Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Испытание тяговых двигателей, страница 9

Испытание тяговых двигателей , страница 9

Надежность работы тяговых двигателей в значительной степени определяется состоянием их коммутации. Проверку коммутации при приемо-сдаточных испытаниях машин пульсирующего тока проводят на пульсирующем токе. Коммутация тяговых двигателей мощностью до 850 кВт проверяют при номинальном напряжении, двойном часовом токе возбуждения, соответствующем часовой мощности, а также при наибольших допустимых в эксплуатации напряжения и частоте вращения при наименьшем токе возбуждения (соответствующем предельно допустимому коэффициенту регулирования возбуждения). Каждый из указанных режимов выдерживают в течение 30 с. в каждом направление вращения.

Коммутация удовлетворяет требованиям, если при этих испытаний не возникло кругового огня, остаточных деформаций или механических повреждений коллектора и щеткодержателей и о непригодно для дальнейшей работы без очистки и исправления. При работе машин в установившихся режимах в пределах рабочих характеристик искрение под щетками не должно превышать класса 1 1 /2 согласно ГОСТ 2582-81. (слабое точечное искрение под большей частью щетки).[1]

По уровню искрения щеток можно судить о качестве исполнения магнитной системы, состоянии коллекторно-щеточного узла и работоспособности машины в целом. Поэтому оценка коммутации тяговых двигателей во время испытаний после ремонта является весьма актуальной задачей. В работах по данному вопросу предлагаются различные методы и приборы для определения степени искрения щеток. Рассматриваются такие способы, как фотоэлектрический, оценки по уровню радиопомех, применения щетки датчика, измерения ионизации воздуха около щеточного пространства.

Всем этим способам присущи недостатки, связанные со сложностью установки датчиков и неудобством использования. Кроме того, таким способом можно контролировать степень искрения только той щетки, на которую ориентирован датчик. Но так как по определенным причинам щетки в разных щеткодержателях искрят неодинаково, судить о коммутации двигателя в целом по искрению щеток одного щеткодержателя не представляется возможным.

На примере тягового двигателя НБ-418К было установлено, что показания индикатора степени искрения зависит от числа искрящих щеток.

Таким образом, для полного контроля состояния коммутации необходимо устройство, которое бы суммировало интенсивность искрения всех щеток. Следовательно, требуется установка датчиков по числу щеткодержателей, а иногда по числу щеток машины. По указанным причинам эти способы не нашли практического применения. Отсутствие надежных и простых приборов привело к тому, что основным критерием определения степени искрения щеток является визуальное наблюдение таблица 3.3.3.

Несовершенство способа визуальной оценки коммутации состоит в различии восприятия одной и той же интенсивности искрения разными наблюдателями. Кроме того, при визуальной оценке контролируют только сбегающие края щеток, доступные наблюдателю. Обычно это щетки одного щеткодержателя со стороны верхнего коллекторного люка. Визуальный способ не дает объективной оценки коммутации, тем самым исключается возможность отбраковывать двигатели после их ремонта. Все это приводит к тому, что в эксплуатацию попадают двигатели с неудовлетворительной коммутацией.[2]

