Sw-motors.ru

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

Наиболее распространенные неисправности машин постоянного тока

Наиболее распространенные неисправности машин постоянного тока

Искрение щеток машин постоянного тока.

Искрение щеток может быть вызвано множеством причин, которые требуют от обслуживающего персонала внимательного наблюдения за системой скользящего контакта и щеточного аппарата. К основным из этих причин относятся механические (механическое искрение) и электромагнитные (электромагнитное искрение).

Механические причины, вызвавшие искрение, не зависят от нагрузки. Искрение щеток можно уменьшить, повышая или снижая давление на щетки, и, если возможно, снижая окружную скорость.

При механическом искрении искры зеленого цвета распространяются по всей ширине щетки, подгар коллектора не закономерный, беспорядочный. Механические искрения щеток вызываются: местным или общим биением, задирами на скользящей поверхности коллектора, царапинами, выступающей слюдой, плохой продорожкой коллектора (прорезка слюды между коллекторными пластинами), тугой или слабой посадкой щеток в обоймы щеткодержателей, податливостью бракет, вызывающей вибрацию щеток, вибрацией машин и др.

Электромагнитные причины, вызывающие искрение щеток, более сложные при их выявлении. Искрение, вызванное электромагнитными явлениями, изменяется пропорционально нагрузке и мало зависит от частоты вращения.

Электромагнитное искрение обычно имеет бело-голубой цвет. Форма искр шаровидная или каплеобразная. Подгар коллекторных пластин носит закономерный характер, по которому можно определить причину искрения.

Если в обмотке и уравнителях произойдет замыкание, нарушится пайка или возникнет прямой обрыв, искрение будет неравномерным под щетками, а подгоревшие пластины расположатся по коллектору на расстоянии одного полюсного деления.

Если щетки под бракетом одного полюса искрят больше, чем под бракетами других полюсов, значит, произошло витковое или короткое замыкание в обмотках отдельных главных или добавочных полюсов; неправильно расположены щетки или ширина их больше допустимой.

Кроме того, в машинах постоянного тока могут наблюдаться дополнительные нарушения:

  • смещение щеточной траверсы с нейтрали вызывает искрение и нагрев щеток и коллектора;
  • деформация скользящей поверхности коллектора вызывает вибрацию и искрение щеток;
  • несимметрия магнитного поля вызывает снижение порога реактивной ЭДС, ухудшает коммутирующую способность машины, что, в свою очередь, вызывает искрение щеток. Магнитное поле машины симметрично, если строго соблюдаются правильный шаг по окружности между наконечниками главных и дополнительных полюсов и выдержаны расчетные зазоры под полюсами.

У крупных машин настройка электромагнитных цепей выполняется по методу безыскровой зоны.

Повышенный нагрев машины постоянного тока.

В машине постоянного тока имеется несколько источников тепла, нагревающих все ее элементы.

В понятие повышенного нагрева изоляции входит переход через определяемый нормами допустимый предел принятых в электромашиностроении классов нагревостойкости изоляции.

В практике электромашиностроительных заводов нашей страны внедрено правило создания определенного запаса по теплостойкости изоляции за счет принятия рабочих температур на класс ниже, чем допускает использованная изоляция. Большинство машин сейчас изготовляется с изоляцией нагревостойкости класса F; это означает, что допустимые превышения температур обмоток должны быть такими же, как для класса В, т. е. примерно 80 °С. Это правило введено вследствие аварийных разрушений изоляции обмоток прокатных машин из-за повышенных температур.

Перегрев машин постоянного тока может быть вызван множеством причин.

При перегрузке машин возникает общий перегрев от тепла, выделенного обмоткой якоря, дополнительными полюсами, компенсационной обмоткой и обмоткой возбуждения. Нагрузка крупных машин контролируется по амперметру, а нагрев обмоток по приборам, соединенным с датчиками, вмонтированными в различные изолированные элементы машины — обмотку якоря, дополнительные полюса, компенсационную обмотку, обмотку возбуждения. В особо ответственных крупных прокатных двигателях, работающих в тяжелых режимах, на пост управления оператору и в машинный зал выведены сигналы, предупреждающие о повышении температуры машины до предельного значения.

Перегрев может быть вызван высокой температурой помещения, в котором установлены машины. Причиной этого может быть неисправная вентиляция машинного помещения. Все каналы для подачи воздуха должны быть исправными, чистыми и транспортабельными. Фильтры должны систематически очищаться способом протяжки сеток через минеральное масло.

Воздухоохладители иногда забиваются микроорганизмами, затрудняющими поступление воды. Периодически воздухоохладители промывают водой обратным током.

Нагреву способствует грязь (пыль), попадающая в машину. Так, проведенные исследования электродвигателей показали, что угольная пыль слоем 0,9 мм, попадающая на обмотки, способствует повышению температуры на 10 °С.

Засорение обмоток, вентиляционных каналов активной стали, наружного корпуса машины недопустимо, так как это создает теплоизоляцию и стимулирует подъем температуры.

Перегрев обмотки якоря машины постоянного тока.

Наибольшее количество тепла может выделиться в якоре. Причины здесь могут быть разные.

Перегрузка всей машины, в том числе якоря, вызывает нагрев. Если машина работает на малых скоростях, а изготовлена как самовентилируемая, условия вентиляции ухудшены, якорь перегреется.

Коллектор как неотъемлемая часть якоря будет способствовать нагреву машины. Температура коллектора может значительно повыситься при следующих обстоятельствах:

  • постоянная работа машины на предельной мощности;
  • неправильно выбраны щетки (твердые, высокий коэффициент трения);
  • в машинном зале, где установлены электрические машины, низкая влажность воздуха. При этом коэффициент трения щеток увеличивается, щетки ускоренно срабатываются и греют коллектор.

Требование к поддержанию соответствующей влажности воздуха в машинных залах диктуется необходимостью обеспечивать наличие влажной пленки между щеткой и скользящей поверхностью коллектора как смазывающего элемента.

Неравномерный воздушный, зазор может оказаться одной из причин перегрева обмотки якоря. При неравномерном воздушном зазоре в части обмотки якоря индуктируется ЭДС, вследствие чего в обмотке возникают уравнительные токи. При значительной неравномерности зазоров они являются причиной нагрева обмотки и искрения щеточного аппарата.

Искажение магнитного поля машины постоянного тока происходит, как отмечалось, за счет неравномерности воздушных зазоров под полюсами, а также при неправильном включении катушек главных и дополнительных полюсов, виткового замыкания в катушках главных полюсов, из-за чего возникают уравнительные токи, которые вызывают нагрев обмотки и искрение щеток одного полюса сильнее другого.

Читать еще:  Электрические схемы защиты трехфазных двигателей

При возникновении виткового замыкания в обмотке якоря машина долго работать не может, так как из-за перегрева может произойти выгорание короткозамкнутой секции и активной стали в очаге развития виткового замыкания.

Загрязнение обмотки якоря теплоизолирует ее, ухудшает удаление тепла из обмотки и в результате способствует перегреву.

Размагничивание и перемагничивание генератора. Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением может оказаться размагниченным еще до его первого пуска после монтажа. Находящийся в эксплуатации генератор размагничивается, если щетки сдвинуты с нейтрали по направлению вращения якоря. Это ослабляет магнитный поток, создаваемый параллельной обмоткой возбуждения.

Размагничивание, а затем и перемагничивание генератора с параллельным возбуждением возможно при пуске машины, когда магнитный поток якоря перемагничивает главные полюса и меняет полярность в. обмотке возбуждения. Это происходит в том случае, когда при пуске генератор оказывается подключенным к сети.

Остаточный магнетизм и полярность генератора восстанавливают намагничиванием обмотки возбуждения от постороннего источника пониженного напряжения.

