Ошибки в устройстве заземления Неправильные РБ-проводники

1. заземлитель малого сечения

2. не подготовленная поверхность а как следствие плохой контакт между корпусом оборудования и корпусом судна

Объединение рабочего нуля и РБ-проводника

Другим часто встречающимся нарушением является объединение рабочего нуля и РЕ-проводника за точкой их разделения (если она есть) по ходу распределения энергии. Такое нарушение может привести к появлению довольно значительных токов по РЕ-проводнику (который не должен быть токонесущими в нормальном состоянии), (для судов с изолированной нейтралью - 3 Ф + N + РЕ)

Крайне опасным является следующий способ "создания" PE-проводника: прямо в розетке определяется рабочий нулевой проводник и ставится перемычка между ним и PE-контактом розетки. Таким образом, PE-проводник нагрузки, подключенной к этой розетке, оказывается соединенным с рабочим нулем.

Опасность данной схемы в том, что на заземляющем контакте розетки, а следовательно, и на корпусе подключенного прибора появится фазный потенциал, при выполнении любого из следующих условий:

- Разрыв (рассоединение, перегорание и т.д.) нулевого проводника на участке между розеткой и щитом (а также далее, вплоть до точки заземления PEN-проводника);

- Перестановка местами фазного и нулевого (фазный вместо нулевого и наоборот) проводников, идущих к этой розетке.

Защитная функция заземления

Защитное действие заземления основано на двух принципах:

- Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим предметом и другими проводящими предметами, имеющими естественное заземление.

- Отвод тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом.

Работа заземления при неисправностях электрооборудования Типичный случай неисправности электрооборудования — попадание фазного напряжения на металлический корпус прибора вследствие нарушения изоляции. В зависимости от того, какие защитные мероприятия реализованы, возможны следующие варианты:

- Корпус не заземлен (наиболее опасный вариант). Корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом и это никак не будет обнаружено. Прикосновение к такому неисправному прибору может быть смертельно опасным.

- Корпус заземлен. Если ток утечки по цепи фаза-корпус-заземлитель достаточно велик (превышает порог срабатывания предохранителя, защищающего эту цепь), то предохранитель сработает и отключит цепь. Данный вариант недостаточно безопасен, так как при высоком сопротивлении заземлителя и больших номиналах предохранителей потенциал на заземленном проводнике может достигать довольно значительных величин. Например, при сопротивлении заземлителя 4 Ом и предохранителе номиналом 25 А потенциал может достигать 100 вольт.

Типы заземления TN-C

Система TN-C (фр. Terre-Neutre-Combine) предложена немецким концерном АЭГ (AEG, Allgemeine Elektricitats-Gesellschaft) в 1913 году. Рабочий ноль и РЕ-проводник (Protection Earth) в этой системе совмещены в один провод. Самым большим недостатком было образование линейного напряжения (в 1,732 раза выше фазного) на корпусах электроустановок при аварийном обрыве нуля.

Несмотря на это, на сегодняшний день можно встретить данную систему заземления в постройках стран бывшего СССР.

TN-S

На замену условно опасной системы TN-C в 1930-х была разработана система TN-S (фр. Terre-Neutre-Separe), рабочий и защитный ноль в которой разделялись прямо на подстанции, а заземлитель представлял собой довольно сложную конструкцию металлической арматуры.

Таким образом, при обрыве рабочего нуля в середине линии, корпуса электроустановок не получали линейного напряжения. Позже такая система заземления позволила разработать дифференциальные автоматы и срабатывающие на утечку тока автоматы, способные почувствовать незначительный ток. Их работа и по сей день основывается на законах Киргхофа, согласно которым текущий по фазному проводу ток должен быть численно равным текущему по рабочему нулю току.

Также можно наблюдать систему TN-C-S, где разделений нулей происходит в середине линии, однако в случае обрыва нулевого провода до точки разделения корпуса окажутся под линейным напряжением, что будет представлять угрозу для жизни при касании.

ТРАНСФОРМАТОРЫ

Трансформатор представляет собой электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования напряжений переменного тока при одной и той же частоте. Передача электрической энергии от одной обмотки трансформатора к другой осуществляется с помощью магнитного поля. Для усиления электромагнитной связи обмотки обычно располагаются на магнитопроводе, набранном из листов электротехнической стали.

Обмотка трансформатора, к которой подводится электрическая энергия переменного тока, называется первичной. Обмотка, от которой энергия отводится, - вторичной.

