверка искрения тяговых двигателей после их ремонта проводится в трех режимах

Рис. 3.6. Схема подключения ИСИ к эксплуатируемым двигателям.

Этот метод контроля эффективен только в случае металлических замыканий, что является его существенным недостатком. Кроме того, он требует большой затраты времени.

Наиболее широкое распространение для выявления межвитковых замыканий обмоток якорей нашли импульсные методы (с применением импульсного испытательного напряжения). Преимущество импульсных методов в том, что с помощью источника небольшой мощности можно обеспечить достаточно высокое напряжение между витками обмотки якоря.

Среди импульсных методов можно выделить метод «бегущей волны», индуктированного напряжения и др.

По методу «бегущей волны» работает установка ИУ-57. На выходе этой установки испытательное импульсное напряжение может достигать 500 В, что позволяет выявлять межвитковые замыкания обмотки, слабые места витковой изоляции, обрывы витков и другие скрытые дефекты.

Проверка на импульсной установке ИУ-57 осуществляется следующим образом. На коллекторе устанавливают электрод А (рис. 3.7.), соединенный с импульсным генератором.

Реакция якоря в машинах постоянного тока

Магнитный поток в машине постоянного тока создается всеми ее обмотками, по которым протекает ток. В режиме холостого хода по обмотке якоря генератора ток не протекает, а по обмотке якоря двигателя протекает ток холостого хода, небольшой по значению. Поэтому в машине существует только основной магнитный поток Ф0, создаваемый обмоткой возбуждения полюсов и симметричный относительно их осевой линии (рис. 1, а).

На рис. 1, а (коллектор не показан) щетки расположены рядом с проводниками обмотки якоря, от которых идут отпайки к тем коллекторным пластинам, с которыми в данный момент соединены щетки. Такое положение щеток называется положением на геометрической нейтрали, т. е. на линии, проходящей через центр якоря и проводники обмотки, в которых индуцируемая основным магнитным потоком э. д. с. равна нулю. Геометрическая нейтраль перпендикулярна осевой линии полюсов.

Когда к обмотке якоря генератора присоединена нагрузка Rn или когда на вал двигателя действует тормозной момент, по обмотке протекает ток якоря 1Я, который создает магнитный поток якоря Фя (рис. 1, б). Магнитный поток якоря направлен по линии, на которой расположены щетки. Если щетки расположены на геометрической нейтрали, то поток якоря направлен перпендикулярно основному магнитному потоку и поэтому называется поперечным магнитным потоком.

Рис. 1. Магнитные потоки в машине постоянного тока: а — магнитный поток полюсов; б — магнитный поток обмотки якоря; в — результирующий магнитный поток

Влияние магнитного потока якоря на основной магнитный поток называется реакцией якоря. В генераторе постоянного тока под «сбегающим» краем полюса магнитные потоки складываются, под «набегающим» — вычитаются. У двигателя — наоборот. Таким образом под одним краем полюса результирующий магнитный поток Ф увеличивается по сравнению с основным магнитным потоком, под другим краем полюса — уменьшается. В результате он становится несимметричным по отношению к осевой линии полюсов (рис. 1, в).

Физическая нейтраль — линия, проходящая через центр якоря и проводники обмотки якоря, в которых индуцируемая результирующим магнитным потоком э. д. с. равна нулю, поворачивается на угол а по отношению к геометрической нейтрали (в сторону опережения у генераторов, в сторону отставания — у двигателей). При холостом ходе физическая нейтраль совпадает с геометрической.

В результате реакции якоря магнитная индукция в зазоре машины становится еще более неравномерной. В проводниках якоря, находящихся в точках повышенной магнитной индукции, индуцируется большая э. д. с, что приводит к увеличению разности потенциалов между соседними пластинами коллектора и к возникновению искрения на коллекторе. Иногда электрическая дуга перекрывает весь коллектор, образуя «круговой огонь».

Кроме того, реакция якоря приводит к уменьшению э. д. с. якоря, если машина работает в области, близкой к насыщению. Это связано с тем, что когда основной магнитный поток Ф0 создает насыщенное состояние магнитопровода, то увеличение магнитного потока на +ΔФ под одним краем полюса будет меньшим, чем уменьшение на —ΔФ под другим (рис. 2). Это приводит к уменьшению суммарного потока полюса и э. д. с. якоря, так как

Отрицательное влияние реакции якоря можно уменьшить, сдвигая щетки на физическую нейтраль. При этом поток якоря поворачивается на угол α и встречный поток под набегающим краем полюса генератора уменьшается. Сдвиг щеток осуществляют у генератора по направлению вращения якоря, а у двигателя — против направления вращения якоря. Угол α меняется с изменением тока якоря Iя. На практике щетки обычно устанавливают на угол, соответствующий средней нагрузке.