При пуске двигателя его частота вращения чрезмерно возрастает. К основным неисправностям машин постоянного тока, из-за которых чрезмерно возрастает частота вращения, относят следующие:

  • смешанное возбуждение — параллельная и последовательная обмотки возбуждения включены встречно. В этом случае при пуске электродвигателя результирующий магнитный поток мал. При этом скорость будет резко возрастать, двигатель может пойти в «разное». Следует согласовать включение параллельной и последовательной обмоток;
  • смешанное возбуждение — щетки смещены с нейтрали против вращения. Это действует на двигатель размагничивающе, магнитный поток ослабляется, частота вращения возрастает. Щетки следует установить на нейтраль;
  • последовательное возбуждение — запуск двигателя без нагрузки недопустим. Двигатель пойдет в «разнос»;
  • в параллельной обмотке витковое замыкание — частота вращения двигателя возрастает. Чем больше будет замкнутых между собой витков обмотки возбуждения, тем меньше будет магнитный поток в системе возбуждения двигателя. Замкнутые катушки надо перемотать и заменить.

Возможны и другие неисправности, например.

Щетки смещены с нейтрали по ходу вращения двигателя. Происходит подмагничивание машины, т. е. магнитное поле усиливается, частота вращения двигателя уменьшается. Траверсу следует установить на нейтраль.

Обрыв или витковое замыкание в обмотке якоря. Скорость двигателя резко снижена или якорь совсем не вращается. Щетки сильно искрят. Следует помнить, что при обрыве в обмотке коллекторные пластины через два полюсных деления будут выгорать. Это объясняется тем, что при обрыве в обмотке в одном месте напряжение и ток под щеткой при разрыве цепи удваиваются. При обрыве рядом в двух местах напряжение и ток под щеткой утраиваются и т. д. Такую машину следует немедленно остановить на ремонт, иначе коллектор будет испорчен.

Двигатель «качает» при ослаблении магнитного потока в обмотке возбуждения. Двигатель спокойно работает до определенной частоты вращения, затем при повышении частоты вращения (в пределах паспортных данных) за счет ослабления поля в обмотке возбуждения, двигатель начинает сильно «качать», т. е. возникают сильные колебания по току и частоте вращения. В этом случае возможна одна из нескольких неисправностей:

  • щетки смещены с нейтрали против направления вращения. Это, как указывалось выше, повышает частоту вращения якоря. На ослабленный поток обмотки возбуждения действует реакция якоря, при этом происходит, то усиление, то ослабление магнитного потока и соответственно меняется частота вращения якоря в режиме «качания»;
  • при смешанном возбуждении последовательная обмотка включена встречно параллельной, в результате чего магнитный поток машины окажется ослабленным, частота вращения будет большой, и якорь попадает в режим «качания».

У машины мощностью 5000 кВт были изменены зазоры главных полюсов против заводского формуляра с 7 до 4,5 мм. Максимальная частота вращения, которой пользовались, составляла 75 % от номинальной. Затем, через несколько лет, повысили частоту вращения до 90—95 % против номинальной, в результате чего началось сильное «качание» якоря по току и частоте вращения.

Восстановить нормальное положение крупной машины удалось только, восстановив воздушный зазор под главными полюсами согласно формуляру вместо 4,5 мм до 7 мм. Допускать до режима «качания» любую машину, особенно крупную, нельзя.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Шаговый мотор CVT Jatco

Бесступенчатые вариаторы японской фирмы Jatco (дочерняя компания Nissan) признаны во всем мире как достаточно надежные, эффективные, неприхотливые и производительные агрегаты. Они устанавливаются как на популярные модели Nissan, так и хитовые модели Jeep, Citroën, Renault, Suzuki, Peugeot, Mitsubishi и других автопроизводителей. Несмотря на отсутствие четко выделенных ступеней передач, характерных для обычной коробки-автомат, вариаторная трансмиссия все-же обладает неограниченным количеством условных скоростей в широком диапазоне передаточных чисел. Что же выполняет изменение передаточного числа в вариаторе?

Функциональность шагового мотора

Шаговый двигатель или иначе Step Motor как раз и является этим уникальным устройством, способным регулировать передаточное отношение между конусами шкивов, путем их сдвигания и раздвигания. По своей сути он является бесщеточным электродвигателем постоянного тока, который делит полный оборот на несколько дискретных ступеней.

Шаговый мотор работает в механической связке с управляющим клапаном коэффициента передачи, который в свою очередь имеет только три рабочих состояния: заполнить, поддерживать и выпустить. Речь идет о давлении рабочей жидкости, изменение которого и предопределяет фактическое расположение конусов вариатора, а значит и виртуальный коэффициент передачи. По команде с электронной системы управления вариатором шаговый двигатель перемещается на одно из своих положений, перемещая в свою очередь управляющий клапан. Это действие изменяет давление рабочей жидкости, под воздействием которого сжимаются стенки ведущего шкива и ремень перемещается на больший диаметр, создавая повышенную передачу. Ведомый шкив разожмется под воздействием ремня. Управляющий клапан перейдет в режим поддерживания заданного давления. Чтобы уменьшить коэффициент передачи, шаговый сервомотор вновь совершит свой полуоборот и переведет управляющий клапан в положение «спустить давление», стенки шкивов расширяются, что приведет к переключению на пониженную передачу. Таких циклов может происходить неограниченное количество, причем на разных скоростях и абсолютно любых оборотах двигателя автомобиля, что и свидетельствует о непрерывно изменяющейся трансмиссии.

Читать еще:  Двигатель thp 150 характеристики

Неисправности шагового мотора

Признаками отказа шагового электродвигателя служит движение с постоянной скоростью, т.е. вариатор как-бы зависает на одной зафиксированной передаче. Автомобилю при этом очень тяжело сдвинуться с места, а разогнаться более 60 км/ч не удается.

Step motor чаще всего выходит из строя из-за повреждения обмоток. Ремонтировать его в таком случае нет смысла, а замена не вызывает особых трудностей и не требует демонтажа всего вариаторного агрегата. Крепится степ-мотор всего лишь двумя болтами, но перед заменой необходимо слить масло, снять поддон и фильтр.

Несмотря на кажущуюся простоту замены шагового мотора, рекомендуется производить данную процедуру в специализированных автомастерских, и перед этим провести диагностику, так как порой причина схожих симптомов кроется в неисправности других узлов и механизмов вариатора.

Шаговые двигатели неисправности причины

Завсегдатай

Группа: Пользователи
Сообщений: 100
Регистрация: 13.1.2012
Из: Москва
Пользователь №: 33254

А почему вопросики на скринах? Похоже на кривую установку или сам Мач кривой.
По настройкам моторов.
У вас в описании к станку указано, что макс. скорость перемещения 1000 мм/мин, рабочая скорость 800, а стоит у вас 1200.

Уменьшите количество шагов на мм перемещения. 400 много наверно. Чем оно больше, тем меньше момент на валу. И ускорение поменьше, клинить не будет.

Сообщение отредактировал river31 — 12.12.2012, 19:51

Прописаный

Группа: Главные администраторы
Сообщений: 3124
Регистрация: 7.10.2006
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 4

Группа: Пользователи
Сообщений: 4
Регистрация: 12.12.2012
Пользователь №: 34453

А почему вопросики на скринах? Похоже на кривую установку или сам Мач кривой.
По настройкам моторов.
У вас в описании к станку указано, что макс. скорость перемещения 1000 мм/мин, рабочая скорость 800, а стоит у вас 1200.

Уменьшите количество шагов на мм перемещения. 400 много наверно. Чем оно больше, тем меньше момент на валу. И ускорение поменьше, клинить не будет.

Вопросики из за отсутствия поддержки на компе китайских иероглифов. Устанавливали Mach на английском, там всё ок.
Скачивали с сайта и демо версию Mach.
На работу станка никак не влияет.
Пробовали разные скорости, но изменения мало заметны.
Была скорость чуть меньше. А пропуски шагов и дёрганья так и были, только медленней.
Блок питания компа 250W. Может в этом проблема?

О шаговых двигателях для самодельщиков

Самодельщиков — тех кто хочет собрать ЧПУ сам все больше. Поэтому попытаемся изложить принцип работы и особенности шаговых двигателей. Думаю это поможет в дальнейшем при изготовлении ЧПУ станка.

Шаговые электродвигатели.
Шаговый электродвигатель — устройство электромеханическое , выходной вал — ротор которого совершает дискретное угловое с фиксацией конечного положения — т.е. остановкой в опредленном положении.
В отличие от синхронных двигателей (обычных двигателей) для шаговых двигателей должн сохраняться синхронизм как при вращении, и при запуске, торможении или изменении направления вращения и, а также, основное достоинтво — длительная фиксированная остановка ротора (вал). При остановке (удержании) по обмоткам шагового двигателя проходит постоянный ток — т.е. обмотки ШД должны быть постоянно запитаны.
Принцип действия:
так же как и в синхронном двигателе, при запитке обмоток статора, на роторе возникает момент (магнитное притяжение), стремящийся повернуть его в положение максимального сединения магнитных потоков запитанных обмоток.
На рисунке выше — схема двигателя. это схематично — показаны только четыре полюса с обмотками. на мамом деле их намного больше. Ротор это постоянный магнит.

Запитана обмотка 1 по ней течет ток, естественно, создается магнитное поле статора. магнитыне поля ротора и статора стремятся повернуть ротор — возникнет вращающий момент, который довернет ротор до положения, при котором совпадут оси магнитных полей. в данном положении удерживается ротор. поворт от одного полюса к другому это и есть шаг двигателя.
так как обмотка 2 не подключена, она в работе участия не принимает.
Ротор стоит в устойчивом положении. противодейчтвуя внешнему воздействию, которое стремится его повернуть. Данный момент — момент удержания будет удерживать ротор в фиксированном положении до тех пор, пока не будет снят ток с обмоток или ток будет переключен к обмотке 2.
подключаем ток к обмотке 2. магнитное поле статора сместится, в нашем случае, на 90 градусов. Снова момент магнитных сил будет стремится повернуть ротор в новое положение. И снова, при совпадении осей, ротор займет положение устойчивого равновесия. ШД сделал второй шаг. и опаять момент удержания удерживает ротор в неподвижном состоянии.

далее блок управления снимает напряжение с обмотки 2 и подключает обмотку 1 но с другой полярностью. ротор делает следующий шаг повинуясь действию магнитных сил. далее все повторяется и ротор делает полный оборот.
от последоватьльности запитки обмоток можно поменять направление вращения ротора шагового двигателя.
каждое переключение тока будет соответствовать 1 шагу.
Вывод:
При переменном подключении обмоток, в определенной последовательности, ротор ШД, повернется на угол пропорциональный числу импульсов. При прекращении, в обной из обмоток течет постоянный ток, ротор остановится, переходит в режим удержания и торможения.
Режимы работы:
от часоты подачи (смены) импусьсот зависит скорость вращения. чем выше частота тем выше скорость вращения
есть четыре режима работы:
1. Статический.
2. Квазистатический
3. Установившиеся режимы.
4. переходные режимы.
Статический:
по обмоткам протекает постоянный ток.

Читать еще:  Что такое вечный двигатель формулировка

Квазистатический:
Режим отработки единичных шагов. Характерен тем что все переходные, обычно колебательные, процессы заканчиваются перед началом следующего шага. Частота шагов в этом режиме ограничена временем затухания колебаний. Повысить её можно введением дополнительных устройств.
Применяется там, где подобные колебания недопустимы.

Установившиеся режимы:
Работа при постоянной частоте управляющих импульсов. При частоте импульсов меньшей, чем частота свободных колебаний (F1), шаги сопровождаются этими колебаниями.
При частоте управляющих импульсов, равной (F1) или меньшей в целое число раз, возникает электромеханический резонанс. При слабом демпфировании он может привести к потере синхронизма и нарушению периодичности движения. При частоте выше (F1) движение сопровождается вынужденными колебаниями с частотой управляющих импульсов.
Вывод:
Требуется демпфирование в устройстве.
Переходные режимы:
при работе шагового двигателя возникают переходные режимы порождая нежелательные эффекты. Например: скорость движения при совершении шага далеко не постоянна. ротор обладает инерцией. Напряжение жв обмотках нарастает скачкообразно от нуля до рабочего.
В результате ротор, «скачает» и «дергается».

это важно для быстрого вращения ШД.
каждый ШД имеет свою мах частоты вращения. это связано с его конструкцией.
Это частота приемистости.
Растет она с увеличением синхронизирующего момента, уменьшением углового шага, величины нагрузки и момента инерции нагрузки.
От нее пляшем:

Торможение. плавным снижением частоты управления до нуля. Предельная частота управляющих импульсов, при которых ротор затормозится без потери синхронизма, то есть, без выбега, как правило, выше частоты приемистости.
При торможении без выбега в неустановившемся режиме, мгновенная скорость может быть в 1,5 — 2 раза выше средней скорости. Тогда предельная частота управления может быть ниже частоты приемистости.
Реверс достигается изменением направления вращения поля статора. Предельная частота управления при этом, всегда меньше частоты приемистости. Достигнуть ее значения возможно только при большой величине нагрузки и внутреннего демпфирования. Та же картина при работе короткими импульсами с произвольными паузами.
Характеристики и параметры:
Рабочие характеристики шагового двигателя зависят как от их собственных параметров, характера нагрузки, так и от особенностей коммутации. В частности от формы напряжения управления, фронтов тока управления, определяющих коммутационные перенапряжения.
1. Статические характеристики.
2. Предельные динамические и динамические.
3. Устойчивости в резонансных областях.

Зависимости статического синхронизующего момента от угла поворота ротора, величины тока в обмотках при разных сочетаниях включения. Величину угловой погрешности при работе в квазистатическом режиме. На холостом ходу или под нагрузкой.
Зависимости частоты приемистости, предельной частоты управления при торможении или реверсе от величины момента сопротивления нагрузки и ее момента инерции, определенные для заданных условий коммутации, составляют семейство предельных характеристик. Соответственно — пуска, торможения или реверса.
Предельная механическая характеристика определяет зависимость частоты управления от величины момента сопротивления нагрузки, при плавном увеличении которой ротор выпадает из синхронизма.
И еще пару слов о том, зачем нужно увеличивать напряжение при увеличении частоты.
во первых — шаговый двигатель является обратимой машиной, т.е. если вращать шаговый двигатель — то он будет работать как генератор.
и что важно — вращающийся шаговый двигатель будет генерировать импульсы в временной последовательности аналогичной управляющим, но обратной по напряжению.
это означает — просто то, что повышая частоту, наступил такой момент времени, когда напряжение управляющих импульсов приравняется к напряжению импульсов сгенерированных мотором. а это в свою очередь — приведет к тому что ток через обмотки станет равным нулю. а от тока, как известно, пропорционально зависит момент, и момент как я думаю очевидно — тоже станет равным нулю. Именно поэтому, для дальнейшего увеличения частоты — необходимо увеличить напряжение.
что шаговый мотор работает в крайне широком диапазоне частот управляющих импульсов. представим — 200 шагов двигатель, работающий в полушаге, на скорости 10 об в сек. частота следования импульсов — 4*200*10 герц= 8кГц. для обычного инраннера это бы соответствовало частотам порядка 80 000 об в минуту и тот же самый мотор используется для удержания, и для пошагового движения, и при этом не должен потерять шаги.
если пытаться выжимать из шагового двигателя больше чем он может дать мы придем лишь к тому, что возбуждаемое нами магнитное поле превысит магнитное поле статора — и с дальнейшим повышением тока — мы не получим ни приращения момента, ни скорости, и уж тем более не добавим ресурса.
что же все-таки имеет смысл сделать — так это найти правильный контроллер. ибо неправильный контроллер либо не даст вам скорости, либо спалит или перегреет мотор в режиме стояния (магниты от перегрева размагничиваются).
Правильный — такой который использует алгоритмы форсирования, который снижает ток во время стояния, и который по возможности используется на уже работающем промышленном или выпускаемом серийно оборудовании.
сейчас навалом нормальных шаговых моторов с хорошими характеристиками, с моментом порядка 10 и более кГс*см, с современными контроллерами и прочим.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector