2. Коммутация в машинАх постоянного тока
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. Потенциальныепричины 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. Коммутационныепричины 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 темнуюкоммутацию, 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 1
-слабое искрение под небольшой частью щетки, не вызывающее почернения коллектора и появления нагара на щетках. Степень 1
— 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 1
. 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: 
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). 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 -= 0,5 Тк) 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. 
Рис. 27.1. Переход коммутирующей секции из одной параллельной ветви в другую
08.02.2015 4.76 Mб 74 Лекция 9-2011.doc
22.03.2016 91.14 Кб 18 Лекция No.1 по ВС.doc
08.02.2015 657.92 Кб 115 Лекция1-2011.doc
08.02.2015 4.25 Mб 315 Лекция2-2011.doc
08.02.2015 1.77 Mб 55 Лекция3-2011.doc
08.02.2015 2.34 Mб 72 Лекция4-2011.doc
08.02.2015 1.06 Mб 43 Лекция5-2011.doc
08.02.2015 148.99 Кб 71 Лекция6-2011.doc
08.02.2015 3.32 Mб 44 Лекция7-2011.doc
08.02.2015 2.46 Mб 101 Лекция8-2011.doc
20.09.2019 1.16 Mб 2 Летняя прктика программирование Matlab.docx
Ограничение
Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:
Причины, вызывающие искрение на коллекторе
При работе машины постоянного тока щётки и коллектор образуют скользящий контакт. Щётки выбирают в соответствии с допустимой плотностью тока для выбранной марки щёток, а площадь контакта – по значению рабочего тока, приходящегося на одну щётку.
Причины, вызывающие искрение на коллекторе разделяют на механические, потенциальные и коммутационные. Коммутация – это процесс переключения секции якоря из одной параллельной ветви в другую.
1). Механические причины искрения – слабое давление щёток на коллектор, биение коллектора, загрязнение или негладкость поверхности коллектора, выступление миканитовой изоляции над пластинами, неплотное закрепление траверсы или щёткодержателей, т. е. любые причины, нарушающие контакт между щётками и коллектором.
2). Потенциальные причины искрения – появляются при возникновении напряжения между коллекторными пластинами, превышающего допустимое значение (30 В при мощности машины до 1 кВт и 16 В при мощности машины более 1 кВт).
3). Коммутационные причины искрения – создаются физическими процессами при переходе секции обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую.
Искрение на коллекторе оценивается классом коммутации (степенью искрения) под сбегающим краем щётки:
— степень 1 – тёмная коммутация (искрения нет),
— степень 1 — слабое искрение,
— степень 1 — слабое искрение под большей частью щётки и почернение коллектора,
— степень 2 – искрение под всем краем щётки с почернением коллектора и нагаром на нём,
— степень 3 – значительное искрение под всем краем щётки с появлением вылетающих искр и значительным почернением коллектора.
При номинальной нагрузке класс коммутации не должен превышать 1. Классы коммутации 2 и 3 допускаются только для прямого (безреостатного) включения или реверсирования машин, если при этом коллектор и щётки остаются пригодными к эксплуатации.
1.3.2. Виды коммутации и способы её улучшения
Сложность процессов коммутации не позволяет рассмотреть её в общем виде. Поэтому для получения аналитических и графических зависимостей, поясняющих коммутацию, допускают, что ширина щётки равна коллекторному делению (ширине щётки), щётки расположены на геометрической нейтрали (линии перпендикулярной магнитным силовым линиям магнитного поля машины) и электрическое сопротивление коммутирующей секции мало.
Различают следующие виды коммутации, т. е. процесса перехода щётки с одной пластины коллектора на другую, при котором секция обмотки переходит из одной параллельной ветви в другую (рис. 8):
1). Прямолинейная, при которой пластины коллектора выходят из под щётки без разрыва тока и ток в коммутирующей секции изменяется по прямолинейному закону. При этом не происходит искрения на коллекторе (идеальная коммутация).
2). Криволинейная замедленная, при которой ток в коммутирующей секции изменяется с высокой скоростью, что приводит к возникновению реактивной (результирующей) ЭДС, препятствующей линейному изменению тока в коммутирующей секции. При этом плотность тока под сбегающим краем щётки (добавочный ток коммутации iд) может достичь недопустимо больших значений и вызвать искрение на коллекторе.
Рис. 8. Виды коммутации:
а) – прямолинейная; б) – криволинейная замедленная.
Способы улучшения коммутации сводятся к уменьшению добавочного тока коммутации iд:
где – сумма электрических сопротивлений добавочному току коммутации (в основном определяется сопротивлением щёток и переходного контакта).
Из полученного выражения следует, что уменьшить коммутацию можно либо уменьшив суммарную реактивную ЭДС, либо увеличив сопротивление щёток. Отсюда вытекает ряд основных способов улучшения коммутации:
1). Уменьшение реактивной ЭДС. Реактивная ЭДС может быть в значительной степени уменьшена или даже полностью устранена созданием в зоне коммутации (по оси щёток) коммутирующего поля определённой полярности. Создаётся такое поле или добавочными полюсами или смещением щёток с геометрической нейтрали.
Добавочные полюса создают в зоне коммутации магнитное поле такой величины и направления, чтобы наводимая этим полем в коммутирующей секции ЭДС вращения компенсировала реактивную ЭДС. При этом щётки устанавливают на геометрической нейтрали. Если машина снабжена компенсационной обмоткой, то магнитодвижущую силу (МДС) добавочных полюсов уменьшают на МДС компенсационной обмотки.
Смещением щёток с геометрической нейтрали создают коммутирующее поле в зоне коммутации в машинах мощностью до 1 кВт, не имеющих добавочных полюсов.
2). Улучшение коммутации применением щёток с большим сопротивлением целесообразно для машин с небольшим рабочим током, т. к. при большом рабочем токе необходимо увеличивать площадь щёточного контакта, что приводит к увеличению коллектора и, следовательно, габаритов машины в целом.
Про значительных перегрузках или внезапном коротком замыкании машины постоянного тока, коммутация приобретает резко замедленный характер. При этом появляются коммутационные и потенциальные причины для возникновения электрической дуги на коллекторе. Т. к. коллектор вращается, то дуга механически растягивается, образуя вокруг коллектора мощную электрическую дугу, называемую круговым огнём по коллектору. Круговой огонь очень опасен, т. к. может привести к тяжёлой аварии машины, вплоть до пожара. Добавочные полюса и компенсационная обмотка уменьшают эту опасность, но полностью её не устраняют. Поэтому для устранения этого явления в машинах, работающих в условиях перегрузок, между коллектором и обмоткой на якоре устанавливают изолирующий экран или применяют воздушное дутьё, сдувающее дугу в сторону подшипника, а для создания препятствия на пути распространения дуги между щётками разной полярности устанавливают барьеры из изоляционного материала.
Т. к. коллекторные машины создают радиопомехи, для их подавления чаще всего применяют ёмкостные фильтры в виде конденсаторов, включаемых между каждым токоведущим проводом и корпусом машины.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
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
- слабое прижатие щеток к коллектору
- биение коллектора, его эллиптичность или негладкая поверхность
- загрязнение поверхности коллектора
- выступание миканитовой изоляции над медными пластинами
- 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.
6.3 Причины, вызывающие искрение на коллекторе
При вращении машины коллекторные пластины поочередно вступают в соприкосновение со щетками. При этом переход щетки с одной пластины на другую сопровождается переключением секции обмотки из одной параллельной ветви в другую и изменением значения и направления тока в секции. Процесс переключения секции из одной параллельной ветви в другую называется коммутацией. Различают при этом два вида коммутации: прямолинейная коммутация, при которой ток коммутирующей секции изменяется по прямолинейному закону; криволинейная коммутация, когда процесс изменения направления тока затягивается во времени, а признаком является неодинаковая плотность тока под щеткой в периоде коммутации. 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. 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, выступление 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 искренне 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 ГОСТ, искрение на коллекторе оценивается степенью искрения: степень 1 – искрение отсутствует (темная коммутация); степень 1 1 / 4 – незначительное искрение под щеткой, не вызывающее почернение коллектора появление нагара; степень 1 1/2 – слабое искрение под большей частью щетки, следы почернения, которые легко устраняются путем протирания поверхности коллектора; степень 2 – искрение под всем краем щетки (приводит к появлению неустраняемых следов почернения и нагара); степень 3 – значительное искрение с появлением крупных вылетающих искр, приводящее к неустраняемому почернению коллектора. Если в паспорте машины не указана степень искрения, то при номинальной нагрузке она не должна превышать 1 1/2 .
13.02.2018 145.97 Кб 54 mathlab_sokolova.docx
13.02.2018 12.2 Mб 34 matlab_karimova_docx_1.docx
13.02.2018 12.46 Mб 93 matlab_karimova_gulnaz_poslednyaya.docx
13.02.2018 156.16 Кб 38 mmca_zadachi.doc
13.02.2018 1.54 Mб 41 mmoptzad.doc
13.02.2018 4.11 Mб 982 morozova_t_f_uchebnoe_posobie_elektrotehnika_i_elektronika.doc
13.02.2018 215.04 Кб 32 otchet-po-pedagogicheskoj-prakt_.doc
13.02.2018 32.76 Кб 30 otvety.docx
13.02.2018 40.07 Кб 35 otvety_mat_modelirovanie.docx
13.02.2018 1.05 Mб 33 otvety_na_voprosy (1).docx
13.02.2018 1.05 Mб 52 otvety_na_voprosy.docx
Ограничение
Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу: