книги из ГПНТБ / Комаров, А. Ф. Наладка и эксплуатация электрооборудования металлорежущих станков

К2

Рис. 22. Схемы тормо­ жения двигателей по­ стоянного тока:

а — протноопключеннсм; С — динамическое

6)

преобразуя запасенную им механическую энергию в элек­ трическую. Эта энергия выделяется в виде тепла в сопро­ тивлении, на которое замкнута обмотка якоря. Динами­ ческое торможение обеспечивает точный останов двига­ теля.

Рекуперативное торможение осуществляется в том случае, когда включенный в сеть двигатель вращается исполнительным механизмом со скоростью, превышающей скорость идеального холостого хода. Тогда э. д. с., на­ веденная в обмотке двигателя, превысит значение на­ пряжения сети, ток в обмотке двигателя изменяет напра­ вление на противоположное. Двигатель переходит на ра­ боту в генераторном режиме, отдавая энергию в сеть. Одновременно на его валу возникает тормозной момент. Такой режим может быть получен в приводах подъемных механизмов при опускании груза, а также при регулиро­ вании скорости двигателя и во время тормозных процес­ сов в электроприводах постоянного тока. Рекуперативное торможение двигателя постоянного тока является наи­ более экономичным способом, так как в этом случае про­ исходит возврат в сеть электроэнергии. В электроприводе металлорежущих станков этот способ применяют при ре­ гулировании скорости в системах Г—Д и ЭМУ—Д. Торможение противовключением осуществляется путем изменения полярности напряжения и тока в обмотке якоря (рис. 22, б). При взаимодействии тока якоря с ма­ гнитным полем обмотки возбуждения создается тормозной момент, который уменьшается по мере уменьшения частоты вращения двигателя. При уменьшении частоты вращения двигателя до нуля двигатель должен быть отключен от сети, иначе он начнет разворачиваться в обратную сто­ рону.

50

Промышленные серии двигателей постоянного тока.

В металлорежущих станках применяют различные про­ мышленно выпускаемые серии. Получили распростране­ ние двигатели ПБС (без обдува) и ПС (с обдувом), которые изготовляют со встроенным тахогенератором (ПБСТ и ПСТ соответственно). Применение закрытых двигателей повышает надежность и улучшает энергетические харак­ теристики.

Электродвигатели ПБСТ и ПСТ допускают следующие перегрузочные режимы:

а) четырехкратную перегрузку по току при полном магнитном потоке в течение 10 с (момент при этом (2,5-н

-3 ) Л*н);

б) двукратную перегрузку по току в течение 10 с в ре­ жиме ослабления магнитного потока;

в) двукратную (при ПО В) и полуторакратную (при 220 В) перегрузку по напряжению в течение 5 мин при полном магнитном потоке.

Реже встречаются двигатели серий ЭП, ПЛ и МП. Двигатели ПБСТ и ПСТ обычно работают в системах тиристорного привода, а ПЛ, ЭП и МП — в системах магнитный усилитель—двигатель.

Наладку двигателей постоянного тока выполняют в следующем объеме: внешний осмотр, измерение сопро­ тивлений обмоток постоянному току, измерение сопроти­ влений изоляции обмоток относительно корпуса и между собой, испытание междувитковой изоляции обмотки якоря, пробный пуск.

Внешний осмотр двигателя постоянного тока, как и осмотр асинхронного двигателя, начинают со щитка. На щитке двигателя постоянного тока должны быть ука­ заны следующие данные: наименование министерства, наименование или товарный знак завода-изготовителя, тип машины, заводской номер машины, номинальные данные (мощность, напряжение, ток, частота вращения), способ возбуждения машины, год выпуска, масса и ГОСТ машины.

Выводы обмотки двигателя постоянного тока должны быть надежно изолированы друг от друга и от корпуса, расстояние между ними и корпусом должно быть не менее 12—15 мм. Особое внимание при внешнем осмотре обращают на коллектор и щеточный механизм (щетки, траверсу и щеткодержатели), так как их состояние в зна­ чительной мере влияет на коммутацию машины, а следо-

51

вательно, и на устойчивость ее работы. При осмотре кол­ лектора убеждаются в отсутствии на рабочей поверхности следов резца, выбоин, пятен лака и краски, а также сле­ дов нагара от неудовлетворительной работы щеточного механизма. Изоляция между коллекторными пластинами должна быть выбрана на глубину 1—2 мм, с краев пла­ стин должна быть снята фаска шириной 0,5—1 мм (в за­ висимости от мощности двигателя). Промежутки между пластинами должны быть совершенно чисты — в них не должно быть металлических стружек или опилок, пыли от графитовых щеток, масла, лака и т. п.

На работу двигателя постоянного тока, а особенно его щеточного механизма, влияют биение коллектора и его вибрация. Чем выше окружная скорость коллектора, тем меньше величина допустимого биения. Для быстроходных двигателей предельно допустимая величина биения не должна превышать 0,02—0,025 мм. Величину амплитуды вибрации измеряют индикатором часового типа. При проведении измерения наконечник индикатора прижи­ мают к поверхности в том направлении, в котором необ­ ходимо произвести измерение вибрации. Так как поверх­ ность коллектора прерывистая (чередуются пластины коллектора и впадины), используют хорошо притертую щетку, в которую должен упираться наконечник инди­ катора. Корпус индикатора должен быть укреплен на основании, не подверженном вибрации. При измерении стрелка индикатора колеблется с частотой измеряемой вибрации в пределах определенного угла, величина кото­ рого и оценивается по шкале индикатора в сотых долях миллиметра. Однако этот прибор позволяет измерять вибрации при частоте вращения не более 750 об/мин.. Для двигателей, частота вращения которых превышает 750 об/мин, необходимо пользоваться специальными при­ борами—виброметрами или вибрографами, которые поз­ воляют измерять или записывать вибрацию тех или иных узлов машины.

Биение также измеряют с помощью индикатора. Бие­ ние коллектора измеряют как в холодном, так и в нагре­ том состоянии машины; при измерении обращают внима­ ние на поведение стрелки индикатора. Плавное движение стрелки указывает на достаточную цилиндричность по­ верхности, а подергивание стрелки свидетельствует о мест­ ных нарушениях цилиндричности поверхности, особенно опасной для щеточного механизма двигателя. Измерение

52

биения носит условный характер, так как опыт работы показывает, что есть двигатели, у которых при малых частотах вращения значения биений велики, а при номи­ нальной скорости они работают удовлетворительно. По­ этому окончательное заключение о качестве работы кол­ лектора можно дать лишь после проверки работы двига­ теля под нагрузкой.

Осматривая механическую часть двигателя постоян­ ного тока, следует обращать внимание на состояние паек и соединений обмоток, подшипниковых узлов, на равно­ мерность зазора (при разобранном двигателе). Зазор, измеренный в диаметрально противоположных точках между якорем и главными полюсами двигателя, не должен отличаться от среднего значения более чем на 10% при зазорах менее 3 мм и не более чем на 5% при зазорах более 3 мм.

После проверки биений и вибраций приступают к ре­ гулировке щеточного механизма двигателя. Щетки в обой­ мах должны свободно перемещаться, но не должны поша­

в зависимости от марки материала щетки должно быть не менее 150—180 г/см2 для графитовых щеток, 220— 250 г/см2 для медно-графитовых. Во избежание неравно­ мерного распределения тока давление отдельных щеток не должно отличаться от среднего более чем на 10%. Величину удельного давления определяют следующим образом. Между коллектором и щеткой помещают лист тонкой бумаги, к щетке прикрепляют динамометр, а за­ тем, оттягивая динамометром щетку, находят такое поло­ жение, когда можно будет свободно вытянуть лист бу­ маги. Показание динамометра в этот момент соответствует давлению щетки на коллектор. Удельное давление опре­ деляют путем деления показания динамометра на площадь основания щетки.

Правильная установка щеток является одним из важ­ нейших факторов нормальной работы машины. Щетко­ держатели устанавливают таким образом, чтобы щетки стояли строго параллельно пластинам коллектора и рас­ стояния между их сбегающими краями были равны полюс­

53

тели размещают таким образом, чтобы щетки перекрывали по возможности большую часть длины коллектора (так называемое шахматное расположение). Это позволит уча­ ствовать в коммутации всей длине коллектора, что спо­ собствует более равномерному его износу. Однако при таком размещении щеток необходимо следить за тем, чтобы щетки не выступали при работе (с учетом разбега вала) за край коллектора. Щетки перед пуском двигателя в ход тщательно притирают к коллектору (рис. 23) сте­ клянной (но не карборундовой) бумагой с зернами сред­ ней крупности. Зерна карборундовой бумаги могут внед­ риться в тело щетки и затем при работе наносить цара­ пины на коллектор, тем самым ухудшая условия коммута­ ции машины.

Прежде чем приступить к проверке правильности включения обмоток, изучают маркировку выводов ма­ шины конкретного типа. В двигателях постоянного тока выводы обмоток маркируют согласно ГОСТ 183—66 пер­ выми прописными буквами их наименования с добавле­ нием после них цифры 1 — для начала обмотки и 2 — для ее конца. При наличии в двигателе других обмоток та­ кого же наименования, начала и концы их маркируют цифрами 3—4, 5—6 и т. д. Обозначения выводов могут соответствовать схемам возбуждения и направлениям вращения двигателя, которые приведены на рис. 24.

Правильность включения обмоток полюсов проверяют для уточнения чередования их полярности. Чередование полярности дополнительных и главных полюсов для лю­ бой машины должно быть строго определенным для дан­ ного направления вращения машины. При переходе от полюса к полюсу по направлению вращения машины, работающей в режиме двигателя, после каждого главного полюса следует дополнительный полюс той же поляр­ ности, например N—п, S—s. Чередование полярности полюсов может быть определено несколькими способами: внешним осмотром, с помощью магнитной стрелки, и с помощью специальной катушки.

Первый способ применяют в тех случаях, когда напра­ вление намотки обмоток можно проследить визуально.

Рис. 23. Притирание ще­ ток к коллектору:

а — неправильно; 6 *-* пра­ вильно

54.

Рис. 24. Обозначения выводов обмоток двигателей постоянного тока при различных схемах возбуждения и направлениях вращения

Зная направление намотки обмотки и пользуясь правилом «буравчика», определяют полярность полюсов. Этот спо­ соб удобен для катушек последовательной обмотки воз­ буждения, направление намотки которой благодаря зна­ чительному сечению витков определить очень легко.

Второй способ применяют в основном для катушек об­ моток параллельного возбуждения. Сущность этого спо­ соба заключается в следующем. В обмотку двигателя подают ток, подвешивают на нитке магнитную стрелку, полярность концов которой помечена, и подносят ее поочередно к каждому полюсу. В зависимости от поляр­ ности полюса стрелка повернется к нему концом противо­ положной полярности. При использовании указанного способа необходимо помнить, что стрелка обладает спо­ собностью перемагничиваться, поэтому опыт необходимо производить как можно быстрее. Способ магнитной стрелки редко применяют для определения полярности обмотки последовательного возбуждения, так как для создания достаточно сильного поля необходимо пропу­ стить через обмотку значительный ток.

55

Третий способ определения полярности обмоток при­ меним для любой обмотки, он носит название способа проб­ ной катушки. Катушка может иметь любую форму — торроидальную, прямоугольную, цилиндрическую. Ка­ тушку наматывают с возможно большим числом витков

к чувствительному гальванометру и прикладывают к по­ верхности полюса (рис. 25), а затем быстро сдергивают с него и замечают направление отклонения стрелки милли­ вольтметра. Соединение обмоток считают правильным, если под каждыми двумя соседними полюсами стрелки прибора отклоняются в разные стороны, при условии, что пробная катушка обращена к полюсам одной и той же стороной. Проверку правильности присоединения об­ мотки добавочных полюсов по отношению к обмотке якоря производят по схеме, приведенной на рис. 26. При замыкании ключа К стрелка милливольтметра будет отклоняться. При правильном включении намагничива­ ющая сила обмотки дополнительных полюсов направлена встречно намагничивающей силе обмотки якоря, поэтому обмотка якоря и обмотка дополнительных полюсов должны включаться встречно, т. е. минус (или плюс) якоря сле­ дует соединить с минусом (или с плюсом) обмотки допол­ нительных полюсов.

Для проверки взаимного включения обмотки дополни­ тельных полюсов и компенсационной обмотки можно использовать схему, приведенную на рис. 27, для неболь-

56

ных полюсов должны включаться согласованно, т. е. ми­ нус одной обмотки следует соединить с плюсом другой.

Прежде чем определять полярность щеток и произво­ дить необходимые измерения сопротивлений обмоток, устанавливают щетки на нейтраль. Под нейтралью элек­ трического двигателя понимается такое взаимное распо­

(рис. 28). Обмотку возбуждения подключают к источнику питания (батарее) через ключ, а к щеткам якоря подклю­ чают чувствительный милливольтметр. При подаче в об­ мотку возбуждения тока толчком, стрелка милливольт­ метра отклоняется в ту или иную сторону. При положении щеток строго по нейтрали стрелка прибора отклоняться не будет. Точность обычных приборов невелика — в луч­ шем случае 0,5%. Поэтому щетки устанавливают в поло­ жение, соответствующее минимальному показанию при­ бора, и считают, что это нейтраль. Трудность установки щеток на нейтраль заключается в том, что положение ней­ трали зависит от положения пластин коллектора. Очень часто бывает, что нейтраль, найденная для одного поло­ жения якоря, сдвигается при его проворачивании. По­ этому определяют положение нейтрали для двух различ­ ных положений вала. Если положение нейтрали оказы­ вается различным для различных положений якоря, то следует выставить щетки в среднем положении между двумя отметками. Точность установки щеток на нейтраль зависит от степени прилегания поверхности щетки к кол­ лектору. Поэтому для получения более точного резуль-

Б7

тэта при определении нейтрали двигателя предварительно притирают щетки к коллектору.

Полярность щеток определяется одним из следующих способов.

1. К двум точкам коллектора (рис. 29), отстоящим от разноименных щеток на одинаковом расстоянии, при­ соединяют вольтметр. При подаче возбуждения стрелка вольтметра отклонится в ту или иную сторону. Если стрелка отклонится вправо, то «плюс» находится в точке 1, а «минус» — в точке 2. Ближайшая против направления вращения щетка будет иметь полярность присоединенного зажима прибора.

2. Через обмотку возбуждения пропускают постоянный ток определенной полярности, к якорю подключают вольт­ метр и приводят якорь во вращение толчком от руки или с помощью механизма. Стрелка вольтметра при этом от­ клонится. Направление отклонения стрелки укажет по­ лярность щеток.

Измерение сопротивления обмоток двигателя постоян­ ного тока является весьма важным элементом проверки двигателей постоянного тока, так как по результатам измерения судят о состоянии контактных соединений обмоток (паек, болтовых, сварных соединений). Измере­ ние сопротивления обмоток двигателя производят одним из следующих методов: амперметра—вольтметра, одинар­ ного или двойного моста и микроомметром. Необходимо помнить о некоторых особенностях измерений сопротивле-

ния обмоток двигателей по­

58

Рис. 30. Измерение сопротивления якоря с по­ мощью двухконтактного щупа

мотки, обмотки добавочных полюсов невелико (тысячные доли.ома), поэтому измерения производят микроомметром или двойным мостом.

2. Сопротивление обмотки якоря измеряют по методу амперметра—вольтметра с использованием специального дв.ухкоитактного щупа с пружинами в изоляционной руко­ ятке (рис. 30). Измерение проводят следующим образом: к пластинам коллектора неподвижного якоря со снятыми щетками поочередно подводят постоянный ток от хорошо заряженной батареи напряжением 4—6 В. Между пла­ стинами, к которым подводится ток, измеряют падение напряжения с помощью милливольтметра. Искомая вели­ чина сопротивления одной ветви якоря

Аналогичные измерения проводят для всех остальных пластин. Значения сопротивлений между каждыми сосед­ ними пластинами не должны отличаться друг от друга более чем на 10% от номинального значения (при наличии у машины уравнительной обмотки отличие может дости­ гать 30%).

Измерение сопротивления изоляции обмоток и про­ верку электрической прочности изоляции обмоток про­ водят аналогично соответствующим пунктам проверки асинхронных двигателей.

59