Перехода пластин

Коммутация – процесс переключения секций обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую. Секция, которая в момент коммутации замыкается щёткой накоротко, называется коммутируемой секцией. В коммутируемой секции ток меняется как по величине, так и по направлению за очень короткий промежуток времени. Процесс коммутации сопровождается искрением под щётками. Все причины искрения можно разделить на механические и электромагнитные.

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИЧИНЫ ИСКРЕНИЯ:

Ø слабое прижатие щёток к коллектору

Ø сколы на щётках

Ø износ щёток больше нормы

Ø загрязнение коллектора

Ø биение коллектора

Ø овальность коллектора и т.д.

Данные причины искрения устраняют при ремонте машины (щетки меняют на новые, коллектор обтачивают на токарном станке, делают продорожку коллектора, производят балансировку якоря и т.д.)

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРИЧИНЫ ИСКРЕНИЯ:

1) Так как в коммутируемой секции ток очень быстро меняется по величине и направлению, то в ней появляется ЭДС самоиндукции (eL).

2) Так как щётка по ширине в 3-4 раза больше, чем ширина коллекторной пластины, то в процессе коммутации участвуют несколько секций одновременно. Поэтому в каждой из них индуктируется ЭДС взаимоиндукции (eM).

3) Из-за реакции якоря в коммутируемой секции индуктируется ЭДС вращения(eвр).

4) Так как тяговые двигатели на электроподвижном составе переменного тока питаются пульсирующим током от выпрямительной установки, а не постоянным, то в коммутируемой секции индуктируется трансформаторная ЭДС(eтр).

5) Из-за зубчатого строения сердечника якоря индуктируется ЭДС пульсации(eпульс).

Все эти ЭДС направлены согласно относительно друг друга, а так как коммутируемая секция замыкается щёткой, то под действием всех этих ЭДС в ней возникает ток коммутации(ik).

eL + eM + eвр + eтр + eпульс Rкс -сопротивление

ik = Rкскоммутируемой секции

Сопротивление коммутируемой секции - это сопротивление самой щётки + сопротивление от щётки с коллектором + сопротивление коллекторных пластин + сопротивление самой секции.

Возникший ток коммутации приводит к искрению:

1) увеличивается плотность тока под сбегающим краем щётки, что является первой причиной появления искрения под щётками;

2) так как переключение щёткой коллекторных пластин происходит очень быстро, то происходит размыкание цепи коммутируемой секции, когда по ней ещё проходит ток коммутации (разрыв под током), что является второй причиной появления искрения под щётками.

Поэтому для уменьшения искрения необходимо уменьшить величину тока коммутации.

Для этого:

1) Секции делают одновитковыми (уменьшают ЭДС самоиндукции)

2) Щётки по возможности делают меньшей ширины (уменьшают ЭДС взаимоиндукции)

3) Борются с реакцией якоря (уменьшают ЭДС вращения)

4) На электроподвижном составе переменного тока в цепь ТЭД включают сглаживающий реактор, который сглаживает пульсации тока. Кроме того параллельно обмотке возбуждения подключают резистор, за счёт которого сглаживают пульсации тока в обмотке возбуждения. Всё это приводит к уменьшению трансформаторной ЭДС.

5) Для уменьшения ЭДС пульсации пазы сердечника якоря делают по возможности меньшей глубины и более закрытой формы.

6) Для увеличения сопротивлениякоммутируемой секции щётки делают разрезными.

СТЕПЕНИ ИСКРЕНИЯ ПОД ЩЁТКАМИ.

Существует 5 степеней искрения под щётками.

v 1 –безыскровая коммутация

v 1 ¼ -слабое искрениене более чем под четвертью щётки

v 1 ½ -слабое искрениене более чем под половиной щётки

v 2 - слабое искрениепод большей частью щётки

v 3 – сильное искрение под всей щёткой с вылетом отдельных искр

В эксплуатации допускаются первые три степени искрения.