Совершенствование электромеханических устройств железнодорожной автоматики и телемеханики (20.02.2012)

Автор: Абусеридзе Зураб Васильевич

Типичная осциллограмма мгновенных значений падения напряжения в скользящем контакте приведена на рис.3, из которого видно, что оно подвержено сильным колебаниям, так как под щетку при ее скольжении по коллектору постоянно попадают окисленные единичные поверхности соприкосновения. Для их фриттинга требуется повышенное напряжение UF, которое сразу же после образования на рабочей поверхности коллектора ?-пятен падает до величины ?Uщо, которая характеризует падение напряжения в неподвижном контакте, когда все фриттинги под щеткой завершаются.

Рис. 2. Контактная разность потенциалов щеточного контакта

Рис. 3. Осциллограмма мгновенных значений падения напряжения в скользящем контакте

При увеличении плотности тока под щеткой интенсивность фриттинга единичных поверхностей соприкосновения, покрытых политурой, возрастает. При этом монотонно растет и число ?- пятен, поэтому с повышением плотности тока удельное контактное сопротивление снижается. Свое минимальное значение оно принимает тогда, когда все единичные поверхности соприкосновения под щеткой очищаются от пленки Сu2О.

- индукция магнитного поля реакции якоря в зоне коммутации.

в зоне коммутации и поэтому ее необходимо вычислять по следующей более точной формуле:

; число витков якорной обмотки без учета коммутируемых секций определяется по следующей формуле:

.В этом случае в короткозамкнутом контуре «секция-щетка» будет протекать контурный ток (iк), при разрыве которого в момент окончания К.З. секции по сбегающим краем щетки возникает искрение, которое резко повышает износ коллектора и щеток.

Из типичной осциллограммы межламельного напряжения разрываемого коммутируемого контура “ секция – щетка” (Рис.4.) видно, что на завершающем этапе этого разрыва экстра – ЭДС возрастает практически по линейному закону, т. е. для нее справедливо следующее выражение:

где В-постоянный коэффициент

условия, для контурного тока получим:

имеем:

Рис.4.Типичная осциллограмма межламельного напряжения разрываемого коммутирующего контура

Отсюда, для коэффициента В можно записать:

- удельная индуктивность разрыва

После преобразования окончательно получим:

Для момента окончания разрыва коммутируемой секции имеем:

Следовательно, для обеспечения безыскровой коммутации машин постоянного тока без дополнительных полюсов и с возбуждением от постоянных магнитов необходимо выполнять полученного условия, которое является критерием качества коммутации для коллекторных машин данного класса. В работе по критерию искрообразования была приведена оценка качества коммутации электродвигателей МСП-0,25; МСП-0,25М и МСП 0,35М, на основании которых коммутационные параметры приведены в табл.2 .

Таблица 2. Коммутационные параметры электродвигателей

Параметры МСП – 0,25 МСП – 0,25М МСП – 0,35М

Ток нагрузки якоря Ia,А 2,5 2,2 2,5

Марка щеток Г3 Г3 ЭГ8

Количество щеток 2 2 4

Размеры щеток,мм 8х10 8х10 6х5

Расчетный коэффициент щеточного перекрытия (p 1,33 1,33 1,0

Округленный коэффициент щеточного перекрытия ( 1,0 1,0 1,0

Ширина ламели коллектора,мм 5,92 5,92 5,92

Окружная скорость коллектора Vк, м/с 4,09 4,09 4,27

Индуктивность секции ,10-4Гн 3,8 4,4 3,3

Реактивная ЭДС Еp, В 1,25 0,73 0,52

ЭДС от реакции якоря Еа,В 0,23 1,14 0,39

Дополнительная ЭДС Ед,В 0,72 - -

Результирующая ЭДС (Е, В 2,2 1,87 0,91

Падение напряжения под щеткой (Uщ,В 0,8 0,78 0,85

для двигателей

для реверсивных двигателей. При этом учитывалось, что напряжение искрообразования для щетки марки Г3 составляет 2,8 В, а для щетки марки ЭГ-8 - 3,0 В

Таблица 4. Результаты работы реверсивных двигателей по критерию искраобразования

из табл. 4 показывает, что только для электродвигателя МСП–0,35М удовлетворяется критерий искрообразования. Следовательно, только этот двигатель не будет испытывать коммутационных затруднений в эксплуатации.

В теории коммутации электрических машин постоянного тока за реверс тока в коммутируемых секциях ответственно ЭДС от поля ДП, но не рассматривается механизм этого реверса при их отсутствии. В процессе исследовании проблемы коммутации в коллекторных стрелочных электродвигателях без дополнительных полюсов установлен следующий факт: коммутация тока в якорной секции представляет собой два разграниченных во времени апериодических процесса: а) процесса замыкания щеткой секции с быстрым спадом ее тока до нуля под действием суммарного сопротивления коммутируемого контура, а затем б) процесса ее размыкания, связанного с включением секции в другую параллельную ветвь с установлением в ней тока противоположного направления. В графическом виде этот процесс представлен на рис.5.

После длительного программного испытания нового электродвигателя с магнитоэлектрической системой возбуждения на 1,0 млн. переводов недействующей стрелки и более года эксплуатации в одном из действующих приводов на станции ЭЦ Приволжской ж.д. сделан вывод, что условия его коммутации улучшились. Это подтвердили лабораторные исследования: действием реакции якоря симметричность распределения магнитного поля не искажена, результирующее магнитное поле к краям главных полюсов не смещено, физическая нейтраль относительно геометрической также не смещена.


загрузка...