Таблица 3.3.3 Классификация степени искрения щеток

  • АлтГТУ 419
  • АлтГУ 113
  • АмПГУ 296
  • АГТУ 267
  • БИТТУ 794
  • БГТУ «Военмех» 1191
  • БГМУ 172
  • БГТУ 603
  • БГУ 155
  • БГУИР 391
  • БелГУТ 4908
  • БГЭУ 963
  • БНТУ 1070
  • БТЭУ ПК 689
  • БрГУ 179
  • ВНТУ 120
  • ВГУЭС 426
  • ВлГУ 645
  • ВМедА 611
  • ВолгГТУ 235
  • ВНУ им. Даля 166
  • ВЗФЭИ 245
  • ВятГСХА 101
  • ВятГГУ 139
  • ВятГУ 559
  • ГГДСК 171
  • ГомГМК 501
  • ГГМУ 1966
  • ГГТУ им. Сухого 4467
  • ГГУ им. Скорины 1590
  • ГМА им. Макарова 299
  • ДГПУ 159
  • ДальГАУ 279
  • ДВГГУ 134
  • ДВГМУ 408
  • ДВГТУ 936
  • ДВГУПС 305
  • ДВФУ 949
  • ДонГТУ 498
  • ДИТМ МНТУ 109
  • ИвГМА 488
  • ИГХТУ 131
  • ИжГТУ 145
  • КемГППК 171
  • КемГУ 508
  • КГМТУ 270
  • КировАТ 147
  • КГКСЭП 407
  • КГТА им. Дегтярева 174
  • КнАГТУ 2910
  • КрасГАУ 345
  • КрасГМУ 629
  • КГПУ им. Астафьева 133
  • КГТУ (СФУ) 567
  • КГТЭИ (СФУ) 112
  • КПК №2 177
  • КубГТУ 138
  • КубГУ 109
  • КузГПА 182
  • КузГТУ 789
  • МГТУ им. Носова 369
  • МГЭУ им. Сахарова 232
  • МГЭК 249
  • МГПУ 165
  • МАИ 144
  • МАДИ 151
  • МГИУ 1179
  • МГОУ 121
  • МГСУ 331
  • МГУ 273
  • МГУКИ 101
  • МГУПИ 225
  • МГУПС (МИИТ) 637
  • МГУТУ 122
  • МТУСИ 179
  • ХАИ 656
  • ТПУ 455
  • НИУ МЭИ 640
  • НМСУ «Горный» 1701
  • ХПИ 1534
  • НТУУ «КПИ» 213
  • НУК им. Макарова 543
  • НВ 1001
  • НГАВТ 362
  • НГАУ 411
  • НГАСУ 817
  • НГМУ 665
  • НГПУ 214
  • НГТУ 4610
  • НГУ 1993
  • НГУЭУ 499
  • НИИ 201
  • ОмГТУ 302
  • ОмГУПС 230
  • СПбПК №4 115
  • ПГУПС 2489
  • ПГПУ им. Короленко 296
  • ПНТУ им. Кондратюка 120
  • РАНХиГС 190
  • РОАТ МИИТ 608
  • РТА 245
  • РГГМУ 117
  • РГПУ им. Герцена 123
  • РГППУ 142
  • РГСУ 162
  • «МАТИ» — РГТУ 121
  • РГУНиГ 260
  • РЭУ им. Плеханова 123
  • РГАТУ им. Соловьёва 219
  • РязГМУ 125
  • РГРТУ 666
  • СамГТУ 131
  • СПбГАСУ 315
  • ИНЖЭКОН 328
  • СПбГИПСР 136
  • СПбГЛТУ им. Кирова 227
  • СПбГМТУ 143
  • СПбГПМУ 146
  • СПбГПУ 1599
  • СПбГТИ (ТУ) 293
  • СПбГТУРП 236
  • СПбГУ 578
  • ГУАП 524
  • СПбГУНиПТ 291
  • СПбГУПТД 438
  • СПбГУСЭ 226
  • СПбГУТ 194
  • СПГУТД 151
  • СПбГУЭФ 145
  • СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
  • ПИМаш 247
  • НИУ ИТМО 531
  • СГТУ им. Гагарина 114
  • СахГУ 278
  • СЗТУ 484
  • СибАГС 249
  • СибГАУ 462
  • СибГИУ 1654
  • СибГТУ 946
  • СГУПС 1473
  • СибГУТИ 2083
  • СибУПК 377
  • СФУ 2424
  • СНАУ 567
  • СумГУ 768
  • ТРТУ 149
  • ТОГУ 551
  • ТГЭУ 325
  • ТГУ (Томск) 276
  • ТГПУ 181
  • ТулГУ 553
  • УкрГАЖТ 234
  • УлГТУ 536
  • УИПКПРО 123
  • УрГПУ 195
  • УГТУ-УПИ 758
  • УГНТУ 570
  • УГТУ 134
  • ХГАЭП 138
  • ХГАФК 110
  • ХНАГХ 407
  • ХНУВД 512
  • ХНУ им. Каразина 305
  • ХНУРЭ 325
  • ХНЭУ 495
  • ЦПУ 157
  • ЧитГУ 220
  • ЮУрГУ 309

Полный список ВУЗов

  • О проекте
  • Реклама на сайте
  • Правообладателям
  • Правила
  • Обратная связь

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Коммутация тока

При вращении якоря каждая секция обмотки переключается коллектором из одной параллельной ветви в другую, оставаясь некоторое время замкнутой накоротко. Переключение секции и совокупность всех явлений, происходящих в ней при этом, называется коммутацией. Время Т, в течение которого секция остается замкнутой накоротко, называется периодом коммутации.

Коммутатор что это такое и для чего

Если при коммутации обнаруживается искрение на коллекторе, то это может привести в негодность щетки и коллектор, и машина может выйти из строя. Рассмотрим упрощенно причины плохой коммутации и способы ее улучшения.

Представим себе секцию () (рис 8-9 и 8-10) отдельно на рис. 8-14 и допустим, что секция вращается очень медленно (Т ≈ ∞), ширина щетки равна ширине коллекторной пластины и что всеми сопротивлениями, кроме сопротивления переходного слоя между щеткой и коллектором, можно пренебречь. Ток Iя переходит из щетки через сопротивление переходного слоя rп = R в коллекторную пластину 1, а затем разделится на два равных тока I = 0,5Iя, идущих: один в параллельную ветвь с проводами Зн—6в—1в и т. д., а другой — с проводами И Т. Д.

Как только щетка коснется коллекторной пластины 6, начнется коммутация, и ток в секции начнет уменьшаться.

Действительно, если при t = (Т/10)0,9 контактной поверхности щетки касается коллекторной пластины 1, а 0,1 — касается пластины 6, то ток, проходящий через коллекторную пластину 1, равен 0,9 Iя, а через пластину 6 — 0,1 Iя. Токи в параллельных ветвях при неизменном Iя по-прежнему должны быть равны по 0,5 Iя, а следовательно, ток в короткозамкнутой секции ic имеет прежнее направление и величина его равна 0,9 Iя — 0,5 Iя = 0,4 Iя. Ток другой параллельной ветви складывается из тока короткозамкнутой

Читать еще:  Весь тюнинг двигателя змз 406

Рис. 8-14. Начало коммутации (t = 0 ).

секции 0,4 Iя и тока 0,1 Iя, идущего от щетки в коллекторную пластину 6, т. е. тоже равен 0,4 Iя + 0,1 Iя = 0,5 Iя

Таким образом, ток в короткозамкнутой секции уменьшается пропорционально времени t и в положении, показанном на рис. 8-15, т. е. при t = T/2 равен нулю. Дальше ток в секции начинает нарастать, но уже в обратном направлении и к моменту t = Т, представленному на рис. 8-16, опять равен 0,5 Iя, так как секция разомкнулась и переключена в правую параллельную ветвь. Зависимость ic = f (t) показана на рис. 8-17, а и представляет прямую линию. Такой должна быть коммутация в каждой хорошо построенной ма шине.

Рис. 8-15. Средина времени коммутации t = T/2.

Рис. 8-16. Конец коммутации t = T.

Так происходит коммутация при Т ≈ ∞, т.е. когда скорость вращения ничтожна и в секции, замкнутой накоротко, э. д. с, не возникает. На самом деле время коммутации длится. тысячные доли секунды и, значит, ток ic в секции изменяется очень быстро. При этом, как известно, b секции возникает э. д. с. самоиндукции. Поскольку зависимость ic = f (t) — прямая линия, т. е. dic/dt = tg α = const, то величина еs = — Lc(dic/dt)постоянна. Разделив величину еs на сопротивление короткозамкнутой секции, можно получить значение добавочного тока is вызванного э. д. c. самоиндукции es:

где r6 и r1 — сопротивления переходного слоя части щетки, набегающей на шестую коллекторную пластину, и остальной части щетки, сбегающей с первой пластины, Сопротивление самой секции ничтожно мало по сравнению с r6 и r1 .

Рис. 8-17. Коммутация при естественных условиях.

Для момента t = T/2 (рис. 8-15) r6 + r1 = 2R + 2R = 4R, а для t = 0 и t = Т r6 + r1 = ∞. Вычисленные на основании этих соображений значения тока is = f(t) показаны на рис. 8-17, б. Сумма токов секции ic + is при наличии э. д. с. самоиндукции, т. е. в реальных условиях, показана на рис. 8-17, а пунктиром. Коммутация в этом случае называется замедленной, ибо э. д. с. e s затягивает процесс изменения тока в секции, поддерживая его, когда он убывает, и препятствуя его нарастанию в конце периода коммутации. На рис. 8-18 показано распределение токов для момента t = T/2 при наличии э. д. с. es. При этом оказывается, что плотность тока на набегающем краю щетки уменьшается, а на сбегающем — увеличивается, вызывая дополнительный нагрев и износ щетки сверх расчетного.

Но главная опасность, вызываемая замедленной коммутацией, это, искрение между щеткой и коллектором на сбегающем краю щетки; Вызывается оно эффектом размыкания короткозамкнутой секции в конце коммутации. В. это время запасенная секцией электромагнитная энергия 1/2 Lci 2 s вы деляется в электрической дуге у сбегающего края щетки. Работа машины допустима, если при номинальном режиме работы искрение, определяемое на глаз, не превосходит следующих степеней:

Степень 1 — отсутствие искр (темная коммутация).

Степень 1 1 /4 — слабое точечное искрение под небольшой частью щетки. В этих случаях нет почернения коллектора и нагара на щетках.

Рис. 8-18. Распределение токов при замедленной коммутации.

Степень I 1 / 2 — слабое искрение под большой частью щетки. При этом появляются следы почернения на коллекторе, легко устраняемые протиранием поверхности коллектора тряпкой, смоченной в бензине, а также следы нагара на щетках.

Для улучшения коммутации принимается ряд мер. Чтобы уменьшить ток is, переходное сопротивление делают большим, применяя графитные щетки в машинах нормального типа и угольно-графитные или электрографитированные—в тяговых, крановых машинах и двигателях прокатных станов. В низковольтных машинах (автотракторные, электролизные и др.) применяют медно-графитные щетки. Щетки подбираются опытным путем на испытательном стенде завода и поэтому заменять изношенную щетку можно только щеткой той же марки.

Радикальной мерой улучшения коммутации является применение дополнительных полюсов (рис. 8-19). При этом уничтожается э. д. с. самоиндукции, а значит и дополнительный ток is. Они располагаются на геометрической нейтрали и в случае работы машины гене ратором чередуются с главными полюсами в направлении вращения якоря, как указано на рис. 8-19 а. Действие их включается в следующем. Когда секция, попадая на гео метрическую нейтраль, замыкается щеткой накоротко, э. д. с. машины Е в убывающий ток секции ic (pиc. 8 -I7, б) имеют одно направление. Электродвижущая сила самоиндукции поддерживает убывающий ток, а значит направлена так же. как э. д. с. Е. Поэтому, для компенсации еs в секции должна дополнительно наводиться э. д. с. коммутации ек встречная э. д. с. самоиндукции. Условно это показано на рис. 8-19, б. Это и выполняется, если для генератора, вслед за главным полюсом N , установить в направлении вращения дополнительный s (рис. 8-19, а). Если установить ек = eS то дополнительный ток секции is будет равен нулю и коммутация станет прямолинейной.

Рис. 8-19. Дополнительные полюсы.

При работе машины двигателем, при том же направлении тока в якоре и той же полярности главных полюсов направление вращения якоря будет обратным и э. д. с. Е встречная току. Следовательно, э. д. с. ек должна совпадать с э. д. с. Е (рис. 8-19, б) и чередование полюсов для этого случая будет NnSs.

Для того чтобы компенсация э. д. с. самоиндукции происходила автоматически, при всех нагрузках, обмотка дополнительных полюсов соединяется последовательно с обмоткой якоря (рис. 8- 19, а) и полюсы делаются ненасыщенными. В этом случае ек ≡ ФдпIя. Так как esIя то она компенсируется э. д. с. ек при любой нагрузке. В действительности процесс коммутации значительно сложнее, чем был описан.

При эксплуатации машин постоянного тока необходимо считаться с возможностью возникновения «кругового огня по коллектору», который приводит к тяжелой аварии машины. Сущность явления в следующем.

Если магнитная индукция в воздушном зазоре В؏ постоянна, то, разделив напряжение машины на число коллекторных пластин, лежащих между двумя разноименными щетками, находят среднее напряжение между двумя лежащими рядом коллекторными пластинами (Uср) или, что то же, напряжение, создаваемое одной секцией (рис. 8-9). Это напряжение должно быть меньше того, которое способно поддержать электрическую дугу между пластинами, если она по каким-либо причинам возникнет.

Практически напряжение между некоторыми пластинами оказывается выше, чем Uср, особенно благодаря поперечной реакции якоря, увеличивающей индукцию под краем полюса на 30—50%. Тогда в секции, а значит и между коллекторными пластинами, к которым она при паяна, получается повышенное напряжение. Это особенно наблюдается у мощных машин, работающих с большой толчкообразной перегрузкой.

При перегрузке под сбегающим краем щетки образуется сильное искрение, ионизирующее воздух вокруг коллектора. Если напряжение между двумя коллекторными пластинами способно поддержать электрическую дугу, то она возникает, растягивается по коллекторным пластинам, может перекрыть разноименные щетки и переброситься на корпус машины. Против этого явления в машинах постоянного тока принимаются специальные конструктивные меры.

Статья на тему Коммутация тока

Типы подвесок тяговых электродвигателей.

На тепловозах применяются два вида подвесок ТЭД:

1) Опорно-осевая подвеска

При опорно-осевом подвешивании ТЭД с одной стороны опирается на ось колесной пары, а с другой стороны – на раму тележки. Недостаток такого подвешивания в том, что 50% веса ТЭД не подрессорено. Достоинство – простота передачи вращающего момента от ТЭД на ось колесной пары. На тепловозах 2ТЭ10Л,В, М,ЧМЭ-3 и многих других применена опорно-осевая подвеска.

Читать еще:  Что самое главное в двигатели

При опорно-рамном подвешивании ТЭД с обеих сторон опирается на раму тележки. При таком подвешивании усложняется передача вращающего момента от ТЭД на колесную пару. Такой тип подвешивания применен на тепловозах ТЭП60, ТЭП70. Вращающий момент от двигателя передается по цепочке: малое зубчатое колесо-большое зубчатое колесо -полый вал – шарнирно-упругая связь -колесный центр.

Пружинная траверса подвески ТЭД тепловозов 2ТЭ10Л (М,В).

Траверса состоит из нижней(2) и верхней(5) стальных обойм,между которыми в гнездах поставлены четыре спиральные пружины(3). Через отверстия обойм и крайних пружин, снизу поставлены два болта(6), которые удерживаются горизонтальным болтом(7), установленным в кронштейне.

Перед постановкой траверсы, пружины сжимают при помощи двух стяжных болтов(4), после чего траверсы ставятся между приливами остова ТЭД и полками кронштейна для подвески ТЭД. После постановки необходимо ослабить стяжные болты.

На тепловозе ЧМЭ-З траверса имеет три пружины.

Шапка МОП.

Шапка МОП стальная литая. Крепится к приливу остова ТЭД 4 болтами.Сверху к шапке крепится болтами крышка, в которой имеется горловина с крышкой. Через эту горловину в шапку заливается осевая смазка, уровень которой контролируется масломерным щупом, установленным в горловине. Внизу шапка имеет пробку, через которую сливается отстой и смазка. В шапке устанавливается один вкладыш МОП и польстер.

Моторно-осевые подшипники (МОП).

МОП состоит из двух бронзовых вкладышей с буртами. Один вкладыш ставится в прилив остова ТЭД, другой – в шапку МОП. Вкладыш, который ставится, в шапку имеет окно для прохода польстера. На наружной поверхности этот вкладыш имеет два паза под шпонки, за счет которых исключается проворот вкладыша.

МОП ЧМЭ-3 состоит из двух стальных вкладышей, рабочая поверхность которых покрыта слоем свинцовистой бронзы (бабитом).

Польстер МОП – состоит из П-образного кронштейна, в котором установлены четыре оси с роликами. В роликах осей установлена стальная коробка, в которой закреплен сам польстер. Польстер выполнен из х/б фитилей, которые расположены между двумя войлочными пластинами. Одна часть польстера проходит в окно вкладыша МОП, другая сторона польстера расположена в масле. Поль стерприжат к шейке оси под действием пружины. Выступающая часть польстера со стороны шейки оси (из коробки) должна быть 15-17 мм. Кронштейн польстера крепится к крышке шапки МОП при помощи двух болтов. Уровень масла110 – 170 мм. Зазор на масло 0,4 – 2 мм.

Коммутация каналов: принцип работы, достоинства и недостатки.

РЕЛЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ БРЕНДЫ

Устройства и оборудование включения — отключения, управления электрических цепей называются коммутационными. Применяются они повсеместно, в бытовой или промышленной электросети — это выключатели, рубильники, УЗО, дифавтоматы, предохранители.

Системы распределения и преобразования энергии — реле, контакторы. Управление электрическими машинами — пускатели.