В машинах средней и большой мощностей применяют компенсационную обмотку, расположенную в пазах главных полюсов и включаемую последовательно с обмоткой якоря так, чтобы ее магнитный поток Фк был противоположен магнитному потоку Фя. Если при этом Фк = Фя, то магнитный поток в воздушном зазоре из-за реакции якоря практически не искажается.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Установка щеток в нейтральное положение

При установке щеток в нейтральное положение применяют следующие оборудование и приспособления: специальные медно-графитовые щетки 6 шт.; вольтметр М-45 с пределом измерения 3 В; провода сечением 1,5-2,5 мм2 для подключения вольтметра к цепи якоря; оборудование, приборы и инструменты, позволяю щие осуществлять отпуск, зажим и проворачивание траверсы, подавать питание в обмотку возбуждения двигателя (напряжение около 50 В, ток 100-150 А), быстро отключать питание обмоток возбуждения двигателя, наносить риску на траверсе и остове для контроля установки щеток в нейтральное положение

Для установки нейтрали принят метод, основанный на трансформаторной связи между обмотками главных полюсов и якоря. Когда щетки расположены на нейтрали, э д с. между двумя соседними щетками равна нулю Смещение щеток с нейтрали приводит к появлению между разнополярными щетками трансформаторной э. д. с, значение которой увеличивается с увеличением смещения щеток от нейтрали При изменении направления смещения щеток изменяется направление трансформаторной э. д. с. и направление движения стрелки вольтметра, подключенного к цепи якоря. Направление э. д с. также изменяется при изменении направления тока в обмотке возбуждения двигателя.

Смещая траверсу в одну или другую сторону, достигают такого положения ее, при котором трансформаторная э. д. с. равна нулю или имеет наименьшее значение для данной машины. Для контроля найденного положения траверсы производят дополнительно 5-6 замеров трансформаторной э. д. с. при различных положениях якоря. Якорь следует проворачивать в одном и том же направлении во избежание влияния возможного перемещения щеток в щеткодержателе на показания прибора.

Установку щеток в нейтральное положение выполнять в следующем порядке.

1. Проверить расположение щеток по коллектору. Вынуть все щетки из окон щеткодержателей и закрепить пружины.

2. Поставить специальные щетки (рис. 240) во все щеткодержатели: по одной шетке в окно со стороны конуса.

3 Подключить вольтметр к цепи якоря (к двум соседним щеткодержателям через люк) или выводам из остова Я, ЯЯ.

4 Подключить обмотку возбуждения двигателя к источнику питания.

5 Подать напряжение от источника постоянного тока на обмотку возбуждения и установить ток 100-150 А.

6. Мгновенно отключить питание обмотки возбуждения и в момент отключения зафиксировать наибольшее отклонение и направление движения стр.елки вольтметра.

7. Сместить траверсу на незначительный угол в любую сторону и повторить операции, указанные в пп. 5, 6 Если отброс стрелки увеличился, а направление его сохранилось, траверсу необходимо смещать в противоположном направлении. При уменьшении отброса стрелки траверсу следует смещать в том же направлении до тех пор, пока отброс стрелки вольтметра станет равным или близким нулю

8. Закрепить траверсу фиксатором и стопорными болтами.

9. Провернуть якорь от руки и при пяти-шести положениях его повторить операции, указанные в пп. 5, 6. Удовлетворительным положением нейтрали считают такое, при котором отклонения стрелки прибора в момент размыкания цепи возбуждения при различных положениях якоря будут равными или близкими нулю и примерно одинаковыми по абсолютной величине в случае «разных направлений отбросов стрелки, но не более чем 30+10 мВ при токе в цепи возбуждения 100-150 А.

10. Нейтральное положение траверсы отметить риской на траверсе и остове.

Что такое нейтраль тягового двигателя

Реакция якоря ТЭД электровоза BЛ80C

Реакция якоря — это влияние магнитного потока якоря на магнитный поток главных полюсов при нагрузке.

Когда ток якоря равен нулю, то магнитный поток главных полюсов направлен по оси полюсов и везде равномерный.

Когда при вращении якоря по проводникам якоря идет ток, то вокруг каждого проводника якоря создается свой магнитный поток (рис. 2.3). Этот магнитный поток всех проводников якоря складывается и образуется общий магнитный поток якоря, направление которого определяется по правилу буравчика.

В результате на набегающих краях главных полюсов магнитный поток якоря будет направлен согласно с магнитным потоком главных полюсов, отчего общий магнитный поток двигателя усиливается.

На сбегающих краях главных полюсов магнитный поток якоря будет направлен встречно с магнитным потоком главных полюсов, отчего общий магнитный поток двигателя уменьшается.

Таким образом, из-за реакции якоря общий магнитный поток двигателя на набегающих краях полюсов усиливается, а на сбегающих краях полюсов уменьшается.

Геометрическая нейтраль (ГН) — это линия, проходящая через ось двигателя перпендикулярно оси главных полюсов.

Физическая нейтраль (ФН) — это линия, проходящая через ось двигателя перпендикулярно оси общего магнитного потока двигателя, наклоненного из-за реакции якоря.

В двигателях ФН поворачивается относительно ГН против вращения якоря на угол, величина которого зависит от тока якоря, т.е. от нагрузки двигателя.

После реверсирования двигателя ФН будет отклоняться от ГН в обратную сторону. Поэтому в реверсируемых двигателях щетки всегда устанавливают на ГН, чтобы создать одинаковые условия работы двигателя при вращении якоря в любую сторону.

Реакция якоря оказывает вредное воздействие на работу двигателя по следующим причинам:

1. Реакция якоря является одной из главных причин кругового огня по коллектору ТЭД из-за усиления магнитного потока двигателя на набегающих краях полюсов. При вращении якоря в отдельных секциях его обмотки под набегающими краями полюсов наводится повышен-ная ЭДС, из-за которой между отдельными соседними коллекторными пластинами увеличивается междуламельное напряжение примерно до 40 В при среднем междуламельном напряжении до 15+20 В. Из-за этого происходит переброс дуги между соседними коллекторными пластинами, что может привести к круговому огню по коллектору двигателя между «+» и «-» щетками.

2. Реакция якоря приводит к ухудшению коммутации тяговых двигателей.

3. Из-за реакции якоря уменьшается общий магнитный поток двигателя, так как из-за явления насыщения сердечников главных полюсов усиление общего магнитного потока двигателя на набегающих краях полюсов происходит в меньшей степени, чем ослабление общего магнитного потока двигателя на сбегающих краях главных полюсов.

Для предотвращения вредного влияния реакции якоря в конструкции тяговых двигателей используют компенсационную обмотку (для защиты от кругового огня) и дополнительные полюса (для улучшения коммутации).

147. Реакция якоря двигателей постоянного тока

При работе электродвигателя магнитное поле якоря действует на магнитное поле полюсов. Следовательно, у двигателей, так же как и у генераторов, наблюдается реакция якоря (фиг. 294). При одном и том же направлении тока в обмотке якоря и той же полярности полюсов направление вращения двигателя обратно направлению вращения генератора. Поэтому реакция якоря у двигателей сопровождается:

1. Размагничиванием сбегающего края и намагничиванием набегающего края полюса. При насыщении магнитной системы результирующий магнитный поток уменьшается, отчего скорость двигателя несколько увеличивается.

2. Ось результирующего магнитного поля сдвигается относительно оси полюсов. Физическая нейтраль смещается в сторону, противоположную вращению двигателя на угол, величина которого зависит от нагрузки двигателя.

3. Щетки, устанавливаемые на физической нейтрали, также должны быть передвинуты по коллектору в сторону, обратную вращению двигателя, в новое положение нейтрали.

При переходе витка обмотки через физическую нейтраль направление тока в витке с помощью коллектора меняется на обратное. В это же самое время коммутируемый виток якорной обмотки замыкается щетками накоротко.

Изменение тока в витке вызывает э. д. с. самоиндукции, стремящуюся задержать изменение тока. Как было указано выше (136), компенсация э. д. с. самоиндукции возможна двумя способами: сдвигом щеток н без сдвига щеток, при помощи дополнительных полюсов. В генераторах щетки приходилось сдвигать по направлению вращения якоря и помещать коммутируемый виток в поле другой полярности. Уменьшение тока в витке генератора, когда виток приближается к зоне коммутации, вызывает э. д. с. самоиндукции, направленную в этот момент по направлению тока или индуктированной э. д. с. той параллельной ветви, в которую входит данный виток. Для уравновешивания э. д. с. самоиндукции необходимо при помощи внешнего магнитного поля создать в коммутируемом витке э. д. с, направленную против э. д. с. самоиндукции (или против индуктируемой э. д. с. той параллельной ветви, в которую входит данный виток). Выше мы видели, что ток в обмотке якоря при работе двигателя находят по формуле

Из формулы видно, что направление тока якоря определяется напряжением сети и обратно направлению индуктированной противо-э. д. с. В витке двигателя, пересекающем физическую нейтраль, ток меняет свое направление на обратное. При уменьшении тока в витке возникающая э. д. с. самоиндукции стремится препятствовать изменению тока и направлена в этот момент в сторону протекания тока или обратно противо-э. д. с. Для уравновешивания э. д. с. самоиндукции в коммутируемом витке двигателя при помощи внешнего магнитного поля должна быть индуктирована э. д. с, имеющая направление, обратное э. д. с. самоиндукции или обратное направлению тока, а следовательно, согласное с направлением противо-э. д. с. Поэтому для улучшения условий коммутации щетки двигателей постоянного тока сдвигают против вращения якоря. Для создания безыскровой коммутации и борьбы с реакцией якоря у двигателей применяют те же меры, что и у генераторов постоянного тока, т. е. дополнительные полюса и компенсационную обмотку. В отличие от генераторов у двигателей чередование главных и дополнительных полюсов следующее: за главным полюсом двигателя в сторону вращения якоря следует одноименный дополнительный полюс.

Для двигателей большой мощности с тяжелыми условиями работы, как, например, в подъемных и крановых установках, для шахтных и тяговых двигателей, станков, прокатных станов и т. п. иногда применяют компенсационную обмотку.