Частина 5. Комутація

5.1 Іскріння на колекторі

При роботі машини щітка, і колектор утворюють ковзний контакт, під яким, спостерігається більш чи менш інтенсивне іскріння. Лише у деяких випадках іскріння відсутнє, а в тягових електричних машинах, які працюють виключно у важких умовах, іскріння є практично завжди. Іскріння викликає ерозію колектора, підвищує спрацьовування щіток і може навіть, викликати їх пошкодження, а подальшу роботу машини зробити неможливою.

Необхідно відзначити, щ вартість ремонту в експлуатації колекторних машин, пов'язана із заміною щіток, обточуванням і шліфуванням колекторів, дуже велика і складає, наприклад у тягових двигунів локомотивів, за один рік близько вартості самої машини. Через це, усунення іскріння чи хоча б зменшення, його інтенсивності може дати істотний техніко-економічний ефект.

Іскріння - результат розриву струму. Які ж причини можуть його викликати? Ці причини можна умовно поділити на чотири основні групи:

а) механічні - через нерівності поверхні колектора, пластини, які виступають, чи міжламельнуізоляцію, вібрацію чи погане притирання щітокперекошування (заїдання) в гніздах щіткотримачів. Слід пам'ятати, що колова швидкість колекторів сучасних двигунів досягаєм/с, що висуває надзвичайно високі вимоги до механіки ковзаючого контакту.

б) фізико-хімічні, викликані незадовільним станом контакту щітка - колектор. Для нормальної роботи цього контакту, який уявляють у вигляді зернят-контактів, які знаходяться у динамічній рівновазі і безперервно згорають і знову утворюються, необхідні визначена температура, вологість, наявність кисню тощо. При цих умовах проходить процес електролізу. Дрібні частинки графіту, згораючи в кисні повітря, утворюють на поверхні колектора дуже тонкий шар оксидної плівки, горіхового кольору, - політури, що діє як мастило і запобігає швидкому зношуванню колектора і щіток. Якщо щітка ковзає по колектору при відсутності струму, то політура не утворюється і колектор і щітки швидко зношуються. Ось чому при транспортуванні локомотива в "холодному" стані на довгі відстані необхідно зняти щітки з тягових двигунів;

в) електромагнітні, коли має місце, розрив струму в секції, яка під'єднана до двох сусідніх колекторних пластин, по яких ковзає щітка;

г) потенціальні, викликані підвищенням напруги між сусідніми колекторними пластинами (див. п. 4,4). Таке іскріння може переростиу коловий вогонь (див. п. 5.3).

Всі ці причини, в кінцевому підсумку, пов'язані з обертанням якоря колектора, під час якого секція перемикається з одної паралельної гілки в іншу (див. рис. 3.5). Під час цього перемикання секція замикається щіткою накоротко. А так як напрями струму в паралельних гілках по обидва боки від щітки протилежні, то струм в секції під час зокорочування її щіткою змінює напрям на обернений. Цей процес називається комутацією, а секція називається комутованою. Однак в більш широкому розумінні слова під комутацією розуміють всі явища і процеси, що виникають під щітками.

Через це, не дивлячись на різні причини, що викликають іскріння на колекторі, кажуть, що комутаціядобра, якщо іскріння дуже слабе або його зовсім немає. Якщо ж іскріння інтенсивне, то говорять, що комутаціяпогана.

Згідно ГОСТ 183-74, якість комутації оцінюють ступенем іскріння під збігаючим краєм щітки, з-під якого виходять пластини колектора при його обертанні. Бали ступеня іскріння приведені у табл.4.1.

Таблиця 4.1

Ступінь іскріння	Характеристика ступеня іскріння	Стан колектора і щіток
1	Відсутність іскріння (темна комутація)	Відсутність почорніння на колекторі і нагару на щітках.
1 ¼	Незначне точкове іскріння під невеликою частиною щітки	Поява слідів почорніння на колекторі, які легко видалили протиранням поверхні колектора бензином, а також слідів нагару на щітках.
1 ½	Незначне точкове іскріння під великою частиною щітки	Поява слідів почорніння на колекторі, які легко видалили протиранням поверхні колектора бензином, а також слідів нагару на щітках.
2	Іскріння під усім краєм щітки. Дозволяється лише при короткочасних поштовхах навантаження і перевантаження.	Поява слідів почорніння на колекторі, які не можна видалили протиранням поверхні колектора бензином, а також слідів нагару на щітках.
3	Значне іскріння щітки з наявністю іскор, що вилітають. Дозволяється лише для моментів прямого пуску (без реостатних ступенів) ввімкнення чи реверсування машини, якщо при цьому колектор і щітка залишаються у стані, придатному для роботи.	Значне почорніння на колекторі, яке не можна видалили протиранням поверхні колектора бензином, а також слідів нагару на щітках.

У відповідності до ГОСТ 2582-81 - "Машини електричні обертальні тягові", що розповсюджується на всі електричні машини рейкового чи безрейкового транспорту, комутацію вважаютьзадовільною, якщо в передбачених режимах випробувань не виникає залишкових деформацій або механічних пошкоджень колектора і щіткотримачів і вони придатні для подальшої роботи без очищення або якогось виправлення, а також, якщо ступінь іскріння не перевищує 1 ½ бали.