Мощность, ток, напряжение, сопротивление и т. п., относящиеся к первичной обмотке, называются первичными. Аналогичные величины, относящиеся ко вторичной обмотке, -вторичными. Обмотка трансформатора, подключенная к сети с более высоким напряжением, считается обмоткой высшего напряжения ( ВН ). Если она является первичной, трансформатор будет понижающим. При подключении первичной обмотки к сети с меньшим напряжением она называется обмоткой низшего напряжения (НН). Трансформатор при этом является повышающим. В зависимости от числа обмоток различают трансформаторы - двухобмоточные, трехобмоточные и многообмоточные; в зависимости от рода тока - однофазные, трехфазные и многофазные.

По назначению судовые трансформаторы подразделяются на силовые, служащие для передачи и распределения электроэнергии; силовые специального назначения, например, используемые в различного рода выпрямительных установках, сварочные и т. п.; осветительные; измерительные. Обмотки трансформаторов могут иметь воздушное или масляное охлаждение.

В зависимости от этого различают трансформаторы сухие или масляные. В масляном магнитопровод вместе с обмотками находится в баке, заполненном маслом. На судах, как правило, применяются сухие трансформаторы с воздушным охлаждением.

Величины, характеризующие работу трансформатора в условиях, на которые он рассчитан, называются номинальными и указываются на щитке

УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРА

Основные элементы трансформатора: магнитная система (магнитопровод), обмотки, бак или кожух и зажимы. Магнитопровод образует магнитную цепь трансформатора. Для уменьшения потерь он набирается из изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,35 или

0,5 мм. По конструктивному исполнению магнитной системы различают стержневые и броневые трансформаторы. В стержневом на вертикальных частях магнитопровода - стержнях

- находятся обмотки, которые их охватывают. Горизонтальные части магнитопровода - ярма -служат для создания замкнутой магнитной цепи.

В броневом трансформаторе обмотки частично закрываются («бронируются») магнитной системой. Это дает увеличение коэффициента электромагнитной связи между ними, но усложняет конструкцию трансформатора. Обмотки выполняются в виде цилиндрических катушек из медных проводников круглого или прямоугольного сечения. В качестве изоляции проводов масляных трансформаторов используется эмаль, хлопчатобумажная пряжа, кабельная бумага. В сухих трансформаторах применяются провода с изоляцией из стекловолокна. По способу расположения обмоток ВН и НН различают трансформаторы с концентрическими и чередующимися обмотками. Чередующиеся более трудоемки в изготовлении и менее устойчивы при коротких замыканиях. Наиболее распространенным типом силового трансформатора является стержневой с концентрическими обмотками.

Рис 1.

Рис 2. Трансформатор тока

Принцип действия трансформатора основан на явлении взаимоиндукции. Если к первичной обмотке подвести переменный ток с напряжением U1, то проходящий по ней ток I 1 создает в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток Ф, который, пересекая витки первичной обмотки, наведет в ней э. д. с. самоиндукции Е1, а в витках вторичной обмотки - э. д. с. взаимоиндукции Е2. Ввиду того, что магнитный поток одинаков, в каждом витке первичной и вторичной обмоток индуктируется одинаковая по величине э. д. с. Следовательно,

э. д. с. первичной обмотки будет равна El = ewl, а вторичной - Е2 = ew2.

Е1/Е2 = wl/w2 = к, где к - коэффициент трансформации, то есть отношение подведенного напряжения к полученному, или отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной.

Для повышающих трансформаторов к< 1, для понижающих к> 1, для разъединительных к= 1. Разъединительные трансформаторы служат для питания специальных колонок, устанавливаемых на причалах портов, судоремонтных заводов и в доках, от которых получают электроэнергию суда. В береговых сетях переменного тока преимущественно применяется трехфазная система с заземленной нейтралью, а на судах нулевая точка обмоток генераторов от корпуса судна изолирована. Поэтому при подключении судовой электростанции к береговой сети необходимо корпус судна надежно заземлять, чтобы исключить его электрокоррозию. Однако в данном случае повышается опасность поражения электрическим током обслуживающего персонала. Этого можно избежать, установив разделительные трансформаторы, исключающие электрическую связь между судовой и береговой энергосистемами.

Токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны их напряжениям.

По конструкции трансформаторы разделяются на броневые и стержневые. Их охлаждение бывает воздушное и масляное. На судах, согласно требованиям техники безопасности, применяются трансформаторы только с воздушным охлаждением. По количеству фаз трансформаторы бывают одно-, трех-, и многофазные, по числу обмоток - двух - и многообмоточные, а также с обмотками, которые имеют специальные ответвления.

