Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Способы улучшения коммутации
Основная причина неудовлетворительной коммутации в машинах постоянного тока — добавочный ток коммутации iд = ∑е/Еrк. (27.17) Здесь ∑rк — сумма электрических сопротивлений добавочному току коммутации iд: сопротивления секции, мест пайки в петушках, переходного контакта между коллекторными пластинами и щеткой и собственно щетки. Однако из перечисленных сопротивлений, входящих в ∑rк, наибольшее значение имеет сопротивление щетки и переходного контакта, поэтому, обозначив их rщ, с некоторым приближением можно записать iд = ∑е/rщ. (27.18) Из полученного выражения следует, что уменьшить ток iд, а следовательно улучшить коммутацию, можно либо увеличением сопротивления rщ, либо уменьшением суммарной ЭДС ∑е в коммутирующей секции. Отсюда вытекает ряд способов улучшения коммутации, основные из которых рассмотрены ниже. I Выбор щеток. С точки зрения обеспечения удовлетворительной коммутации целесообразнее применять щетки с большим переходным падением напряжения в переходном контакте и собственно щетке, т. е. щетке с большим сопротивлением rщ. Однако допустимая плотность тока в щеточном контакте этих щеток невелика, а поэтому их применение в машинах со значительным рабочим током ведет к необходимости увеличения площади щеточного контакта, что требует увеличения площади коллектора за счет его длины. Это привело бы к увеличению габаритов машины и дополнительному расходу меди. Поэтому щетки с большим rщ применяют преимущественно в машинах с относительно высоким напряжением, а следовательно, и с небольшим рабочим током. Щетки для электрических машин разделяют на четыре группы, различающиеся, составом, способом изготовления и характеристиками (табл. 27.1). Выбирают щетки в соответствии с рекомендациями, ' выработанными на основании многолетнего опыта проектирования и эксплуатации электрических машин. Наибольшее применение в машинах постоянного тока напряжением 110— 440 В имеют электрографитированные щетки. Увеличению переходного сопротивления щеточного контакта, а следовательно улучшению коммутации, способствует политура коллектора — тонкая оксидная пленка на поверхности коллектора, обладающая повышенным электрическим сопротивлением. Уменьшение реактивной ЭДС. Существенное влияние на суммарную ЭДС в коммутирующей секции оказывает реактивная ЭДС ер = eL + еМ. ЭДС взаимоиндукции ем в значительной степени зависит от ширины щетки: чем шире щетка, тем большее число коллекторных пластин перекрывает она одновременнб а следовательно, тем больше секций одновременно коммутируется, что вызывает повышение ЭДС взаимоиндукции еМ:. Однако слишком узкие щетки также нежелательны из-за недостаточной механической прочности, а также потому, что для создания необходимой Таблица 27.1
площади контактной поверхности в узкой щетке пришлось бы увеличить ее длину, а это привело бы к необходимости увеличения длины коллектора. Наиболее целесообразны щетки шириной в 2—3 коллекторных деления. Заметное влияние на реактивную ЭДС оказывает тип обмотки якоря. Так, если обмотку якоря выполнить с укороченным шагом (у1.<τ), то активные стороны одновременно коммутирующих секций окажутся в разных пазах (см. рис. 27.3, б), что будет способствовать уменьшению ЭДС взаимоиндукции. Реактивная ЭДС может быть ослаблена уменьшением индуктивности секций Lc. Для этого не следует применять в обмотке якоря секции с большим числом витков (Lc=wс) и полузакрытые пазы. Однако осуществление этих мероприятий привело бы к созданию громоздких и неэкономичных машин. Поэтому при проектировании машин постоянного тока выбор указанных параметров связывают со стремлением получить компактную и экономичную машину. Что же касается реактивной ЭДС, то она может быть в значительной степени уменьшена или даже полностью устранена созданием в зоне коммутации (по оси щеток) коммутирующего поля определенной