Аппараты должны отвечать требованиям руководящих документов по электробезопасности, стандартов — ГОСТ IEC/TR 61912-12013 (до 1000 В), ГОСТ Р 55716-2013 (высоковольтные — свыше 1000 В), ГОСТ 50345-99.

Помимо основного предназначения, устройства призваны нейтрализовывать негативные факторы коммутации:

  • предотвращать сваривание (залипание) контактов;
  • гасить электрическую дугу возникающую при размыкании;
  • выдерживать колебания вольт-амперной характеристики переходного процесса;
  • защищать от сверх токов короткого замыкания.

По устройству и принципу работы бывают:

  • механические — коммутация осуществляется замыканием — размыканием контактов;
  • бесконтактные — управление цепью производится полупроводниковыми элементами.

Коммутационные аппараты могут быть различных типов:

  • с ручным управлением — выключатели, рубильники, пускатели;
  • дистанционным управлением — реле, контакторы. Переключение режима работы происходит в результате воздействия электрического сигнала.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕЛЕ

Это вид коммутационных устройств, функция которых включения — выключения электрической цепи, под действием управляющего сигнала, либо наступления определенных условий. Применяются повсеместно — от бытовой домашней сети до авиастроения, энергоснабжения, во всех сферах электротехники.

В большинстве случаев, имеют комбинацию выходов с нормально замкнутыми, разомкнутыми, переключающими контактами, но могут выполняться и с одним типом коммутации.

Промышленность производит реле реагирующие на различные физические величины — ток, напряжение, мощность, частота, сдвиг фаз, температура, излучение, звуковые колебания, время, положение в пространстве.

По типу их подразделяют на:

  • первичные — выходы управления включаются непосредственно в «рабочую» сеть;
  • вторичные — сигнал на коммутацию приходит с какого либо измерительного элемента, либо трансформатора;
  • промежуточные — являющиеся частью системы, усиливающие управляющий сигнал.

По внутреннему устройству и принципу действия реле можно классифицировать как — электромагнитные, магнитоэлектрические, индукционные, полупроводниковые, сегнетоэлектрические, пьезо, фото, тепловые.

Электромагнитные

устройства представляют собой катушку индуктивности с подвижным якорем. Под воздействием магнитного поля, последний коммутирует контакты реле. Со снятием управляющего сигнала, сердечник возвращается пружинами в исходное положение. Наиболее дешевый и распространенный вид.

Магнитоэлектрические

реле — система из подвижной рамки с обмоткой подключенной к выходам «сигнальной» цепи, поворачивающейся в поле постоянного магнита и воздействующей на контакты. Обладают высокой чувствительностью, но быстродействие не превышает десятой доли секунды.

Индукционные

— конструктивно состоят из двух неподвижных переменных магнитов и якоря. Сигнал управления, проходящий через обмотки, наводит напряжение в подвижном элементе. Возникающая электродвижущая сила поворачивает якорь осуществляя коммутацию. Для генерации ЭДС необходимо различие фаз тока подаваемого на выходы контроля, что позволяет использовать устройство в качестве реле фаз.

— элементы основанные на свойстве твердых тел менять объем в зависимости от температуры. Биметаллическая пластина (как правило латунь со сталью) при нагревании изгибается осуществляя коммутацию цепи. Применяется в автоматах защиты от перегрузки и сверх токов короткого замыкания.

Полупроводниковые

— бесконтактные устройства, твердотельные реле выполненные на тиристорах, IGBT транзисторах. Могут изготавливаться для коммутации значительных мощностей, под токи в сотни ампер, независимо от величины сигнала управления. Высокое быстродействие (микросекунды) и надежность, за счет отсутствия движущихся частей. Недостаток — высокая стоимость.

Сегнетоэлектрические

реле — коммутационные устройства основанные на свойстве некоторых материалов изменять направление поляризации под воздействием электрического поля. Причем зависимость имеет нелинейный характер.

Подобный принциписпользуют пьезо, фото элементы, скачкообразно увеличивающие — уменьшающие сопротивление исходя от величины механической деформации или мощности светового излучения. Применяются в микроэлектронике, приборах сигнализации, измерения, хранения информации.

Выбор того или иного вида реле зависит от требуемых параметров:

  • назначение, рабочая схема, количество коммутируемых контактов, модель;
  • вид, величина тока, напряжения коммутируемой цепи, управляющего сигнала;
  • скорость, количество срабатываний, точность;
  • температурный режим работы, класс пожаровзрывобезопасности.

