Искрение щеток на коллекторе причины – причина, сильно искрят на якоре дрели, болгарке

4.9. Причины искрения щеток

Работа
машины постоянного тока часто
сопровождается искрением щеток (в
основном на сбегающем крае). Искрение
щеток – опасное явление и может нарушить
работу машины. Однако требование
абсолютно безыскровой («темной
коммутации») является чрезмерным, т.к.
слабое искрение под небольшой частью
щеток неопасно для машины.

Степень
искрения

Характеристика
степени искрения

Состояние
коллектора и щеток

1

Отсутствие
искрения

(«темная
коммутация»)

Нормальное

1,25

Слабое
точечное искрение под небольшой частью
полюса

Отсутствие
почернения на коллекторе и нагара на
щетках

1,5

Слабое
искрение под небольшой частью щетки

Появление
следов почернения на коллекторе,
устраняемых протиранием поверхности
коллектора бензином, а также следов
нагара на щетках

2

Искрение
под всем краем щетки. Допускается при
кратковременных толчках нагрузки и
перегрузках

Появление
следов почернения на коллекторных не
устраняемых протиранием бензином, а
также следов нагара на щетках

3

Значительное
искрение под всем краем щетки с наличием
крупных вылетающих искр. Допускается
только для моментов прямого безреостатного
включения или реверсирования машин,
если при этом коллектор и щетки остаются
в состоянии, пригодном для работы.

Значительное
почернение на коллекторе, не устраняемое
протиранием поверхности коллектора
бензином, а также подгар и разрушение
щеток.

Причины
искрения:

Механические
причины
искрения – слабое давление щеток на
коллектор, биение коллектора, его
эллиптичность или негладкая поверхность,
загрязнение поверхности коллектора,
выступание миканитовой изоляции над
медными пластинами, неплотное закрепление
траверсы, пальцев или щеткодержателей,
а также другие причины, вызывающие
нарушение электрического контакта
между щеткой и коллектором.

Потенциальные
причины искрения появляются при
возникновении напряжения между смежными
коллекторными пластинами, превышающего
допустимое значение. В этом случае
искрение наиболее опасно, так как оно
обычно сопровождается появлением на
коллекторе электрических дуг.

Коммутационные
причины искрения создаются физическими
процессами, происходящими в машине при
переходе секций обмотки якоря из одной
параллельной ветви в другую.

Иногда
искрение вызывается целым комплексом
причин. Выяснение причин искрения
следует начинать с механических, так
как их обнаруживают осмотром коллектора
и щеточного устройства. Труднее обнаружить
и устранить коммутационные причины
искрения.

4.10. Способы улучшения коммутации

Основная
причина неудовлетворительной коммутации
в машинах постоянного тока – добавочный
ток коммутации
:

,
где– сумма электрических сопротивлений
добавочному току коммутации. Наибольшее
значение имеет сопротивление щетки и
переходного контакта:

.

Отсюда
следуют способы улучшения коммутации.

Выбор
щеток
.
Для обеспечения удовлетворительной
коммутации целесообразнее применять
щетки с большим переходным падением
напряжения в переходном контакте и
собственно щетке. Однако допустимая
плотность тока в щеточном контакте
невелика, что требует увеличения площади
щеточного контакта и длины коллектора.
Поэтому щетки с большим сопротивлением
применяют в основном в машинах с
относительно высоким напряжением и
небольшим рабочим током.

Щетки
для электрических машин разделяют на
четыре группы.

Группа
щеток, обозначение

Переходное
падение напряжения на пару щеток при
номинальном токе, В

Номинальная
плотность тока, А/мм
2

Область
применения

Графитовые
Г

1,9
– 2,0

0,11
– 0,12

Для
машин с облегченными условиями
коммутации

Электрографитовые
ЭГ

2,0
– 2,7

0,10
– 0,15

Для
машин со средними и затруднительными
условиями коммутации и для контактных
колец

Угольно-графитовые
УГ, Т

2,0

0,06
– 0,07

Для
машин со средними условиями коммутации

Медно-графитовые
М, МГ

0,2
– 1,5

0,15
– 0,20

Для
низковольтных (до 48 В) машин и
контактных колец

Наибольшее
применение в машинах постоянного тока
напряжением 110 – 440 В имеют
электрографитированные щетки.

Увеличению
переходного сопротивления щеточного
контакта, а следовательно улучшению
коммутации, способствует политура
коллектора

– тонкая оксидная пленка на поверхности
коллектора, обладающая повышенным
электрическим сопротивлением.

Уменьшение
реактивной ЭДС
.
Существенное влияние на суммарную ЭДС
в коммутирующей секции оказывает
реактивная ЭДС

.

ЭДС
внешнего поля (взаимоиндукции)
зависит от ширины щетки: чем шире щетка,
тем большее число коллекторных пластин
она перекрывает, тем больше секций
одновременно коммутируется, что вызывает
повышение ЭДС.
Однако слишком узкие щетки также
нежелательны. Наиболее целесообразны
щетки шириной в 2 – 3 коллекторных
деления.

Реактивная
ЭДС может быть ослаблена уменьшением
индуктивности секций. Для этого не
применяют в обмотке якоря секции с
большим числом витков и полузакрытые
пазы, что влияет на размеры машины. При
проектировании машин постоянного тока
выбор ее параметров связывают со
стремлением получить компактную и
экономичную машину.

Добавочные
полюсы
.
Они предназначены для создания в зоне
коммутации магнитного поля такой
величины и направления, чтобы наводимая
этим полем в коммутирующей секции ЭДС
вращения
компенсировала реактивную ЭДС.
Это основной способ улучшения коммутации.
Без принятия мер по улучшению коммутации
ЭДСинаправлены в одну сторону, т.е. действуют
согласно. Посредствам добавочных полюсов
можно создать в зоне коммутации магнитное
поле такой величины и направления, что
ЭДС вращенияизменила свое направление на обратное
и.
В этом случае коммутация становится
прямолинейной (идеальной). Добавочные
полюсы располагают между главными. При
этом щетки устанавливают на геометрической
нейтрали.

Все
машины постоянного тока мощностью свыше
1 кВт снабжаются добавочными полюсами,
число которых принимают равным числу
главных полюсов или вдвое меньшим.
Наличие добавочных полюсов позволяют
увеличить линейную нагрузку машины и
при заданной мощности получить машину
меньшего веса и габаритов.

Обмотку
добавочных полюсов включают последовательно
с обмоткой якоря. В этом случае МДС
добавочных полюсов
при различных нагрузках машины изменяется
пропорционально току якоря,
т.е. пропорционально МДС якоря.
Полярность добавочного полюса в
генераторе должна быть такой же, как и
у следующего по направлению вращения
главного полюса, а в двигателе – как у
предшествующего полюса.

Получение
коммутирующего поля смещением щеток
.
В машинах постоянного тока мощностью
до 1 кВт, выполняемых без добавочных
полюсов, коммутирующее поле в зоне
коммутации создается смещением щеток
с геометрической нейтрали. Если щетки
установлены на геометрической нейтрали,
то поперечное магнитное поле якоря с
магнитной индукцией
создает в зоне коммутации индукцию.
В результате в коммутирующих секциях
наводится ЭДС вращения,
направленная согласованно с реактивной
ЭДСи способствующая замедленной коммутации.

Если
же щетки сдвинуть на угол
за физическую нейтраль, то коммутирующее
поле с индукциейизменит свое направление относительно
направления при положении щеток на
геометрической нейтрали. Это поле будет
наводить в коммутирующих секциях ЭДС
вращения, равную реактивной ЭДС и
противоположную ей по направлению,
т.е. реактивная ЭДС окажется скомпенсированной
и коммутация станет прямолинейной
(идеальной).

Щетки
смещают в направлении вращения якоря
у генераторов или против вращения якоря
у двигателей. Способ улучшения коммутации
сдвигом щеток с геометрической нейтрали
имеет следующие недостатки:

– коммутирующее
поле изменяется не пропорционально
нагрузке машины;

– усиливается
размагничивающее действие реакции
якоря;

– недопустимо
применение способа для реверсируемых
машин

studfiles.net

Причины искрения на коллекторе машины постоянного тока

Интенсивное искрение в щеточно-коллекторном контакте вызывает подгорание пластин коллектора и щеток, и создаёт пожароопасную обстановку.

Причины, вызывающие искрение на коллекторе, разделяют на механические, потенциальные и коммутационные.

Механические причины искрения

  1. слабое прижатие щеток к коллектору
  2. биение коллектора, его эллиптичность или негладкая поверхность
  3. загрязнение поверхности коллектора
  4. выступание миканитовой изоляции над медными пластинами
  5. неплотное закрепление траверсы, пальцев или щеткодержателей

Потенциальные причины искрения

Потенциальные причины искрения возникают, если напряжение между смежными коллекторными пластинами превышает допустимое значение (не более 16 В для машин без компенсационной обмотки и 20 В для машин с компенсационной обмоткой). В этом случае искрение наиболее опасно, так как оно обычно сопровождается появлением на коллекторе электрических дуг.

Коммутационные причины искрения

Возникают при физических процессах, происходящих в машине в связи с переходом секций обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую.

При выпуске готовой машины в ней настраивают темную коммутацию, ис­ключающую какое-либо искрение. Од­нако в процессе эксплуатации маши­ны, по мере износа коллектора и ще­ток, возможно появление искрения. В некоторых случаях оно может быть значительным и опасным, тогда маши­ну необходимо остановить для выясне­ния и устранения причин искрения. Од­нако небольшое искрение в машинах общего назначения обычно допустимо.

Согласно ГОСТ 183—74, искрение на коллекторе оценивается степенью искрения (классом коммутации) под сбегающим краем щетки.

electrikam.com

9.Причины искрения под щёткой в машинах постоянного тока.

Искрение
щеток может быть вызвано множеством
причин, которые требуют от обслуживающего
персонала внимательного наблюдения за
системой скользящего контакта и щеточного
аппарата. К основным из этих причин
относятся механические (механическое
искрение) и электромагнитные
(электромагнитное искрение).

Механические
причины
, вызвавшие искрение,
не зависят от нагрузки. Искрение щеток
можно уменьшить, повышая или снижая
давление на щетки, и, если возможно,
снижая окружную скорость.

При
механическом искрении искры зеленого
цвета распространяются по всей ширине
щетки, подгар коллектора не закономерный,
беспорядочный.

Механические
искрения щеток вызываются:

местным или общим биением, задирами на
скользящей поверхности коллектора,
царапинами, выступающей слюдой, плохой
продорожкой коллектора (прорезка слюды
между коллекторными пластинами), тугой
или слабой посадкой щеток в обоймы
щеткодержателей, податливостью бракет,
вызывающей вибрацию щеток, вибрацией
машин и др.

Электромагнитные
причины,
вызывающие искрение
щеток, более сложные при их выявлении.
Искрение, вызванное электромагнитными
явлениями, изменяется пропорционально
нагрузке и мало зависит от частоты
вращения.

Электромагнитное
искрение
обычно имеет
бело-голубой цвет. Форма искр шаровидная
или каплеобразная. Подгар коллекторных
пластин носит закономерный характер,
по которому можно определить причину
искрения.

Если в
обмотке и уравнителях произойдет
замыкание, нарушится пайка или возникнет
прямой обрыв, искрение будет неравномерным
под щетками, а подгоревшие пластины
расположатся по коллектору на расстоянии
одного полюсного деления.

Если
щетки под бракетом одного полюса искрят
больше, чем под бракетами других полюсов,
значит, произошло витковое или короткое
замыкание в обмотках отдельных главных
или добавочных полюсов; неправильно
расположены щетки или ширина их больше
допустимой.

Кроме
того, в машинах постоянного тока могут
наблюдаться дополнительные нарушения:

смещение
щеточной траверсы с нейтрали вызывает
искрение и нагрев щеток и коллектора;

деформация
скользящей поверхности коллектора
вызывает вибрацию и искрение щеток;

не
симметрия магнитного поля вызывает
снижение порога реактивной ЭДС, ухудшает
коммутирующую способность машины, что,
в свою очередь, вызывает искрение
щеток.
Магнитное поле машины симметрично,
если строго соблюдаются правильный шаг
по окружности между наконечниками
главных и дополнительных полюсов и
выдержаны расчетные зазоры под полюсами.

У крупных
машин настройка электромагнитных цепей
выполняется по методу безыскровой зоны.

Оценка
искрения.

Оценка
степени искрения по зрительному
впечатлению вносит некоторую субъективность
в результаты. Для объективной оценки
степени искрения предложен ряд
фотоэлектрических приборов и приборов,
реагирующих на высокочастотную
составляющую напряжения между щеткой
и сбегающей коллекторной пластиной.

При
оценке степени искрения принимается
во внимание только искрение под сбегающим
краем щетки; незначительное искрение,
наблюдаемое иногда под набегающим краем
щетки, не должно учитываться.

Таким
образом, критерием для оценки степени
искрения служит состояние рабочей
поверхности коллектора и щеток.

Таким
образом, основным критерием для оценки
степени искрения служит состояние
рабочей поверхности коллектора и щеток.

Автор
присутствовал при проведении опыта и
был очень поражен весьма существенной
разницей в оценке степени искрения
щеток отдельными лицами. На основе этого
опыта можно заключить, что площадь зоны
подпитки, снятая визуально по методу
В. Т. Касьянова с какой-либо балльностью
искрения, не может являться показателем
качества коммутации. А между тем очень
часто приходится снимать зону не
безыскровую, а соответствующую баллам
искрения 1 Д и даже 1 / 2 — Поэтому в тех
случаях, когда подобного рода зоны
подпитки снимают для выяснения степени
эффективности каких-либо мероприятий,
проведенных с целью улучшения коммутации,
то при этом отметка степени искрения
по прибору является единственной
практически возможной.

Различного
рода фотоэлектрические индикаторы
искрения представляют собой несомненно
полезные приборы при наладке коммутации
коллекторных машин, однако попытки
использовать их для оценки степени
искрения по ГОСТ 183 — 55 вряд ли могут
оказаться успешными из-за перечисленных
в начале настоящего параграфа особенностей
рассматриваемого метода. Нельзя
игнорировать при этом то важное
обстоятельство, что недопустимая степень
искрения по ГОСТ оценивается преимущественно
по наличию несмываемых нагаров на
контактных поверхностях, что требует
непосредственного их осмотра.

Что
касается численных значений индекса
коммутации для приведенного ряда марок,
то испытания не дали для него однозначных
величин. Объясняется это как субъективностью
метода оценки степени искрения, по
которому определяются границы зон, так
и вероятностным характером распределения
величины N. Для получения более, точных
и надежных экспериментальных значений
N необходимы дальнейшие массовые
испытания по описанному методу. Таким
образом, получается, что значение индекса
коммутации, а следовательно, и коммутирующие
свойства электрощеток достаточно
определенно связаны с их составом.
Минимумом коммутирующих свойств обладают
марки, в состав которых входит натуральный
графит. По мере замещения графита коксом
и в особенности сажей коммутирующие
свойства начинают повышаться, достигая
максимума у марок, состоящих в основном
из сажи.

Большое
количество новых методов, а также
существующих модификаций объясняется
тем, что, во — первых, безыскровая зона
может быть снята не для всех машин (в
некоторых случаях приходится зону
снимать для 2-балльного искрения), а
во-вторых, безыскровая зона не всегда
является хорошим показателем устойчивости
коммутации, так как в некоторых случаях
начавшееся искрение очень сильно
прогрессирует, а поэтому, помимо
безыскровой зоны, желательно снимать
и зоны для различных степеней искрения
щеток. Снятие же зон для определенных
баллов искрения при оценке степени
искрения щеток на глаз сводит практически
значение зоны подпитки как показателя
качества коммутации к нулю, так как
различные настройщики коммутации весьма
по-разному определяют балльность
искрения.

Основными
ГОСТ на электрические машины являются
ГОСТ 183 — 74 и 11828 — 75, в которых изложены
общие технические требования к
электрическим машинам. К общим техническим
требованиям относятся: номинальные
данные, характеризующие работу машины;
номинальные режимы работы; предельные
отклонения напряжения при сохранении
номинальной мощности; требования к
перегрузке по току, повышению частоты
вращения; предельные допускаемые
превышения температуры частей
электрических машин; требования к
электрической прочности изоляции;
оценка степени искрения на коллекторе;
допускаемые отклонения показателей от
номинальных значений; правила приемки
и маркировка электрических машин и
методы испытаний.

Способы
улучшения коммутации.

Идея
улучшения коммутации сводится к тому,
чтобы криволинейную коммутацию, привести
к прямолинейной, а для этого необходимо,
чтобы добавочный ток iдоб был
равен нулю.

.
Уменьшить ток iдоб можно,
попытавшись увеличить сопротивление
r1+r2,
теоретически это возможно, но через эти
сопротивления проходит и основной ток
машины, что увеличит потери напряжения
и нагрев пластин. Значит этим путем идти
нельзя. Кроме того, марку щеток выбирают
в зависимости от плотности тока и
скорости вращения коллектора. Обычно
для машин постоянного тока используют
графитные или электро­графитные
щетки. Поэтому сопротивления
r1+r2определяются
выбранной маркой щеток.

Уменьшить
добавочный ток iдоб можем
за счет уменьшения реактивной ЭДС-er.

.
Уменьшая любую величину, мы уменьшаем
er,
но больших результатов не получим, к
примеру, если уменьшим линейную нагрузку
A, то это приведет к увеличению габаритов.
Уменьшение скорости вращения приведет
к такому же результату.

Можно
уменьшить число витков в секции — Wc,
но опять таки сильно уменьшить Wc нельзя,
так как от Wс зависит
наводимая ЭДС якоря. Остается последнее
– уменьшить .

.

studfiles.net

Причины, вызывающие искрение на коллекторе




⇐ ПредыдущаяСтр 72 из 85Следующая ⇒

При работе машины постоянного тока щетки и коллектор образуют скользящий контакт. Площадь контакта щетки выбирают по значению рабочего тока машины, приходящегося на одну щетку, в соот­ветствии с допустимой плотностью тока для вы­бранной марки щеток. Если по какой-то причине щетка прилегает к коллектору не всей поверхно­стью, то возникают чрезмерные местные плотности тока, приводящие к искрению на коллекторе.

Причины, вызывающие искрение на коллекторе, разделяют на механические, потенциальные и ком­мутационные.

Механические причины искрения – сла­бое давление щеток на коллектор, биение коллекто­ра, его эллиптичность или негладкая поверхность, загрязнение поверхности коллектора, выступание миканитовой изоляции над медными пластинами, неплотное закрепление траверсы, пальцев или щет­кодержателей, а также другие причины, вызываю­щие нарушение электрического контакта между щеткой и коллектором.

Потенциальные причины искрения появ­ляются при возникновении напряжения между смежными коллекторными пластинами, превышаю­щего допустимое значение (см. § 25.5). В этом слу­чае искрение наиболее опасно, так как оно обычно сопровождается появлением на коллекторе электри­ческих дуг.

Коммутационные причины искрения соз­даются физическими процессами, происходящими в машине при переходе секций обмотки якоря из од­ной параллельной ветви в другую.

Иногда искрение вызывается целым комплексом причин. Выяснение причин искрения следует начи­нать с механических, так как их обнаруживают ос­мотром коллектора и щеточного устройства. Труд­нее обнаружить и устранить коммутационные причины искрения.

При выпуске готовой машины с завода в ней настраивают темную коммутацию, исключающую какое-либо искрение. Од­нако в процессе эксплуатации машины, по мере износа коллектора и щеток, возможно появление искрения. В некоторых случаях оно может быть значительным и опасным, тогда машину необходи­мо остановить для выяснения и устранения причин искрения. Однако небольшое искрение в машинах общего назначения обычно допустимо.


Согласно ГОСТу, искрение на коллекторе оценивается степе­нью искрения (классом коммутации) под сбегающим краем щетки.

Степень 1 — искрения нет (темная коммутация).

Степень 11/4 — слабое искрение под небольшой частью щет­ки, не вызывающее почернения коллектора и появления нагара на щетках.

Степень 11/2 — слабое искрение под большей частью щет­ки, приводящее к появлению следов почернения на коллекторе, легко устраняемого протиранием поверхности коллектора бензи­ном, и следов нагара на щетках.

Степень 2 — искрение под всем краем щетки. Допускается только при кратковременных толчках нагрузки и при перегрузке. Приводит к появлению следов почернения на коллекторе, не уст­раняемых протиранием поверхности коллектора бензином, а также следов нагара на щетках.

Степень 3 — значительное искрение под всем краем щетки с появлением крупных вылетающих искр, приводящее к значи­тельному почернению коллектора, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также к подгару и разруше­нию щеток. Допускается только для моментов прямого (безрео­статного) включения или реверсирования машин, если при этом коллектор и щетки остаются в состоянии, пригодном для даль­нейшей работы.

Если допустимая степень искрения в паспорте электрической машины не указана, то при номинальной нагрузке она не должна превышать 11/2.

При вращении якоря машины постоянного тока коллекторные пластины поочередно вступают в соприкосновение со щетками. При этом переход щетки с одной пластины (сбегающей) на дру­гую (набегающую) сопровождается переключением секции об­мотки из одной параллельной ветви в другую и изменением как значения, так и направления тока в этой секции. Процесс пере­ключения секции из одной параллельной ветви в другую и сопро­вождающие его явления называются коммутацией.



Секция, в которой происходит коммутация, называется ком­мутирующей, а продолжительность процесса коммутации — пе­риодом коммутации:

Тк = [60/(Kn)](bщ/ bк)

где bщ — ширина щетки; К — число коллекторных пластин; n — частота вращения якоря, об/мин; bк — расстояние между серединами соседних коллекторных пластин (коллекторное деление).

Сложность процессов коммутации не позволяет рассмотреть коммутацию в общем виде. Поэтому для получения аналитических и графических зависимостей, поясняющих коммутацию, допуска­ют, что ширина щетки равна коллекторному делению; щетки рас­положены на геометрической нейтрали; электрическое сопротив­ление коммутирующей секции и мест ее присоединения к коллектору по срав­нению с сопротив­лением переходного

контакта «щетка— коллектор» пренеб­режимо мало (обыч­но такое соотноше­ние указанных со­противлений соот­ветствует действи­тельности).

 

 

Рис. 27.1. Переход коммутирующей секции

из одной параллельной ветви в другую

 

В начальный момент коммутации (рис. 27.1, а) контактная поверхность щетки касается только пластины 1, а коммутирующая секция относится к левой параллельной ветви обмотки и ток в ней равен ia. Затем пластина 1 постепенно сбегает со щетки и на смену ей набегает пластина 2. В результате комму­тирующая секция оказывается замкнутой щеткой и ток в ней по­степенно уменьшается. В середине процесса коммутации (t = 0,5TК) контактная поверхность щетки равномерно перекрывает обе коллекторные пластины (рис. 27.1, б). В конце коммутации (t = Tк) щетка полностью переходит на пластину 2 и теряет контакт с пла­стиной 1 (рис. 27.1, в), а ток в коммутирующей секции становится равным — ia, т. е. по значению таким же, что и в начале коммута­ции, а по направлению — противоположным. При этом коммути­рующая секция оказалась в правой параллельной ветви обмотки.

 

Прямолинейная коммутация

 

Этот вид коммутации имеет место в машине, если в процессе коммутации в коммутирующей секции ЭДС не наводится или, что более реально, сумма ЭДС в коммутирующей секции равна нулю. В этом случае для коммутирующей секции, замкнутой щеткой (рис. 27.1, б), в соответствии со вторым законом Кирхгофа можно записать

i1r1 – i2r2 = 0 (27.1)

r1 и r2 — переходные сопротивления между щеткой и сбегающей 1 и набегающей 2 пласти –

нами; i1 и i2 — токи, переходящие в обмот­ку якоря через пластины 1 и 2:

i1 = ia + i ; i2 = ia – i (27.2)

здесь i – ток в коммутирующей секции.

Используя (27.2), получим

(ia + i)r1 – (ia – i)r2 = 0

откуда ток в коммутирующей секции

i = ia(r2 – r1)/ (r2 + r1) (27.3)

Закон изменения тока коммутирующей секции в функции времени определяется уравнением

i = iа(1 – 2t /Тк). (27.4)

 

Это уравнение является линейным, а поэтому график i = f (t) представляет собой прямую линию, пересекающую ось абсцисс в точке t = 0,5 Tk (рис. 27,2). Коммутация, при которой ток в комму­тирующей секции i изменяется по прямолинейному закону, назы­вают прямолинейной (идеальной) коммутацией.

Весьма важным фактором, определяющим качество коммута­ции, является плотность тока в переходном контакте «щетка-пластина»: ji — плотность тока под сбегающим краем щетки; j2 — плотность тока под набегающим краем щетки.

Плотность тока под щеткой прямо пропорциональна тангенсу угла между осью абсцисс и графиком коммутации, т.е. j1 ≡ tg α1, и j2 ≡ tg α2. График прямолинейной (идеальной) коммутации имеет вид прямой линии. При этом α1 = α2, а следовательно, плот­ность тока в переходном кон­такте «щетка — коллектор» в течение всего периода комму­тации остается неизменной (j1 = j2 = const). Физически это объясняется тем, что при прямо­линейной

 

 

 

Рис. 27.2. График тока прямолинейной коммутации

 

коммутации убывание тока, проходящего через сбе­гающую пластину коллектора, пропорционально уменьшению площади контакта щетки с этой пластиной, а нарастание тока через набегающую пластину пропорционально увеличению площади контакта щетки с этой пластиной.

Из построений, сделанных на рис. 27.2, следует, что к моменту времени, когда щетка теряет контакт со сбегающей пластиной, ток через эту пластину уменьшается до нуля. Таким образом, при прямолинейной коммутации пластина коллектора выходит из-под щетки без разрыва тока.

Изложенные свойства прямолинейной (идеальной) коммутации — постоянство плотности тока под щеткой и выход пластины из-под щетки без разрыва тока — являются основными, и благода­ря им этот вид коммуташш не сопровождается искрением на кол­лекторе.

 

 



Рекомендуемые страницы:

lektsia.com

Причины, вызывающие искрение на коллекторе



Обратная связь

ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение


Как определить диапазон голоса — ваш вокал


Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими


Целительная привычка


Как самому избавиться от обидчивости


Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам


Тренинг уверенности в себе


Вкуснейший «Салат из свеклы с чесноком»


Натюрморт и его изобразительные возможности


Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.


Как научиться брать на себя ответственность


Зачем нужны границы в отношениях с детьми?


Световозвращающие элементы на детской одежде


Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия


Как слышать голос Бога


Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)


Глава 3. Завет мужчины с женщиной


Оси и плоскости тела человека — Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.


Отёска стен и прирубка косяков — Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.


Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) — В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Лекция №6


Коммутация в машинах постоянного тока

 

Причины, вызывающие искрение на коллекторе

При работе машины постоянного тока щетки и коллектор образуют скользящий контакт. Площадь контакта щетки выбирают по значению рабочего тока машины, приходящегося на одну щетку, в соот­ветствии с допустимой плотностью тока для вы­бранной марки щеток. Если по какой-то причине щетка прилегает к коллектору не всей поверхно­стью, то возникают чрезмерные местные плотности тока, приводящие к искрению на коллекторе.

Причины, вызывающие искрение на коллекторе, разделяют на механические, потенциальные и ком­мутационные.

Механические причины искрения – сла­бое давление щеток на коллектор, биение коллекто­ра, его эллиптичность или негладкая поверхность, загрязнение поверхности коллектора, выступание миканитовой изоляции над медными пластинами, неплотное закрепление траверсы, пальцев или щет­кодержателей, а также другие причины, вызываю­щие нарушение электрического контакта между щеткой и коллектором.

Потенциальные причины искрения появ­ляются при возникновении напряжения между смежными коллекторными пластинами, превышаю­щего допустимое значение (см. § 25.5). В этом слу­чае искрение наиболее опасно, так как оно обычно сопровождается появлением на коллекторе электри­ческих дуг.

Коммутационные причины искрения соз­даются физическими процессами, происходящими в машине при переходе секций обмотки якоря из од­ной параллельной ветви в другую.

Иногда искрение вызывается целым комплексом причин. Выяснение причин искрения следует начи­нать с механических, так как их обнаруживают ос­мотром коллектора и щеточного устройства. Труд­нее обнаружить и устранить коммутационные причины искрения.

При выпуске готовой машины с завода в ней настраивают темную коммутацию, исключающую какое-либо искрение. Од­нако в процессе эксплуатации машины, по мере износа коллектора и щеток, возможно появление искрения. В некоторых случаях оно может быть значительным и опасным, тогда машину необходи­мо остановить для выяснения и устранения причин искрения. Однако небольшое искрение в машинах общего назначения обычно допустимо.

Согласно ГОСТу, искрение на коллекторе оценивается степе­нью искрения (классом коммутации) под сбегающим краем щетки.

Степень 1 — искрения нет (темная коммутация).

Степень 11/4 — слабое искрение под небольшой частью щет­ки, не вызывающее почернения коллектора и появления нагара на щетках.

Степень 11/2 — слабое искрение под большей частью щет­ки, приводящее к появлению следов почернения на коллекторе, легко устраняемого протиранием поверхности коллектора бензи­ном, и следов нагара на щетках.

Степень 2 — искрение под всем краем щетки. Допускается только при кратковременных толчках нагрузки и при перегрузке. Приводит к появлению следов почернения на коллекторе, не уст­раняемых протиранием поверхности коллектора бензином, а также следов нагара на щетках.

Степень 3 — значительное искрение под всем краем щетки с появлением крупных вылетающих искр, приводящее к значи­тельному почернению коллектора, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также к подгару и разруше­нию щеток. Допускается только для моментов прямого (безрео­статного) включения или реверсирования машин, если при этом коллектор и щетки остаются в состоянии, пригодном для даль­нейшей работы.

Если допустимая степень искрения в паспорте электрической машины не указана, то при номинальной нагрузке она не должна превышать 11/2.

 

При вращении якоря машины постоянного тока коллекторные пластины поочередно вступают в соприкосновение со щетками. При этом переход щетки с одной пластины (сбегающей) на дру­гую (набегающую) сопровождается переключением секции об­мотки из одной параллельной ветви в другую и изменением как значения, так и направления тока в этой секции.

Процесс пере­ключения секции из одной параллельной ветви в другую и сопро­вождающие его явления называются коммутацией.

Секция, в которой происходит коммутация, называется ком­мутирующей, а продолжительность процесса коммутации — пе­риодом коммутации:

 

Рис. 6.1. Переход коммутирующей секции

из одной параллельной ветви в другую

 

В начальный момент коммутации (рис. 6.1, а) контактная поверхность щетки касается только пластины 1, а коммутирующая секция относится к левой параллельной ветви обмотки и ток в ней равен ia. Затем пластина 1 постепенно сбегает со щетки и на смену ей набегает пластина 2. В результате комму­тирующая секция оказывается замкнутой щеткой и ток в ней по­степенно уменьшается. В середине процесса коммутации (t = 0,5TК) контактная поверхность щетки равномерно перекрывает обе коллекторные пластины (рис. 27.1, б). В конце коммутации (t = Tк) щетка полностью переходит на пластину 2 и теряет контакт с пла­стиной 1 (рис. 27.1, в), а ток в коммутирующей секции становится равным — ia, т. е. по значению таким же, что и в начале коммута­ции, а по направлению — противоположным. При этом коммути­рующая секция оказалась в правой параллельной ветви обмотки.

 

Прямолинейная коммутация

 

Этот вид коммутации имеет место в машине, если в процессе коммутации в коммутирующей секции ЭДС не наводится или, что более реально, сумма ЭДС в коммутирующей секции равна нулю.

Коммутация, при которой ток в комму­тирующей секции i изменяется по прямолинейному закону, назы­вают прямолинейной (идеальной) коммутацией.

 

 

 

Рис. 6.2. График тока прямолинейной коммутации

 

Этот вид коммутации не сопровождается искрением на кол­лекторе.

 


megapredmet.ru

Устранение искрения машин постоянного тока

Страница 1 из 2

А. МЕТОДИКА УСТРАНЕНИЯ ИСКРЕНИЯ

Причины искрения на коллекторе, являются основными, но не исчерпывающими. Искрение может появиться от самых разнообразных причин, в том числе и от химического состояния среды [20], в которой машина работает; кроме того» искрение может появиться внезапно или даже изменяться с течением времени. В некоторых случаях для выявления причин искрения приходится длительно вести наблюдения за работой коллектора и щеток. Учитывая многообразие причин искрения, нельзя указать исчерпывающие способы распознавания этих причин. Здесь мы ограничимся некоторыми общими указаниями.

Прежде всего необходимо дать правильную оценку степени искрения.

Таблица 1







Степень искрения (класс коммутации)

Характеристика степени искрения

Состояние коллектора и теток

1

Отсутствие искрения (темная коммутация)

Отсутствие почернения на кол-

лекторе и нагара на щетках

Слабое точечное искрение под небольшой частью края щетки

Слабое искрение под большей частью края щетки

Появление следов почернения на коллекторе, легко устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином, а также следов нагара на щетках

2

Искрение под всем краем щетки. Допускается только при кратковременных толчках нагрузки и перегрузки

Появление следов почернения на коллекторе, не устраняемых протиранием поверхности бензином, а также следов нагара на щетках

3

Значительное искренне 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 дальнейшей работы

Значительное почернение на коллекторе, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также подгар и разрушение щеток

В соответствии с нормами (ГОСТ J83—74) искрение на коллекторе электрической машины должно оцениваться по степени искрения под сбегающим краем щетки и по шкале (классам коммутации), указанной в табл. -1.

При номинальном режиме работы машины степень искрения должна быть не выше 1 если она не оговорена в соответствующем стандарте или в технических условиях на данную машину.

Таким образом, основным критерием для оценки степени искрения служит состояние рабочей поверхности коллектора и щеток.

Полезным может оказаться наблюдение за цветом искр.


Рис. 1. Двойные щетки

Рис.     2. Надрезы   на рабочей   поверхности щеток

Небольшое искрение, наблюдаемое часто на сбегающем крае щетки, не представляет собой никакой опасности, причем в этом случае искры обычно имеют белый или голубовато-белый цвет, они небольшого размера («точечное искрение»). Вытянутые искры желтоватого оттенка на многих щетках свидетельствуют о неправильной коммутации. Зеленая окраска искр и наличие меди на зеркале щеток являются следствием сгорания меди и указывают на механические причины искрения, например выступанне коллекторных пластин, эксцентричность коллектора, вибрацию щеток и т. п.

Для выявления причин искрения под щетками необходимо произвести тщательное обследование машины и устранить все дефекты в скользящем контакте и в электрической и магнитных цепях машины. Лишь после этого приступают к исследованию коммутации по методу безыскровой зоны и к регулировке добавочных полюсов (см. разд. Б). Если после устранения всех дефектов и регулировки добавочных полюсов коммутация машины все же неудовлетворительная, то приходится изменять марку щеток и применять слоистые и разрезные (двойные) щетки.

Через щетку по направлению к щеточному токоподводу (назовем это направление продольным) проходит ток нагрузки; поперек щетки замыкается ток коммутируемых секций. Для улучшения коммутации желательно неодинаковое сопротивление щетки в указанных направлениях, а именно увеличенное — в поперечном направлении и уменьшенное — в продольном. Такая щетка, называемая слоистой, состоит из склеенных изоляционным клеем продольных пластинок щеточного полуфабриката. Она меньше нагревается и имеет меньшее падение напряжения в продольном направлении. Двойная щетка представляет собой две щетки, которые установлены в общем щеткодержателе (рис. -1) и могут перемещаться относительно друг друга. Такие щетки благодаря разделяющей их поверхности имеют увеличенное сопротивление для поперечного тока коммутации, а для тока нагрузки — такое же, как и при целой щетке. Разрезные щетки благодаря их меньшей ширине по сравнению с целой щеткой лучше пришлифовываются к коллектору и дают лучший контакт.


Рис. -3. Расширение коммутационной зоны смещением щеток

Для увеличения поперечного сопротивления щеток можно на рабочей поверхности существующих щеток прорезать несколько взаимно перпендикулярных канавок шириной 1 мм и глубиной 3 мм, как это указано на рис. -2. Благодаря этим надрезам улучшается также вентиляция, а следовательно, и охлаждение щеток.

В некоторых случаях улучшения коммутации можно достигнуть, расширяя коммутационную зону или применяя более широкие щетки. Чтобы расширить коммутационную зону, щетки каждого бракета траверсы смещают относительно друг друга по окружности коллектора, располагая их в шахматном порядке (рис. -3). В нереверсивных машинах улучшение коммутации может быть иногда достигнуто сдвигом траверсы.

leg.co.ua

Причины искрения под щетками в двигателе постоянного тока

  1. Механические, приводят к искрению из–за нарушения или ухудшения скользящего контакта. Они связаны с неисправностью кол­лектора и щеточного аппарата. К ним относятся: неровность поверхности коллектора, его эксцентричность, выступание изоляции между пластинами, плохая балансировка, плохое крепление траверсы или щеткодержателей, неправильный выбор марки щеток, слабое нажатие щеток, плохая притирка щеток к коллектору и пр.

  2. Потенциальные, вызываемые неравномерным распределением напряжения на коллекторе. Если напряжение между соседними коллек­торными пластинами превысит определенное значение, то может возникнуть искрение из–за электрического пробоя изоляционных промежутков между пластинами. При нагрузке машины, из–за поперечной реакции якоря, распределение магнитной индукции, а, следовательно, и распределения напряжения между коллекторными пластинами при­обретает резко неравномерный характер. Вследствие этого напря­жение между соседними пластинами может достигнуть больших зна­чений. Эти значительные напряжения могут привести к проскакиванию искр между соседними пластинами и даже к перекрытию их другой. Максимально допустимое напряжение между соседними коллекторными пластинами в зависимости от мощности машины 25–60 В.

  3. Коммутационные, определяются соотношением ЭДС в коммути­рующей секции. При значительном преобладании неактивной ЭДС ком­мутирующая секция имеет значительный запас электромагнитной энер­гии

В момент сбегания щетки с коллекторной пластины про­исходит разрыв коммутирующей цепи. Разряд электромагнитной энергии секции и является причиной искрения. Искрению способствует также нагрев краев щетки в результате неравномерного распределения плот­ности тока под щеткой.

При выявлении причин искрения полезным полезным может оказаться наблюдение за цветом искр и характером их образования (таблица 1)

Степень искрения ( класс коммутации ) проверяют в номинальных условиях работы при практически установившейся температуре, но не ранее чем через 2 часа для машин мощностью до 100 кВт 4 часа – для машин мощностью более 100 кВт.

www.radioingener.ru

Автор: admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о