полярности и величины. Создается такое поле добавочными полюсами или сдвигом щеток с геометрической нейтрали. Добавочные полюсы. Назначение добавочных полюсов — создать в зоне коммутации магнитное поле такой величины и направления, чтобы наводимая этим полем в коммутирующей секции ЭДС вращения евр компенсировала реактивную ЭДС ер. В машине постоянного тока без принятия мер но улучшению коммутации ЭДС ер и евр направлены в одну сторону, т. е. действуют согласно: Ее = . Суммарная ЭДС в коммутирующей секции окажется равной нулю, если посредством добавочных полюсов создать в зоне коммутации магнитное поле с магнитной индукцией Вк такой величины и направления, чтобы ЭДС вращения евр изменила свое.направление на обратное [см. (27.8)], а значение ее было бы равно ЭДС реактивной ер. В этом случае Ее = = О и коммутация становится прямолинейной (идеальной). Добавочные полюсы располагают между главными. При этом щетки устанавливают на геометрической нейтрали. Все машины постоянного тока мощностью свыше 1 кВт снабжаются добавочными полюсами, число которых принимают равным числу главных полюсов или же вдвое меньшим. Наличие добавочных полюсов позволяют увеличить линейную нагрузку машины и при заданной мощности получить машину меньшего веса и габаритов. Число витков обмотки добавочных полюсов выбирают таким, чтобы МДС добавочных полюсов компенсировала МДС якоря по поперечной оси в зоне коммутации и имела некоторый избыток, необходимый для создания коммутирующего поля с индукцией Вк, направленного противоположно полю реакции якоря (рис. 27.7). Исходя из этого, МДС добавочного полюса для некомпенсированных машин постоянного тока принимают равной (А) Fa = kaFa, (27.19) где' kд = Fд/Fa — коэффициент, учитывающий требуемое превышение МДС обмотки добавочного полюса Fд над МДС якоря Fa [см. (26.6)]. Для машин постоянного тока современных серий этот коэффициент принимают равным kд— 1,20— 1,45. Если машина снабжена компенсационной обмоткой, то МДС добавочных полюсов следует уменьшить на величину МДС компенсационной обмотки FK.0. Обычно в компенсированных машинах постоянного тока МДС добавочных полюсов на 15—30% больше МДС якоря. Если МДС добавочных полюсов сделать больше требуемого значения [см. (27,19)], то ЭДС вращения евр станет больше реактивной ЭДС. В этом случае суммарная ЭДС изменит свой знак, а добавочный ток коммутации — свое направление на противоположное по сравнению с тем, какое он имел при криволинейной замедленной коммутации (см. рис. 27.4,6, кривая 2). График изменения результирующего тока коммутации i == iа + iдВ этом случае принимает вид, представленный на рис. 27.8, т. е. коммутация становится криволинейной ускоренной, так как ток в коммутирующей секции достигает нулевого значения за время T<0,5 Tк (точка Ь). Для криволинейной ускоренной коммутации характерно повышение плотности тока под набегающим краем щетки (см. рис. 27.6, б). Объясняется это тем, что при этом виде коммутации площадь соприкосновения пластины 2 с щеткой нарастает медленнее, чем увеличивается ток i2=iа + iд Наибольшее значение плотности тока j´2 = tgα´2 соответствует Рис. 27.7. Результирующее магнитное поле в воздушном зазоре машины с добавочными полюсами в генераторном (Г) и двигательном (Д) режимах
началу периода коммутации (t≈0). При значительных нагрузках это может привести к искрению под набегающим краем щетки. Это объясняется, тем, что при ускоренной коммутации выход сбегающей пластины из-под щетки происходит с разрывом цепи добавочного тока коммутации, который имеет направление, противоположное току замедленной - коммутации. Рис. 27.8. График тока криволинейной ускоренной коммутации Для обеспечения компенсации реактивной ЭДС при различных нагрузках машины обмотку добавочных полюсов включают последовательно с обмоткой якоря. В этом случае МДС добавочных полюсов Fд при различных нагрузках машины изменяется пропорционально току якоря Iа, т. е. пропорционально МДС якоря Fa. Полярность добавочного полюса в генераторе должна быть такой же, как и у следующего по направлению вращения главного полюса, а в двигателе — как у предшествующего полюса (рис. 27.9). Добавочные полюсы обеспечивают удовлетворительную коммутацию в машине только в пределах номинальной нагрузки. При перегрузке машины происходит насыщение магнитной цепи добавочных полюсов. В этом случае реактивная ЭДС ер изменяется пропорционально току нагрузки, а рост ЭДС внешнего поля из-за насыщения магнитной цепи несколько задерживается (рис. 27.10). В результате в коммутирующей секции появляется суммарная ЭДС ∑е = ер—ек, т. е. коммутация становится замедленной. Насыщению сердечников добавочных полюсов способствует магнитный поток рассеяния Фд0, замыкающийся через сердечники смежных главных ном Рис. 27.10. График изменения ЭДС в коммутирующей секции в зависимости от тока нагрузки Генератор Двигатель Рис. 27.9. Полярность добавочных полюсов при работе машины в генераторном, и двигательном режимах Рис. 27.11. К понятию о потоке рассеяния добавочных полюсов полюсов и станину (рис. 27.11). В целях уменьшения магнитного потока рассеяния, а следовательно, обеспечения более линейной зависимости потока добавочных полюсов от тока нагрузки воздушный зазор добавочного полюса δд разделяют на два: один — между сердечником полюса и якорем бД1, а другой — между сердечником полюса и станиной δд2 (см. рис. 27.7). В этом случае зазор δд2 ограничит значение потока Фдσ. Зазор δдг создается пакетом немагнитных прокладок, закладываемых между сердечником полюса и станиной. Получение коммутирующего поля смещением щеток. В машинах постоянного тока мощностью до 1 кВт, выполняемых без добавочных полюсов, коммутирующее поле в зоне коммутации создается смещением щеток с геометрической нейтрали. Если щетки установлены на геометрической нейтрали (рис. 27.12, а), то поперечное магнитное поле якоря с магнитной индукцией Baq создает в зоне коммутации индукцию Вк (рис. 27.12, б). В результате в коммутирующих секциях наводится ЭДС вращения евр, направленная согласованно с реактивной ЭДС ер и способствующая замедленной коммутации. При сдвиге щеток на физическую нейтраль mm' коммутирующее поле с индукцией Вк исчезает и ЭДС вращения евр=0. При этом в коммутирующих секциях наводится лишь реактивная ЭДС ер. Если же щетки сдвинуть на угол β, т. е. за физическую нейтраль mm' (линия сс'), то коммутирующее поле с индукцией Вк' изменит свое направление относительно направления при положении щеток на геометрической нейтрали. Это поле будет наво- п Рис. 27.12. Создание коммутирующего поля сдвигом щеток
дить в коммутирующих секциях ЭДС вращения, равную реактивной ЭДС и противоположную ей по направлению (евр—ер= 0), т. е. реактивная ЭДС окажется скомпенсированной и коммутация станет прямолинейной (идеальной). Для получения необходимого эффекта щетки следует смещать в направлении вращения якоря у генераторов или против вращения якоря у двигателей. Описанный способ улучшения коммутации имеет следующие недостатки: а) коммутирующее поле изменяется не пропорционально нагрузке машины, что исключает полную компенсацию реактивной ЭДС во всем диапазоне нагрузок, так как для этого пришлось бы при каждом изменении нагрузки менять положение щеток (обычно щетки устанавливают в фиксированное положение, соответствующее полной компенсации реактивной ЭДС при номинальной нагрузке); б) при смещении щеток с геометрической нейтрали усиливается размагничивающее действие реакции якоря (см. рис. 26.5); в) для реверсируемых машин смещение щеток с геометрической нейтрали недопустимо, так как требуемое направление смещения физической нейтрали меняется с изменением направления вращения якоря. Рис. 27.13. Растяжение электрической дуги на вращающемся коллекторе (а) и расположение барьеров между щетками (б)
Date: 2015-09-05; view: 1284; Нарушение авторских прав |