Содержание
Предыдущий § Следующий
4.4. Контроль качества коммутации
Качество коммутации каждой машины постоянного тока проверяется визуально при стендовых испытаниях на заводе-изготовителе.
По ГОСТу при длительной работе допустимо только незначительное искрение, не повреждающее коллекторные пластины и не дающее нагара на щетках (ом. табл. 4.4). Однако хорошая коммутация машины на стенде завода не всегда гарантирует хорошую работу в эксплуатации, где может наблюдаться значительное искрение щеток и повышенный износ коллектора. Главные причины повышенного искрения щеток в эксплуатации следующие: 1) работа в форсированных режимах (при перегрузках и повышенной частоте вращения); 2) механическая вибрация машины (например, в тяговых двигателях); 3) частые резкие изменения напряжения питания; 4) установка щеток несоответствующих марок;
5) работа в запыленных помещениях и в агрессивной среде;
6) работа машины на высоте более 1000 м над уровнем моря;
7) питание двигателя от пульсирующего напряжения; 8) износ щеток и щеткодержателей; 9) ослабление нажатия на часть щеток; 10) износ или повреждение поверхности коллектора.
Особенности работы машины в эксплуатации должны указываться в технических условиях и учитываться при проектировании и изготовлении машины и ее испытаниях. Обычно оговариваются испытания коммутации при форсированных режимах на стендах. Полностью воспроизвести на стенде все условия эксплуатации не удается и поэтому головной образец серии крупных машин проходит довольно длительную опытную эксплуатацию.
Наиболее объективный и достоверный критерий качества коммутации — износ щеток и коллектора в эксплуатации. Однако та-
* В описанных в § 4.3 опытах на модели это явление отсутствовало.
кая оценка требует длительных эксплуатационных испытаний (до одного года) и поэтому она применяется редко.
Коммутационная устойчивость машины к эксплуатационным воздействиям оценивается по ширине зоны безыскровой работы, которая определяется стендовыми испытаниями путем подпитки обмотки добавочных полюсов. Для этой цели в обмотку добавочных полюсов ДП от специального генератора (рис. 4.21) подают
Рис. 4.22. Типичные зоны безыскровой работы
Рис. 4.21. Схема экспериментальной установки для определения зоны безыскровой работы
дополнительный ток Л/ (ток подпитки), вследствие чего изменяется ее МДС, а также индукция в зоне коммутации и коммутирующая ЭДС еКСр- При проведении опыта добиваются появления искрения под щетками, постепенно увеличивая МДС добавочных полюсов, и фиксируют ток подпитки +Д/. Затем изменяют направление тока подпитки и повторяют опыт снова, добиваясь появления искрения под щетками при токе —Д/. Этот опыт проводят при постоянной частоте вращения машины п и различных значениях тока якоря. По полученным данным строят зону безыскровой работы машины (см. заштрихованную зону на рис. 4.22); при построении ток подпитки обычно выражается в процентах от номинального тока якоря.
Сравнивая ширину зон безыскровой работы новой машины с шириной зоны старой машины, эксплуатационная характеристика которой известна, можно довольно точно оценить надежность коммутации новой машины.
Обычно надежные машины, износ щеток и коллектора у которых невелик, имеют ширину зоны безыскровой работы примерно
10%. Ширина зоны в 1...3% допустима только в форсированных режимах (например, при максимальной скорости).
Опыт подпитки и определения зоны безыскровой работы используется и для окончательной настройки коммутации: в соответствии с результатами опыта увеличивают или уменьшают немагнитные участки в цепи дополнительных полюсов так, чтобы ширина зоны стала одинаковой в обе стороны от оси абсцисс, т. е. чтобы токи подпитки по абсолютному значению стали равны: |+Д^| = = |-А/|.
Оценка степени искрения при контроле качества коммутации и при снятии безыскровых зон производится визуально, «на глаз». Она имеет ряд недостатков:
оценка в какой-то мере субъективна, у разных наблюдателей расхождение в оценке искрения может составить целый класс (например, по оценке одного — класс искрения 172. а у другого — 2 балла);
не у всех машин хорошо просматриваются щеткодержатели (сбегающие края щетки);
нельзя сопоставить между собой в коммутационном отношении машины, у которых не наблюдается видимого искрения (если не сделать опыт подпитки).
Около 50 лет делаются попытки разработать приборы для объективной оценки коммутации.
Одна группа приборов выполняется с фотоэлементами и усилителями, в которых интенсивность искрения измерялась бы стрелочными приборами либо с помощью осциллографа выявлялись искрящие пластины. Такие приборы применялись при исследованиях коммутации. Однако широкого распространения они не получили из-за следующих недостатков:
для одновременного наблюдения за всеми щетками нужна целая система фотоэлементов, которую сложно установить на машине;
показания индикаторов сильно зависят от взаимного расположения щеток и фотоэлемента, что заставляет каждый раз (при установке фотоэлемента) производить «на глаз» тарировку прибора.
Другая группа — приборы, измеряющие переменную составляющую напряжения на щетках машины. На рис. 4.23, а показана схема включения электронного вольтметра через конденсаторный делитель напряжения, предложенная более 30 лет назад и применяемая до сих пор. Если измерения производятся при снятии без-
Рис. 4.23. Схема измерения переменной составляющей напряжения на щетках (а) и характеристика зависимости напряжения от тока подпитки добавочных полюсов (б)
ыскровых зон, то с изменением тока подпитки изменяются показания прибора. При неизменной частоте вращения напряжение, регистрируемое прибором, будет тем больше, чем сильнее искрение под щетками. Зависимость напряжения от тока подпитки имеет форму V-образных кривых (рис. 4.23, б). Минимуму напряжения соответствует средняя линия безыскровой зоны, поэтому применение данной схемы измерения полезно при опытах подпитки. Однако при изменении режима работы (например, тока, частоты вращения) показания прибора сильно меняются, даже если искрения нет или оно остается на одном уровне. Это объясняется, во-первых, наличием высших гармоник в кривой напряжения, которые не связаны со степенью искрения (главным образом, зуб-цовых гармонических); во-вторых, тем, что интенсивность искрения зависит не только от напряжения дуги и длительности ее горения, но и от тока дуги, который в данном методе прямо не фиксируется. Включив вместо вольтметра осциллограф, можно наблюдать импульсы разрядов энергии в дуге, аналогичные показанным на рис. 4.18. К сожалению, импульсы разрядов поступают на осциллограф несинхронно, что затрудняет наблюдение.
 |
|
|
|