Электропоезда переменного тока | Коммутация тяговых двигателей

Процесс изменения направления тока в замыкаемых накоротко щетками секциях якорной обмотки с помощью коллектора и щеточного механизма называется коммутацией.

Секции якоря, в которых происходят изменения направления тока, называются коммутируемыми.

Условия работы тяговых двигателей на электропоездах значительно тяжелее, чем при стендовых испытаниях. На процесс коммутации влияет ряд эксплуатационных факторов. Большое влияние на работу тяговых двигателей оказывает трение, возникающее при работе под током тягового двигателя между пластинами коллектора и щетками. Наиболее частыми являются механические причины искрения под щетками, основными из которых являются: выступающая изоляция между пластинами коллектора; загрязнение рабочей поверхности коллектора; искажение формы рабочей поверхности коллектора (подгары, царапины, неровности, овальность или эксцентричность и т. д.); перекос щеток, ослабление направляющего действия щеткодержателей; предельный износ щеток, недостаточное нажатие на щетку и плохая пригонка щетки к коллектору; динамическое воздействие на щетку и щеточный аппарат неровностей пути, биение якоря в результате его небаланса, повышенного износа подшипников вала якоря, зубчатой передачи и т. д.

Читать еще:  Patriot 1000i какой двигатель

Искрения в результате этих факторов могут вызвать такие необратимые нарушения в тяговом двигателе, что эксплуатация его станет невозможной. В чем же состоит сущность коммутационного процесса?

В тяговых двигателях электропоездов применяют волновые якорные обмотки с одновитковыми секциями — витками (рис. 70). Конец витка 1 соединяют с коллекторной пластиной, к которой подсоединяется начало витка 2, расположенного под второй парой полюсов. Конец витка 2 соединен с началом витка 3 и т. д. до тех пор, пока последний виток (конец) не будет соединен с началом витка 1. Таким образом, обмотка якоря представляет собой замкнутую электрическую цепь, которую щетки разделяют на две параллельные ветви. Учитывая, для простоты изучения, что якорь двигателя вращается очень медленно и что сила тока в короткозамкну-той секции будет изменяться также очень медленно, можно считать, что э. д. с. самоиндукции ничтожно мала и ею можно пренебречь.

Рис. 70. Одновитковые секции обмотки якоря:

1 — 4 витки обмотки

Рассмотрим процессы, которые происходят в этом случае. Обмотка якоря двигателя (рис. 71, а) и вместе с ней коллектор при неподвижной щетке 1, ширина которой принимается равной ширине коллекторной пластины, перемещаются по стрелке. В тот момент, когда положительная щетка имеет контакт только с одной коллекторной пластиной, электрический ток, проходящий через щетку и коллекторную пластину в, делится на две равные части. Половина тока 1/2 через секцию Б идет в левую параллельную ветвь, половина 1/2 —- через секцию В в правую параллельную ветвь и далее к отрицательной щетке, где эти величины тока складываются и возвращаются к минусовому зажиму источника тока.

Когда щетка 1 коснется коллекторной пластины б (рис. 71, б), площадь ее соприкосновения с пластиной в начнет уменьшаться по мере вращения якоря. Тогда ток от щетки пойдет к щеткам бив. Причем ток, проходящий по секциям обмотки якоря Б, будет уменьшаться по мере увеличения площади соприкосновения щетки с пластиной б и уменьшения площади соприкосновения с пластиной в. В момент, когда эти площади станут равны, ток в короткозамкнутой секции Б будет равен нулю, а началом левой параллельной ветви станет уже секция А.

При дальнейшем вращении якоря площадь контакта щетки 1 с коллекторной пластиной б будет превышать площадь контакта с пластиной в, и по секции Б вновь начнет протекать увеличивающийся ток, но уже противоположного направления. Когда щетка 1 потеряет контакт с пластиной в (рис. 74, в), ток в секции Б будет равен половине тока 1/2, проходящего через щетку 1.

Таким образом, процесс изменения тока в секции полностью закончится и секция Б перейдет из левой параллельной ветви в правую параллельную ветвь.

В дальнейшем, когда до щетки 1 дойдет пластина а, начнется процесс изменения тока в секции А. Процесс изменения тока (коммутация) в секции якоря двигателя начинается тогда, когда коллекторное деление той пары щеток, между которыми подключена секция, перекрывается набегающим краем щетки. Оканчивается же процесс коммутации в момент выхода рассматриваемого коллекторного деления из-под противоположного сбегающего края щетки.

Время Т, в течение которого секция замкнута накоротко щеткой, называется периодом коммутации. Витки обмотки присоединены к коллекторным пластинам и к щетке подводится ток 1. Этот ток, пройдя через щетку в обмотку якоря, разветвляется в ней. Токи +1/2 и —1/2 (рис. 72) в параллельных цепях обмотки одинаковы по величине, но противоположны по направлению.

Как отмечалось выше, при вращении якоря коллекторные пластины перемещаются относительно неподвижных щеток и наступает момент, когда сопротивления площадей левой и правой половин щеточного контакта равны. Тогда ток, притекающий к щетке, делится поровну между пластинами 1 и 2. Таким образом,

за период коммутации Т ток в секции А меняется на величину 21/2 = 1. Однако с изменением тока в секции А изменяется и магнитный поток Фь, окружающий ее. Поэтому в ней наводится э. д. с. самоиндукции

Рис. 72. Распределение токов в коммутационной секции

где п — частота вращения якоря.

Направление э. д. с. самоиндукции определяется правилом Ленца и оно таково, что препятствует изменению тока. Обычно в пазах якоря помещается не одна активная сторона секции, а несколько. Кроме того, щетка имеет такую ширину, что перекрывает сразу несколько коллекторных пластин, поэтому

процесс коммутации происходит не в одной секции, а в нескольких одновременно.

Магнитные потоки секции замыкаются через одни и те же соседние зубцы якоря и охватывают не только проводники, токами которых они созданы, но и соседние, лежащие в этих пазах. При этом каждый из потоков при своем изменении наводит как э. д. с. самоиндукции ех в стороне секции, током которой он создан, так и э. д. с. взаимоиндукции ем во всех остальных секциях. Полная э. д. с, появляющаяся в секциях обмотки якоря, называется реактивной э. д. с. ер и равна сумме э. д. с. самоиндукции и э. д. с. взаимоиндукции:

Э. д. с. коммутации ек, наводимая в короткозамкнутой секции магнитным потоком дополнительных полюсов, полностью компенсирует реактивную э. д. с. ер в той же секции, поэтому

ВЫКЛЮЧАТЕЛИ И КОНТАКТОРЫ

Для управления силовыми высоковольтными электрическими цепями производятся более мощные коммутационные аппараты — выключатели, контакторы.

Выключатели для напряжения свыше 1000 вольт, токов сотни и тысячи ампер используется на генерирующих станциях, распределительных сооружениях, электрическом транспорте.

Оснащаются дугогасительными камерами, которые могут быть воздушными, масляными, электромагнитными, вакуумными. Привод контактов может быть различным — гидравлическим, пневматическим, кинетическим.

Ручное коммутационное оборудование до 1000 вольт — это бытовой двухпозиционный выключатель одно или трехфазной сети. Операции осуществляются вручную, защита от токов короткого замыкания не предусматривается.

Внешний вид также важен как качественные характеристики элемента. По конструктивному исполнению бывают:

  • клавишные — с одной, двух и более управляемыми цепями;
  • кнопочные;
  • рычажные (тумблер);
  • поворотные — переключение режимов производится вращающейся рукояткой (используются в ретро проводке);
  • шнуровые — по сути те же кнопочные, приводимые в действие шнуром или цепочкой;
  • сенсорные, акустические.

Контактор — коммутационный аппарат дистанционного включения цепи. По принципу действия схож с реле, так как имеет электромагнитный привод. При потере управляющего напряжения, пружины возвращают контакты в исходное положение. Может оснащаться дугогасительными камерами, не защищает цепь от токов КЗ.

Наравне с магнитными пускателями (что по сути одно и тоже), применяется для запуска — остановки мощных электрических двигателей.

Автоматы, УЗО, дифференциальные автоматы — это коммутационный аппараты аварийного отключения цепи. Автоматы предназначены для защиты от КЗ, перегрузки. Устройства защитного отключения размыкают сеть при утечке (например при поражении человека, повреждении изоляции внешним воздействием).

Дифавтомат объединяет УЗО с защитой от перегрузки и утечки тока в одном корпусе.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector