Причины, вызывающие искрение на коллекторе

Механические

1. Недостаточное нажатие на щетку.

2. Изменение формы коллектора (конусность, бочкообразность, овальность).

3. Загрязнение поверхности коллектора.

4. Выступание миканитовой прокладки над коллекторными пластинами.

5. Неплотное закрепление траверсы, пальцев, щеткодержателей.

6. Чрезмерный износ щеток.

7. Неправильно отрегулированный зазор между щеткодержателем и коллектором.

8. Излом пружины щеткодержателя.

9. Установлена щетка не той марки, что указана в паспорте машины.

10. После продорожки не снята фаска с коллекторных пластин.

11. Не удалены следы оплавлений коллектора.

12. Отпайка секций от петушков коллектора.

13. Перекос щетки в обойме щеткодержателя.

14. Обрыв медных шунтов от щетки.

15. Выкрашивание щеток и др.

Коммутационные

Создаются физическими процессами, происходящими в машине при переходе секций обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую.

При вращении якоря на щетку набегает пластина коллектора связанная с одной секцией обмотки якоря. I в которой имеет другое направление. Щетка снижает этот ток до 0 и меняет его направление.

Рисунок 1. Ток в секциях обмотки распределяется по двум направлениям и имеет некоторое установившееся значение j/2.

Рисунок 2. При на бегании пластины 1 на щетку часть обмотки между пластинами оказывается замкнутой накоротко. В результате чего ток в секции снижается, что вызывает появление ЭДС самоиндукции, которое препятствует уменьшению тока в коммутирующей секции и создает свой добавочный ток коммутации этот ток равен Jк=Е/Rщ.

Площадь касания пластины 2 и щетки уменьшается, основной рабочий ток течет через эту пластину, увеличивая плотность тока под сбегающим краем щетки. Так как прохождению тока через пластину 1 мешает ЭДС самоиндукции в результате при разрыве контакта между щеткой и пластиной 2 происходит искрение, которое при определенных условиях может закоротить все пластины. Что бы уменьшить Jк из формулы видно, что нужно уменьшить Е или увеличить Rщ

Rщ увеличивают путем:

- применение графитовых щеток имеющих большое переходное сопротивление;

- поверхность коллектора имеет оксидную пленку, возникающая после полировки коллектора войлоком (происходит окись меди при контакте с воздухом);

- дополнительно разрезают щетки, что бы ток коммутации полностью проходил сначала через одну половину щетки и далее по шунту через другую.

Для уменьшения Е в двигателе устанавливают дополнительные полюса, которые создают дополнительный магнитный поток направленный встречно наводимой реактивной ЕДС, что значительно уменьшает коммутацию ТЭД.

Потенциальные

Вызываются действием реакции якоря, вследствие чего увеличивается напряжение между соседними коллекторными пластинами.

При вращении якоря в магнитном поле главных полюсов магнитное поле якоря воздействует на магнитное поле главных полюсов, искажая его. Степень искажения основного магнитного поля главных полюсов магнитным полем якоря называется реакцией якоря (рис. 1.8, а, б).

Реакция якоря усиливает магнитный поток под одной половиной главного полюса и ослабляет его под другой половиной, при этом полный магнитный поток уменьшается и как бы поворачивается относительно оси полюсов на некоторый угол и физическая нейтраль (линии, перпендикулярные оси главных полюсов) смещается относительно геометрической нейтрали. При прохождении обмотками якоря мест, где индукция усилена реакцией якоря, в них будут индуктироваться ЭДС большего значения, в результате чего между соседними коллекторными пластинами будет повышаться напряжение, вызывая искрение щеток.

При увеличении тока в обмотках якоря двигателя реакция якоря возрастает; при уменьшении основного магнитного потока (главных полюсов), что происходит при включении ослабления поля, — реакция якоря также возрастает. Чем больше реакция якоря, тем хуже качество работы двигателя, т. е. хуже коммутация.

Для уменьшения реакции якоря применяют компенсационную обмотку, создающую свой магнитный поток выравнивающий основной магнитный поток под всем краем полюса. Дополнительно применяют уравнительные соединения, т.е. при помощи проводников соединяют коллекторные пластины, которые должны иметь одинаковое напряжение. При возникновении разности напряжения на пластинах уравнительный ток будет протекать не через коллектор, а по уравнителю, тем самым уменьшая искрение под щетками.

Электрическое торможение

Электрическое торможение возможно благодаря тому, что электрическая машина может работать как двигателем, так и генератором. Чтобы осуществить торможение, тяговые двигатели переводят в генераторный режим. Получающийся при этом генераторный (тормозной) момент стремится задержать вращение колесных пар, чем и достигается эффект торможения.

Энергия, вырабатываемая тяговыми двигателями при электрическом торможении, может быть погашена в резисторах либо возвращена обратно в контактную сеть. Первый вид электрического торможения называют реостатным, а второй — рекуперативным.

Реостатное торможение

На электровозах переменного тока ВЛ80С(Т) применяют реостатное торможение с независимым возбуждением.

Обмотки якорей всех ТЭД подключаются к БТС (блоки тормозных сопротивлений). Обмотки возбуждения получают питание от обмоток тягового трансформатора через выпрямительную установку возбуждения ВУВ. Для одинаковой загрузки всех ТЭД электровоза их обмотки возбуждения соединяют последовательно друг с другом в результате чего ток протекающий по обмоткам возбуждения всех ТЭД равен.

В результате такого соединения создаваемый магнитный поток одинаков у всех ТЭД.

Тормозная сила регулируется путем изменения тока возбуждения ТЭД – чем больше ток тем больше тормозная сила.

Недостатком такой системы электрического торможения является зависимость от наличия напряжения в контактной сети, сложность схемы, и истощение электрического тормоза в зоне низких скоростей (при снижении частоты вращения якоря снижается значение наводимой ЭДС и тока).

Рекомендуется: при скорости ниже 15 КМ/Ч перейти на пневматическое торможение.

Рекуперативное торможение

На электровозах переменного тока ВЛ80Р, ЭП1, 2ЭС5К(3ЭС5К) применяют рекуперативное торможение с независимым возбуждением. Для осуществления данного вида торможения необходимо, что бы напряжение вырабатываемое ТЭД в режиме генератора было выше напряжения контактрой сети, для этого необходимо чтобы на участке находился потребитель т.е электровоз идущий на подъем. В Противном случае:

На электровозе переменного тока произойдет «опрокидывание» инвертора, а на электровозе постоянного тока двигатели перейдут

Начнут работать в режиме контротока.

Преимуществами рекуперативного торможения являются: отдача электрической энергии в контактную сеть т.е. ее экономия, отсутствует истощение электрического тормоза в зоне низких скоростей.