2.5 Круговой огонь по коллектору
При значительных перегрузках или внезапном коротком замыкании машины постоянного тока коммутация приобретает резко замедленный характер. В этом случае между сбегающей коллекторной пластиной и сбегающим краем щетки возникает электрическая дуга. Так как коллектор вращается, то дуга механически растягивается (рис. 27.13, а). Наряду с этим перегрузка машины сопровождается усилением реакции якоря, под действием которой распределение индукции в воздушном зазоре машины становится неравномерным (см. рис. 26.4, в). В результате напряжение между соседними коллекторными пластинами увеличивается, превышая допустимые пределы. Это, с одной стороны, может привести к возникновению электрических дуг между смежными пластинами, а с другой стороны, появление высокого потенциала на некоторых пластинах вызывает резкое повышение напряжения между щеткой и коллекторными пластинами по мере их удаления от сбегающего края щетки. Все это создает условия для возникновения электрической дуги между щеткой и коллекторными пластинами.
Рис. 27.13. Растяжение электрической дуги на вращающемся коллекторе (а)
И расположение барьеров между щетками (б)
Таким образом, в условиях значительной перегрузки в машине постоянного тока появляются коммутационные и потенциальные причины для возникновения электрической дуги на коллекторе. При этом электрические дуги, вызванные коммутационными причинами, сливаются с дугами, вызванными потенциальными причинами, образуя вокруг коллектора мощную электрическую дугу, которая может перекинуться также и на корпус машины. Описанное явление называется круговым огнем по коллектору. Круговой огонь очень опасен, так как может привести к тяжелой аварии машины, включая возникновение в машине пожара.
Добавочные полюсы и компенсационная обмотка хотя и ослабляют опасность возникновения кругового огня, но полностью ее не устраняют. Поэтому для защиты обмотки якоря от повреждения электрической дугой в случае возникновения кругового огня в электрических машинах, работающих в условиях частых перегрузок, между коллектором и обмоткой на якоре устанавливают изолирующий экран. В некоторых машинах применяют воздушное дутье, сдувающее дугу в сторону подшипника, защищенного теплостойкой изоляционной перегородкой. Для создания препятствия на пути распространения дуги между щетками разной полярности устанавливают барьеры из изоляционного материала (рис. 27.13, б).
2.6 Радиопомехи от коллекторных машин и способы их подавления
При неудовлетворительной коммутации коллекторная машина становится источником радиопомех, ухудшающих качество радиоприема, а иногда делающих его невозможным, поэтому уровень индустриальных радиопомех не должен превышать значений, определяемых действующими нормами.
Радиопомехи распространяются двумя путями: по эфиру (электромагнитное излучение) и через электросеть. Для подавления помех, распространяемых по эфиру, электрические машины экранируют. В качестве экрана используют заземленный корпус машины. Если со стороны коллектора в машине имеются окна, то их следует закрыть металлическим колпаком или сеткой, обеспечив им надежный контакт с корпусом машины.
Для подавления помех, проникающих от машины в сеть, применяют симметрирование обмоток и включение фильтров.
Симметрирование обмоток состоит в том, что каждую обмотку, включенную последовательно в цепь якоря, разделяют на две равные части и присоединяют симметрично к щеткам разной полярности.
Применение фильтров - основной способ подавления радиопомех. Для большинства машин достаточно установить емкостный фильтр в виде конденсаторов, включаемых между каждым токонесущим проводом и корпусом машины (рис. 24.14). Значение емкости конденсаторов подбирают опытным путем, при этом они должны быть рассчитаны на рабочее напряжение машины. Для фильтров предпочтительны проходныеконденсаторы типа КБП, у которых одним из зажимов является металлическая оболочка, прикрепляемая непосредственно к корпусу машины.
Рис.27.14. Схема включения помехозащитного фильтра
Контрольные вопросы
В чем сущность явления реакции якоря машины постоянного тока?
Почему МДС якоря, действующая по поперечной оси, вызывает размагничивание машины по продольной оси?
Как учитывается размагничивающее действие реакции якоря при расчете числа витков полюсной катушки обмотки возбуждения?
С какой целью компенсационную обмотку включают последовательно с обмоткой якоря?
Почему с увеличением воздушного зазора ослабляется размагничивающее влияние реакции якоря?
Какие способы возбуждения применяют в машинах постоянного тока?
Какие причины могут вызвать искрение на коллекторе?
Какие степени искрения предусмотрены ГОСТом? Дайте каждой из них характеристику и укажите условия допустимости.
Почему прямолинейная коммутация не сопровождается искрением?
Какие причины, вызывающие искрение, возникают при замедленной коммутации?
Объясните назначение и устройство добавочных полюсов.
Каковы причины, способные вызвать круговой огонь по коллектору?
Как можно снизить уровень радиопомех в коллекторной машине?