МАШИНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

При динамічному гальмуванні обмотку якоря відключають від мережі і замикають через додатковий реостат RД. При цьому ДПС працює як генератор, створюючи гальмівний момент, але вироблена електрична енергія розсіюється в реостаті RД. Реостатом RД можна регулювати гальмівний момент.

Рис. 12.3. Динамічне гальмування ДПС: а) з паралельним або незалежним збудженням; б) ДПС із послідовним збудженням у режимі двигуна;

в) гальмівний режим ДПС із послідовним збудженням

УДПС із послідовним збудженням при динамічному гальмуванні необхідно перекинути контакти обмотки збудження (інакше ДПС розмагнітиться). Недолік динамічного гальмування – гальмівний момент дорівнює нулю при n=0.

При електромагнітному гальмуванні гальмівний момент створюють шляхом перемикання полярності виводів обмотки якоря або полярності виводів обмотки збудження.

Переваги цього виду гальмування: гальмівний момент залишається великим при малих n і навіть при n=0.

13.Втрати та коефіцієнт корисної дії в МПС

УМПС мають місце електричні, магнітні й механічні втрати (це основні втрати), а також додаткові втрати.

Процес перетворення енергії в МПС зручно ілюструвати енергетичною діаграмою (рис. 13.1).

41

для генератора для двигуна

Рис. 13.1. Енергетична діаграма МПС: а) для генератора; б) для двигуна

Електричні втрати в МПС зумовлюються опором обмотки і щітко-

де UЩ – перехідне падіння напруги на пару щіток, що залежить від матеріалу щіток.

Падіння напруги в щітках у довідниках подається на пару щіток і знаходиться в межах 0,5…3,2 В. Оскільки щітки являють собою складну композицію з коксу, вугілля, графіту та домішок металу, яка запікається при θ≈2000°С, то опір щіток є нелінійним і не підпорядковується закону Ома (2.19). Для щіток прийнято вважати Uщ=const при довільному струмові.

45

ше навантаження (струм та поле МРС якоря), тим сильніше викривлення результуючого поля МПС і тим більше розмагнічення поля збудження спричиняє поле якоря.

Реакція якоря зміщує (повертає) фізичну нейтраль (ФН) (лінія щіток, де поля В немає й ЕРС не наводиться) на деякий кут β (рис. 14.2).

водить до виникнення іскріння між щіткою та пластинами колектора; при великих навантаженнях потужних МПС ці фактори можуть призвести до виникнення явища під назвою “коловий вогонь”.

Коловий вогонь – це розрядна дуга (пробій), яка спочатку виникає між сусідніми колекторними пластинами, а потім розповсюджується по всьому колу колектора. При виникненні “колового вогню” МПС виходить із ладу.

14.2. Способи боротьби зі шкідливими явищами реакції якоря

Існують кілька способів боротьби з явищем реакції якоря:

1. Установлені крайові значення різниці потенціалів між сусідніми колекторними пластинами UK 30 35 В, котрі залежать від розмірів колек-

тора (рис. 14.3), де із – товщина ізоляцій між сусідніми колекторними пластинами; tk= Dk / К – крок по колектору; Dk – діаметр колектора; К– число колекторних пластин.

2. Збільшення повітряного проміжку на краях головних полюсів (рис. 14.4). Це слабо впливає на поле головного полюса, але сильніше впливає на МРС якоря, значення якої посилюється на краях головного полюса.

46

де FзН – МРС номінального режиму; Fзо – МРС холостого ходу; Fqd – приріст МДС обмотки збудження, компенсуючий розмагнічуючий вплив якоря в номінальному режимі.

Якщо компенсаційної обмотки немає, то розмагнічуючу дію реакції якоря враховують уведенням коефіцієнта реакції якоря kря

де Fa – МРС якоря на пару полюсів.

Значення коефіцієнта kря знаходять із графічних залежностей, які наводяться в методиках проектування.

14.3. Причини появи іскор на колекторі

Виникнення іскріння під щітками на колекторі зумовлено механічними, потенційними та комутаційними причинами.

Механічні: а) слабий тиск щіток на колектор (наприклад, при зношуванні і невчасному регулюванні сили тиску); б) еліптичність та шорсткість колектора; в) забруднення поверхні колектора; г) виступ меканітової ізоляції над поверхнею колектора; д) нещільне закріплення елементів щіткового вузла та ін.

Потенційні: а) перевищення напруги між сусідніми колекторними пластинами вище від допустимої межі (30...35 В). При цьому виникнення іскри може призвести до появи місцевих електричних дугових розрядів, котрі можуть перетворитися на “коловий вогонь”.

Комутаційні причини, які визначаються фізичними процесами при переході щітки з однієї пластини колектора на іншу при обертанні.

Згідно зі стандартом виникнення іскри на колекторі під щітками оцінюється п'ятьма ступенями (або класами комутації):

-ступінь 1 – виникнення іскри немає (темна комутація);

-ступінь 1 14 – слабке іскріння під невеликою частиною краю щітки,

що не викликає почорніння колектора та появи нагару на щітках; - ступінь 1 12 – слабке іскріння під більшою частиною краю щітки, що

призводить до появи слідів почорніння на колекторі, котрі легко знімаються протиранням поверхні колектора бензином, та появи нагару на щітках;

-ступінь 2 – виникнення іскри під усім краєм щітки. Спричиняє появу слідів почорніння на колекторі, що не знімаються протиранням бензином,

атакож нагару на щітках. Допускається при короткочасних перевантаженнях МПС;

-ступінь 3 – досить велике іскріння під усім краєм щітки з появою великих вилітаючих іскор, що призводить до значного почорніння колектора, що не стирається протиранням бензином, а також підгоряння та руйну-

48

вання щіток. Допустимий лише для безреостатного (прямого) включення і при реверсуванні.

Якщо в паспорті МПС не наведений ступінь появи іскри (клас комутації), то при номінальному навантаженні він не повинен перевищувати

1 12 . Ступінь виникнення іскри визначається візуально.

15.Процеси в МПС при комутації

15.1.Аналітична залежність струму в секції обмотки якоря

від часу комутації

Процес переключення секції колектора з однієї паралельної гілки на іншу та супроводжуючі його явища називаються комутацією.

При обертанні колектора виникає неперервне перемикання секцій обмотки якоря з паралельної гілки з одним напрямком струму на паралельну гілку з іншим напрямком струму. При цьому струм у перемикаючій секції змінює свій напрям на протилежний, а секція опиняється під час перемикання замкнутою накоротко через колекторні пластини та щітки (рис.

15.1).

Секція, в якій виникає комутація, називається комутуючою (їх може бути 2...3 залежно від ширини щітки).

Періодом (часом) комутації називається час Тк, протягом котрого секція замкнена накоротко.

Рис. 15.1. Схема комутації струму в секції обмотки якоря:

а) початок комутації; б) середина комутації; в) кінець комутації Визначаємо період комутації

49

При bЩ > bK у стадії комутації визначається більше від однієї секції. Час комутації доволі малий. Наприклад, при n=1500 об/хв К=93, bЩ /bк=2.

Тепер виведемо рівняння струму комутуючої секції, тобто залежність струму в секції від часу i( t ) . При цьому для простоти аналізу виконаємо

Рис. 15.3. Схема комутації струму в секції:

а) початок комутації; б) через час t після початку комутації

такі припущення: 1) bщ = bк ; 2) товщина ізоляції між колекторними плас-

50