Изменение величины магнитного потока ф главных полюсов

Для осуществления данного способа параллельно обмотке возбуждения подключают сопротивление R, после того как напряжение на ТЭД достигнет номинальных значений и дальнейшее увеличение напряжения на ТЭД не допустимо, тогда применяют «ОСЛАБЛЕНИЕ ПОЛЯ».

При этом включаются контактора которые подключают к обмотке возбуждения определенное сопротивление и часть тока минуя обмотку идет через сопротивление, тем самым вызывая уменьшение магнитного потока главных полюсов.

Процессы происходящие при применении ослабления поля.

При полном возбуждении ток якоря целиком протекает через обмотку возбуждения ОВ. При этом I_В=I; I_R=0.

Для ослабления возбуждения контактором К параллельно обмотке ОВ подключается резистор R. После этого через обмотку ОВ будет протекать только часть тока якоря, а другая часть его пройдет через резистор. С уменьшением тока возбуждения соответственно уменьшится и магнитный поток.

Ток в обмотке якоря I определяется напряжением U, ЭДС Е и суммарным омическим сопротивлением R обмоток тягового двигателя: Величина Е прямо пропорциональна магнитному потоку Ф, скорости движения n и зависит от конструктивной постоянной машины CM:

.

Тогда:

При уменьшении магнитного потока Ф увеличивается разность и соответственно ток якоря. Наоборот, при увеличении магнитного потока Ф эта разность и соответственно ток якоря уменьшаются. Незначительное изменение Ф влечет за собой существенное изменение тока I. После включения контактора К начнет уменьшаться ток возбуждения и соответственно магнитный поток. Это вызовет уменьшение ЭДС, в результате чего увеличится ток якоря и соответственно ток возбуждения.

Переходный процесс заканчивается новым установившимся режимом, при котором хотя ток возбуждения и несколько меньше, чем до ослабления возбуждения, но ток якоря значительно больше. Следовательно, сила тяги в соответствии с первым выражением увеличится, несмотря на некоторое уменьшение магнитного потока.

Эффективность ослабления возбуждения зависит от сопротивления резистора, подключаемого к обмотке возбуждения. Чем меньше сопротивление, тем большая часть тока ответвляется в его цепь, тем больше эффект ослабления возбуждения. Ослаблять возбуждение можно до определенных пределов, ибо это приводит к увеличению тока якоря I_Я и к усилению искрения под щетками, т.е. к ухудшению коммутации. Увеличение тока I_Я может привести к недопустимому нагреву двигателя, а ухудшение коммутации повышает вероятность возникновения кругового огня на коллекторе.

Особенности коммутации тягового электродвигателя

Коммутация - это процесс изменения направления тока якоря в обмотке якоря.

Внешними признаками проявления неблагоприятной коммутации ТЭД является искрение по коллектору, круговой огонь. В соответствии с ГОСТ установлено 5 степеней искрения, которые называются классами.

Классы коммутации

Степень искрения	Характеристика степени искрения	Состояние коллектора и щеток
1	Отсутствие искрения (темная коммутация)	Отсутствие почернения на коллекторе и нагара на щетках
1 1/4	Слабое точечное искрение под небольшой частью щетки
1 1/2	Слабое искрение под большей частью 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 коллектора бензином, а также следов нагара на щетках
3	Значительное искрение 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

Причины, вызывающие искрение на коллекторе

Механические

1. Недостаточное нажатие на щетку.

2. Изменение формы коллектора (конусность, бочкообразность, овальность).

3. Загрязнение поверхности коллектора.

4. Выступание миканитовой прокладки над коллекторными пластинами.

5. Неплотное закрепление траверсы, пальцев, щеткодержателей.

6. Чрезмерный износ щеток.

7. Неправильно отрегулированный зазор между щеткодержателем и коллектором.

8. Излом пружины щеткодержателя.

9. Установлена щетка не той марки, что указана в паспорте машины.

10. После продорожки не снята фаска с коллекторных пластин.

11. Не удалены следы оплавлений коллектора.

12. Отпайка секций от петушков коллектора.

13. Перекос щетки в обойме щеткодержателя.

14. Обрыв медных шунтов от щетки.

15. Выкрашивание щеток и др.

Коммутационные

Создаются физическими процессами, происходящими в машине при переходе секций обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую.

При вращении якоря на щетку набегает пластина коллектора связанная с одной секцией обмотки якоря. I в которой имеет другое направление. Щетка снижает этот ток до 0 и меняет его направление.

Рисунок 1. Ток в секциях обмотки распределяется по двум направлениям и имеет некоторое установившееся значение j/2.

Рисунок 2. При на бегании пластины 1 на щетку часть обмотки между пластинами оказывается замкнутой накоротко. В результате чего ток в секции снижается, что вызывает появление ЭДС самоиндукции, которое препятствует уменьшению тока в коммутирующей секции и создает свой добавочный ток коммутации этот ток равен Jк=Е/Rщ.

Площадь касания пластины 2 и щетки уменьшается, основной рабочий ток течет через эту пластину, увеличивая плотность тока под сбегающим краем щетки. Так как прохождению тока через пластину 1 мешает ЭДС самоиндукции в результате при разрыве контакта между щеткой и пластиной 2 происходит искрение, которое при определенных условиях может закоротить все пластины. Что бы уменьшить Jк из формулы видно, что нужно уменьшить Е или увеличить Rщ

Rщ увеличивают путем:

- применение графитовых щеток имеющих большое переходное сопротивление;

- поверхность коллектора имеет оксидную пленку, возникающая после полировки коллектора войлоком (происходит окись меди при контакте с воздухом);

- дополнительно разрезают щетки, что бы ток коммутации полностью проходил сначала через одну половину щетки и далее по шунту через другую.

Для уменьшения Е в двигателе устанавливают дополнительные полюса, которые создают дополнительный магнитный поток направленный встречно наводимой реактивной ЕДС, что значительно уменьшает коммутацию ТЭД.

Потенциальные

Вызываются действием реакции якоря, вследствие чего увеличивается напряжение между соседними коллекторными пластинами.

При вращении якоря в магнитном поле главных полюсов магнитное поле якоря воздействует на магнитное поле главных полюсов, искажая его. Степень искажения основного магнитного поля главных полюсов магнитным полем якоря называется реакцией якоря (рис. 1.8, а, б).

Реакция якоря усиливает магнитный поток под одной половиной главного полюса и ослабляет его под другой половиной, при этом полный магнитный поток уменьшается и как бы поворачивается относительно оси полюсов на некоторый угол и физическая нейтраль (линии, перпендикулярные оси главных полюсов) смещается относительно геометрической нейтрали. При прохождении обмотками якоря мест, где индукция усилена реакцией якоря, в них будут индуктироваться ЭДС большего значения, в результате чего между соседними коллекторными пластинами будет повышаться напряжение, вызывая искрение щеток.

При увеличении тока в обмотках якоря двигателя реакция якоря возрастает; при уменьшении основного магнитного потока (главных полюсов), что происходит при включении ослабления поля, — реакция якоря также возрастает. Чем больше реакция якоря, тем хуже качество работы двигателя, т. е. хуже коммутация.

Для уменьшения реакции якоря применяют компенсационную обмотку, создающую свой магнитный поток выравнивающий основной магнитный поток под всем краем полюса. Дополнительно применяют уравнительные соединения, т.е. при помощи проводников соединяют коллекторные пластины, которые должны иметь одинаковое напряжение. При возникновении разности напряжения на пластинах уравнительный ток будет протекать не через коллектор, а по уравнителю, тем самым уменьшая искрение под щетками.