2tom172

5. MASZYNY ELEKTRYCZNE 346

komutatorze i uszkodzić maszynę. Skutecznym sposobem przeciwdziałania temu zjawisku — zwłaszcza w prądnicach obcowzbudnych — jest szybkie odwzbudzenie maszyny, nazywane także gaszeniem pola magnetycznego. Schemat układu do gaszenia pola przedstawiono na rys. 5.85.

Po rozwarciu wyłączników W prąd wzbudzenia maleje do zera już po czasie t * ln2T_0/ « 0,7 T_0/. '

5.5.4. Komutacja i zestyk ślizgowy

Komutacją nazywa się ciągły proces, który polega na cyklicznym przełączaniu cewek uzwojenia twornika do kolejnych gałęzi równoległych w tym uzwojeniu i na okresowych zmianach kierunku prądu w kolejnych cewkach. W znaczeniu szerszym, pod tym pojęciem rozumie się zespół złożonych procesów fizycznych i chemicznych występujących między szczotką a komutatorem w normalnych i awaryjnych stanach pracy maszyny.

Komutacja ma duży wpływ na właściwości użytkowe maszyny, w' tym także na jej trwałość i niezawodność. W niektórych okolicznościach zastosowanie maszyny prądu stałego ze względu na komutację jest ograniczone, a nawet niedopuszczalne. Stopień iskrzenia pod szczotkami, występowanie łuku elektrycznego, straty mocy w zestyku ślizgowym, nagrzewanie się oraz ścieranie jego elementów zależą od tego, jak maszyna została zaprojektowana i wykonana, a także od tego, jak i w jakich warunkach jest eksploatowana.

5.5.4.I. Ustawienie szczotek na komutatorze

Dla zapewnienia dobrej komutaqi wszystkie szczotki maszyny powinny być ustawione w strefach neutralnych (obojętnych). Jeżeli komutacja jest niezadowalająca, to przede wszystkim należy sprawdzić ustawienie szczotek na obwodzie komutatora oraz (w maszynach o przestawnym podzespole szczotkowym) skorygować ich położenie. Do zgrubnego ustawienia szczotek w prądnicy można posłużyć się pomiarem napięcia na zaciskach twornika przy biegu jałowym — ustawiając szczotki tak, żeby napięcie było jak najwyższe. W silniku natomiast należy szczotki ustawić w położeniu, przy którym uzyskuje się taką samą wartość prędkości obrotowej nie obciążonego silnika podczas wirowania w obu kierunkach (przy takim samym napięciu twornika oraz prądzie wzbudzenia).

Rys. 5.86. Schemat połączeń elementów przy sprawdzaniu ustawienia szczotek w strefie neutralnej

Najdokładniej można ustawić szczotki w maszynie za pomocą mili woltomierza o dużej rezystancji lub galwanometru z zerem pośrodku skali, załączanego kolejno do sąsiednich różnobiegunowych sworzni szczotkowych (rys. 5.86). W obwód uzwojenia wzbudzenia cyklicznie włącza się i wyłącza źródło prądu stałego, np. akumulator o napięciu do 6 V. Twornik jest nieruchomy, szczotki zaś przesuwa się w położenie, przy którym odchylenie galwanometru podczas stanów nieustalonych jest najmniejsze. Jeżeli nic uzyskuje się praktycznie zerowego odchylenia galwanometru na wszystkich parach szczotek, a np. tylko na jednej parze, to należy sprawdzić zamocowanie trzymadeł szczotkowych oraz luzy szczotek w gniazdach trzymadeł. Odległość wszystkich trzymadeł od powierzchni ślizgowej komutatora powinna być jednakowa — równa 1-^2 mm w maszynach o napięciu do 600 V oraz 2-^4 mm w maszynach o napięciu do 3000 V. Luz szczotek powinien być praktycznie jednakowy (p. 5.1.12). Sposób zamocowania trzymadeł szczotkowych do sworzni powinien zapewniać dokładne równomierne rozmieszczenie szczotek na obwodzie komutatora.

W celu poprawienia komutacji maszyny bez biegunów komutacyjnych, przeznaczonej tylko do jednego kierunku wirowania, szczotki mogą być nieznacznie (np. o część wycinka komutatora) przesunięte względem strefy neutralnej:

—    w silnikach — w kierunku przeciwnym do kierunku wirowania;

—    w prądnicach — w kierunku zgodnym z kierunkiem wirowania.

W celu zapewnienia w przybliżeniu równomiernego ścierania się powierzchni ślizgowej komutatora jest wskazane odpowiednie rozmieszczenie szczotek w kierunku osiowym maszyny [5.2].

5.5.4.2. Sprawdzenie połączenia uzwojenia biegunów komutacyjnych

Szczególnie zła komutacja występuje w maszynie z błędnie połączonym uzwojeniem biegunów komutacyjnych, np. na skutek niewłaściwego oznaczenia zacisków uzwojenia twornika lub uzwojenia biegunów komutacyjnych (p. 5.5.5).

Jedna z najprostszych metod sprawdzenia poprawności połączenia uzwojenia biegunów komutacyjnych z uzwojeniem twornika polega na zasilaniu napięciem okresowo zmiennym obwodu przy dwóch możliwych szeregowych połączeniach obu uzwojeń (rys. 5.87a). Połączenie, przy którym prąd pobierany z sieci jest większy, jest prawidłowe.

b)

a I

—o — o

la 4 IaN

Rys. 5.87. Schemat połączeń elementów przy sprawdzaniu poprawności połączenia uzwojenia biegunów komutacyjnych za pomocą: a) napięcia przemiennego; b) prądu stałego

Jeżeli rozłączenie obu uzwojeń jest kłopotliwe, a możliwa jest zmiana położenia podzespołu szczotkowego na obwodzie komutatora, to poprawność połączenia można sprawdzić zasilając prądem stałym oba uzwojenia połączone szeregowo (rys. 5.87b). Uzwojenie biegunów komutacyjnych jest połączone prawidłowo, jeżeli wirnik wykaże tendencję do ruchu w tym samym kierunku, w którym obraca się szczotki (niezależnie od biegunowości napięcia zasilającego).

5.5.4.3. Dobór szczotek

Gatunek szczotek jest określony przez wytwórcę maszyny elektrycznej i tego zalecenia należy bezwzględnie przestrzegać. Najczęściej stosowane gatunki szczotek podano w tabl. 5.21. Wymiary szczotki mają także duży wpływ na komutację.

Okres komutacji jednej cewki jest wyrażony wzorem

T_c =

Ił

^vc

60 t_B nnd_c

(5.121)

przy czym: t_B — wymiar szczotki styczny do powierzchni ślizgowej (tangencjalny); v_c— prędkość obwodowa na powierzchni ślizgowej komutatora; n — prędkość obrotowa, obr/min: d_c — średnica komutatora.