4. Дослідження і налагоджування комутації

Складність комутаційного процесу на дає можливості виконати з до­статньою точністю розрахунки комутації і додаткових полюсів. Тому під час кваліфікаційних випробувань виконують їх налагоджування, а під час приймально-здавальних - перевірку на постійному або пульсуючому стру­мі в залежності від типу машини. Комутацію перевіряють при номінально­му режимі, а також при найбільших значеннях частоти обертання, струму якоря, найменшому струмі збудження. До почагку випробувань щітки по­винні бути притертими. При реверсуванні машина повинна пропрацювати 5... 15 хв, щоб щітки притерлись в іншому напрямку і утворився кращий контакт між щіткою і колектором. Комутація вважається задовільною, якщо під час випробувань не виникло колового воі ню механічних ушко­джень колектора і щіткотримачів, залишкових деформацій і якщо машина придатна для подальшої роботи без очистки і будь-яких лагоджень .

Оцінювання комутації за іскрінням на колекторі виконується візуально зпдно з ГОСТ 183-74 за п’ятибальною шкалою, причому ступінь іскріння не повинен перевищувати 1 бала. Ступінь іскріння доцільно відмічати

при різних струмах якоря, коли визначаються швидкісні характеристики при повному і ослабленому збудженні.

У ході кваліфікаційних і періодичних випробувань визначають зону най­кращої комутації (тільки на постійному струмі) шляхом зміни струму в об­мотці додаткових полюсів. Ця зона дозволяє оцінити комутаційні власти­вості машини і настроїти додаткові полюси шляхом зміни числа витків їх обмотки або розмірів повітряних проміжків. При цьому змінюється індукція в зоні комутації В_к і комутаційна ЕРС, що дозволяє максимально наблизитись до умови безіскрової комутації е_к = —е_р (див. підрозд. 2.3). З цією метою паралельно обмотці додаткових полюсів двигуна МІ (рис. 12.1) вмикають допоміжний генератор (ДГ), ЕРС якого плавно регу­люють резистором у колі його обмотки збудження. Схема повинна забезпе­чити можливість зміни напрямку ЕРС ДГ; усе це дозволяє одержати в об­мотці додаткових полюсів МІ струм, більший або менший, ніж струм /_я в обмотці якоря на величину ±ЛІ, який називають струмом підживлення. Отже, через обмотку додаткових полюсів проходить струм (/_я ± А/), що до­зволяє визначити залежності +АІ (/_я) і -АІ (/_я) - криві підживлення у ме­жах навантажень від холостого ходу до номінального і вище, при яких ко­мутація відповідає ступеню іскріння 1 (можна визначити криві підживлен­ня при будь-яких балах іскріння: 1^/, 1^/ і 2).

Дослід починають з режиму холостого ходу, коли /_я =0 і відповідно згідно з (2.5) е_р =0. Підживлюючи додаткові полюси спочатку в одному, а потім в іншому напрямку, визначають значення струмів +АІ і -АІ, при яких починається перше помітне іскріння. Причиною цього іскріння є струм у короткозамкненій секції, викликаний комутаційною ЕРС є_к, яка утво­рюється індукцією В_к, тобто струмами підживлення. У правильно спроек­тованій та ідеально виготовленій машині значення струмів ч АІ і -АІ рівні. Потім машину навантажують деякими струмами /_я і знову визначають струми підживлення, які призводять до іскріння.

Якби машина була ідеальною і завжди виконувалась умова е_к = -е_р, то при будь-яких струмах /_я струми підживлення, які викликають іскріння, за­лишались би незмінними і криві підживлення мали б вигляд двох прямих, паралельних осі абсцис, які знаходились би від неї на однакових відстанях, визначених значеннями +ДІ і -АІ, одержаними при /_я =0. Однак при будь-якому струмі /_я >0 у комутованій секції наявна нерівність між е_р і е_к, тобто існує деяка небалансна ЕРС Ае (див. підрозд. 2.3), причому вона збільшується з ростом струму /_я або частоти обертання п. Тому при зрос­танні струму 1 _я значення +ДІ і -А/, які викликають перше іскріння, зменшу­ються, і криві підживлення утворюють область безіскрової роботи, яка зву­жується симетрично до осі абсцис (рис 12.3, а).

а б в

Рис. 12.3 Криві підживлення додаткових полюсів

Якщо в машині додаткові полюси слабкі (|е_к|< |е_р|, комутація сповільне­на), то для одержання області безіскрової роботи в усьому діапазоні наван­тажень доводиться підживлювати додаткові полюси струмами +АІ. При цьому середня лінія області лежить вище осі абсцис (рис. 12.3, б). При силь­них додаткових полюсах (|е_к | > |е_р |, комутація прискорена, струм підживлен­ня -ЛІ) середня лінія області безіскрової роботи відхилиться вниз (рис. 12.3, в).

Так, як правило, визначають зони найкращої комутації при незалежному збудженні машини і незмінній частоті обертання. Повторення досліду при збільшеній частоті обертання дозволяє одержати криві підживлення, які утворюють більш вузьку область безіскрової роботи.

Під час проведення досліду з двигунами послідовного збудження слід врахувати ту обставину, що із збільшенням струму /_я знижується частота обертання п і зони безіскрової роботи можуть мати складний характер: вони спочатку звужуються, а при значному зменшенні величини п можуть навіть розширюватися. Приклади можливих форм зон найкращої комутації у дви­гунів послідовного збудження наведені на рис. 12.4, де а - нормальна карти­на; б—при насичених і надмірно сильних додаткових полюсах; в - при наси­чених і ослаблених додаткових полюсах.

а б в

Якщо число витків додаткових полюсш % _п, то потрібну зміну його мож­на визначити за результатами досліду :

±ДІ

+Дн' = .

дп J д.п*

я.ном

У сласних потужних компенсованих тягових двигунів число м>_дп мале і Ди'д , може становити дробову величину, округлення якої призведе до вели­кої похибки. У такому випадку лмінююгь розміри або повітряного проміжку, або діамагпіїної прокладки між станиною і тілом додаткового полюса, що значно ефективніше.

Ширина області безіскрової роботи характеризує комутаційну стійкість машини при випадкових відхиленнях умов комутації від оптимальних. На­приклад, різкий накид в експлуатації струму навантаження від /_{я |} до /_я2 на +ДІ = 1_я2-1_я1 практично еквівалентний випадку визначення точки на кривій підживлення при струмі /_я,. Очевидно, чим більше при цьому зна­чення струму ДІ (чим ширша область безіскрової роботи), іим стійкіша ко­мутація машини при перехідних режимах в експлуатаційних умовах.

Поряд з проведенням комутаційних випробувань дуже важливим є виз­начений потенціальних кривих і кривих розподілу напруг по колу колектора (див. підрозд. 2.6). Значення максимальної міжламельної напруги і кое­фіцієнта викривлення за (2.15) нормативно-технічною документацією не регламентується, але їх граничні величини дозволяють оцінити праце­здатність машини в найбільш важких в комутаційному відношенні режи­мах. Існують різноманітні схеми для визначення цих параметрів і одержан­ня кривих на рис. 2.8.

Розглянемо одну з можливих схем, запропоновану співробітниками Но­вочеркаського ВБлНДІ. Дослід проводиться на стенді взаємного наванта­ження за допомогою спеціального пристрою, який містить двохелементну щітку з шириною кожного електропровідного елемента, меншою товщини міжламельних ізоляційних прокладок. Вимірювальна щітка розташо­вується в спеціальному щіткотримачі, який одержують з штатного відрізан­ням одного вікна з натискною пружиною і укороченням довжини пальців. Цей щіткотримач установлюється на повзуні, який переміщується в дуго­подібному пазу пластини, виконаної з ізоляційного матеріалу і закріпленої кінцями на робочих щіткотримачах.

Схема вимірювання міжламельних напруг наведена на рис. 12.5, вона працює таким чином. При кожному положенні вимірювальної щітки 2 на колекторі 1, змінюючи значення опорів регульованих резисторів 8, які ввімкнені в коло робочих щіток 4, досягають нульового показання при­ладів 6, що контролюють струми. При цьому через електропровідні еле­менти вимірювальної щітки струм не протікає і на них відсутній спад на­пруги. Отже, потенціали точок дотику електропровідних елементів З з ко­

лектором стають рівними по­тенціалам регульованих рези­сторів, до яких підключений вольт­метр 7, який визначає міжламельну напругу. Багатограничні вольтмет­ри 9 виконують функції ступінчато регульованих резисторів, а вольто- додаткові резистори 10 служать ДЛЯ бІЛЬШ ГрубОГО РЄі _уліОВаННЯ.

Рис. 12.5

Вимірювальну щітку, яка пе­реміщується в пазу дугоподібної пластини 5, встановлюють на від­далі 4-5 колекторних пластин від середини робочого щіткотримача.

Перед вимірюваннями машину обертають 15...20 хв на підвище­них обертах для притирки вимірю­вальної щітки, а потім встановлю­ють потрібний режим. Коли ампер­метри 6 будуть показувати нулі, вольтметр 7 покаже міжламельну

напругу. Машину зупиняють, вимикають струм і вимірювальну щітку пере­сувають на одну колекторну поділку. Так продовжують виміри до положен­ня вимірювальної щітки, від даленої на 4-5 колекторних пластин до середи­ни щітки протилежної полярності.

При додаванні всіх вимірюваних міжламельних напруг може виявитись, що одержана сума дещо відрізняється від прикладеної до щіток 4 напруги. У цьому випадку слід внести поправку в усі виміри на величину, рівну відношенню одержаної суми міжламельних напруг до значення прикладе­ної напруги.