По назначению они подразделяются на силовые, специальные и автотрансформаторы.

ТРЕХФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ Трехфазный трансформатор представляет собой три однофазных трансформатора, соединенных звездой или треугольником. Поэтому все процессы, происходящие в однофазном трансформаторе, аналогичны для трехфазного. Он состоит из трехстержневого сердечника, на каждом стержне которого располагаются первичная и вторичная обмотки одной фазы. Начало обмотки высшего напряжения обозначается буквами А, В, С, а концы - X, Y, Z. Начало обмоток низшего напряжения - буквами а, в, с, а концы - х, у, z. Стандартизованы следующие соединения обмоток трехфазных трансформаторов: (рис. 2.1):

а) звезда - звезда с выведенной нулевой точкой;

б) звезда - треугольник;

в) звезда с выведенной нулевой точкой - треугольник.

Цифра указывает группу соединений, которая определяет, на какой угол сдвинуто линейное низшее напряжение относительно линейного высшего по часовой стрелке. Так, цифра 12 показывает, что сдвиг равен - 360°, или нулю, а цифра 11 - сдвиг 330°, в связи с тем, что за единицу принят угол 30°.

Для потребителя энергии эти сдвиги не имеют значения. Они необходимы только для определения возможности включения трансформаторов на параллельную работу.

Рис. 3 авто трансформатор (понижающий - повышающий)

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ Измерительные трансформаторы подразделяются на трансформаторы напряжения и тока. Они служат для расширения пределов измерения приборов в цепях переменного тока, а в высоковольтных сетях, кроме того, обеспечивают безопасность обслуживания измерительных приборов, так как отделяют их от высокого напряжения.

Номинальное вторичное напряжение трансформаторов напряжения - 100 В, а судовых - 127 В, поэтому и приборы должны рассчитываться на это напряжение. Номинальный вторичный ток трансформаторов тока - 5 А, а у судовых может быть 1 А. Во вторичных цепях трансформаторов тока предохранители не ставятся, так как при их перегорании магнитный поток трансформатора и э.д.с. вторичной разомкнутой обмотки возрастут до опасных значений; возможен пробой изоляции обмотки, перегрев сердечника и поражение током обслуживающего персонала. Если измерительные трансформаторы включаются в цепь высокого напряжения, их вторичные обмотки и корпуса заземляются.

Шкала вольтметра, предназначенного для работы только с данным трансформатором напряжения, градуируется непосредственно в значениях высокого напряжения.

Сила тока I1 в измеряемой цепи равна произведению тока I2 в цепи вторичной обмотки трансформатора тока на коэффициент трансформации тока:

I1 = I2 X 1/к.

Если амперметр предназначен для работы только с данным трансформатором тока, то шкала градуируется непосредственно в значениях измеряемого тока.

СВАРОЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Сварочные трансформаторы применяются для дуговой сварки переменным однофазным током. Внешняя характеристика их - круто падающая. Напряжение на вторичной обмотке колеблется в пределах 30 - 70 в. Они питают дугу через реактивное сопротивление - реактор. Величину тока можно регулировать с помощью изменения воздушного зазора магнитопровода реактора, значение которого может достигать 2500 А.

На судах применяются следующие трансформаторы с воздушным охлаждением: ОСО (однофазный сухой открытый); ОСВ ( однофазный сухой водозащищенный); ОСЗ (однофазный сухой брызгозащищенный); ТСВ (трехфазный сухой водозащищенный); ТСЗ(трехфазный сухой брызгозащищенный); ОСБВ (однофазный сухой броневой водозащищенный).

Фазировка обычно производится на заводе при постройке судна. Однако бывают случаи во время ремонта или замены вышедшего из строя трансформатора выводные концы трансформатора могут быть с другой очередностью фаз. В этом случае включение трансформаторов в параллель будет не возможно. Для решения этой проблемы существует операция фазировки трансформаторов.

Фазировка трансформаторов для включения их на параллельную работу.

Фазировка трансформаторов проводится для включения их на параллельную работу.

Условия параллельной работы трансформаторов:

1. - группы соединений обмоток трансформаторов должны быть одинаковы;

2. - равенство коэффициентов трансформации линейных напряжений на холостом ходу;

3. - равенство напряжений короткого замыкания. Фазировка трансформаторов это проверка совпадения фаз вторичных напряжений у двух трансформаторов, включаемых на параллельную работу.

Как выполнить фазировку трансформаторов

Как правило фазировка выполняется на низшем напряжении трансформаторов. На обмотках напряжением до 1000 В фазировка проводится вольтметром на соответствующее напряжение. Для получения замкнутого электрического контура при выполнении измерений, фазируемые обмотки следует предварительно соединить в одной точке, у обмоток с заземленной нейтралью такой точкой является соединение нейтралей через землю.

У обмоток с изолированной нейтралью перед фазировкой соединяют любые два вывода фазируемых обмоток.

При фазировке трансформаторов с заземленными нейтралями, смотрите рисунок а - измеряют напряжение между выводом а1 и тремя выводами а2, b2, с2, затем между выводом b1 и этими же тремя выводами, и наконец между cl и всё теми лее тремя выводами.

Схемы фазировки трансформаторов для включения их на параллельную работу При фазировке трансформаторов без заземленных нейтралей, смотрите рисунок б, последовательно ставят перемычку снача\а между выводами а2 - а1 и измеряют напряжение между выводами b2-b1 и с2 - cl, затем ставят перемычку между выводами b2-b1 и замеряют напряжение между выводами а2-а1ис2-с1,и наконец ставят перемычку между выводами с2

- cl и замеряют напряжение между выводами а2-а1 и b2 - b1.

Для параллельной работы трансформаторов соединяются те выводы между которыми нет напряжения.

Прочитав в статье В. Гущина (альманах № 3 за 1999 год) "О пользе понижающего трансформатора", я не могу согласиться с автором статьи, который утверждает, что "умельцы им (понижающим трансформатором) почти не пользуются. Еще как пользуются! Лично я знаком с двумя мастерами, которые с успехом освоили "способности" понижающего трансформатора (ПТ). Поэтому мне хочется познакомить читателей альманаха с устройством и возможностями моей конструкции ПТ. В одной из предыдущих статей я уже упоминал о стремлении делать свой инструмент и другие полезные приспособления максимально универсальными. Одним из таких приспособлений является ПТ, область применения которого, на мой взгляд, просто не ограничена.

Мой вариант ПТ прост, принципиальная схема (рис.), можно сказать, классическая. Конструктивно схема выполнена на основе имеющихся в наличии частей и деталей. ПТ включает в себя:

• собственно понижающий трансформатор;

• автотрансформатор;

• выпрямительный мост с конденсатором;

• соединительные разъемы.

Принципиальная электрическая схема ПТ.

Понижающий трансформатор самодельный. Изготовлен из силового (сетевого) трансформатора от телевизора "Электрон 714" мощностью 300 Вт. Все вторичные обмотки у трансформатора удалены, а на их месте сформирована одна понижающая обмотка из провода ПЭВ-2 диаметром 2,5 мм. Между слоями провода проложена обыкновенная бумага. Не рекомендую применять изоляцию типа лакоткани, изоленты и пр. Хотя напряжение на обмотке небольшое, зато токи достаточные, а обмотка должна "дышать". При включении готового трансформатора в сеть 220 В на вторичной обмотке на "холостом ходу" получилось 48 В.

Автотрансформатор готовый (ЛАТР-2) на 2А. Весь смысл данной конструкции состоит в том, что понижающий трансформатор можно включать в сеть 220 В через автотрансформатор, позволяющий получить на выходе ПТ напряжение от 0 до 48 В при силе тока до 10 А и более (что необходимо, например, при кратковременной сварке). Естественно, верхний предел тока ограничен возможностями составных частей моего ПТ. Так, ЛАТР-2 рассчитан на нагрузку 440 Вт, понижающий трансформатор - на 300 Вт, однако при снижении напряжения до 10... 15 В удается получить во второй обмотке ток до 25...30 А.

Я уже упоминал об умельцах, имеющих у себя на вооружении ПТ. Один из них включил понижающий трансформатор в сеть через автотрансформатор, предназначенный для регулирования напряжения сети для телевизора, второй, в виду отсутствия автотрансформаторов, сформировал вторичную обмотку с отводами, что, естественно, осуществить сложнее.

На выходе моего ПТ (через дополнительный разъем) подключен мост из диодов Д305 с конденсатором емкостью 200 мкФ на 100 В. Диоды подойдут типа Д302...Д304; Д234; КД203; КД213 и др. Конденсатор ставят емкостью до 500 мкФ. При работе с постоянным токами порядка 10 А диоды необходимо поставить на плоские или П-образные радиаторы из алюминия или его сплавов. Конструктивно все составные части ПТ закреплены на основании из 8-миллимитровой фанеры, предусмотрена возможность вентиляции всех частей ПТ. Подробное размещение и крепление составных частей я не описываю, так как у каждого мастера свои возможности при изготовлении ПТ, разные комплектующие, неодинаковые навыки и опыт, свои представления о дизайне.

Рис. 4.1 Принцип действия синхронного генератора

В настоящее время электрическая энергия переменного тока в основном вырабатывается с помощью трехфазных синхронных генераторов.

Принцип действия синхронного генератора основан на использовании явления электромагнитной индукции. На рис. 4.1 показана простейшая трехфазная обмотка, состоящая из трех катушек, сдвинутых на 120°, и помещенная на роторе. Эти три катушки соединяются звездой или треугольником и подключаются к трем контактным кольцам, изолированным от вала машины и друг от друга. При вращении ротора в магнитном поле неподвижных полюсов в катушках индуцируются переменные во времени ЭДС, равные по амплитуде и сдвинутые по фазе на 2/3. Частота / ЭДС, индуктируемой в обмотках якоря (якорем называется часть машины, в которой происходит процесс преобразования энергии, т. е. индуцируется ЭДС), зависит от скорости вращения якоря п и числа пар полюсов р: f=рп/60.

В синхронных генераторах магнитное поле создается обмоткой возбуждения, по которой течет постоянный ток. Обмотка якоря выполняется распределенной и с укороченным шагом (для уменьшения высших гармонических в кривой ЭДС). Нагрузка подключается с помощью неподвижных щеток, которые накладываются на контактные кольца. Синхронные генераторы выполняются с обмоткой якоря на роторе только при сравнительно небольшой мощности (до 15 кВА) и невысокого напряжения (до 380/220 В). Недостатком генераторов такой конструкции является наличие скользящего контакта в цепи большой мощности. Современные синхронные генераторы изготовляются на высокое линейное напряжение до 16 кВ (иногда и выше), при котором изоляция контактных колец и щеток весьма сложна. Для устранения этого недостатка обмотка якоря помещается на неподвижной части (на статоре), а полюсная система с обмоткой возбуждения — на вращающейся части машины.

Обмотка возбуждения получает питание через контактные кольца. В этом случае скользящий контакт находится в цепи небольшой мощности и напряжение в цепи обмотки возбуждения невелико (не более 500 В). Обычно обмотки возбуждения получают энергию от возбудителя, т. е. генератора постоянного тока параллельного возбуждения, находящегося на одном валу с рабочей машиной. Мощность возбудителя составляет малую величину (1-5% мощности синхронной машины). При небольшой мощности широко используется питание обмоток возбуждения синхронных машин от обмоток якоря через выпрямители. За время запуска генератора с таким возбуждением при вращении ротора магнитные линии потока остаточного намагничивания пересекают проводники обмотки якоря и индуцируют в них ЭДС. Вызванный этой ЭДС ток выпрямителем преобразуется в постоянный и протекает через обмотку возбуждения. Вследствие этого магнитное поле генератора и его возбуждение усаливаются до номинальных величии. Статор синхронной машины имеет такое же устройство, как и статор асинхронной машины. В зависимости от устройства ротора различают две конструкции синхронных машин: с явно выраженными и с неявно выраженными полюсами.

Рис. 4.2. Устройство ротора синхронного генератора с полюсами а) явно выраженными: б) с неявно выраженными

В машинах с относительно малой скоростью вращения роторы выполняются с явно выраженными полюсами. На роторе (рис. 4.2а) равномерно помещаются явно выраженные полюса, состоящие из полюсного сердечника 1, на котором помещается катушка обмотки возбуждения 3, удерживаемая полюсным наконечником 2. Такое устройство ротора облегчает выполнение обмотки возбуждения, но при большой скорости вращения не может быть использовано, так как не обеспечивает нужной механической прочности.

Поэтому при большой скорости вращения (выше 1000 об/м) роторы выполняют с неявно выраженными полюсами (рис. 4.26). Такой ротор выполнен в виде цилиндра, на части поверхности, которого имеются пазы. В пазах укладываются проводники обмотки возбуждения, после чего эти пазы заклиниваются и лобовые соединения обмотки возбуждения стягиваются стальными бандажами.

В зависимости от рода первичного двигателя, которым приводится во вращение синхронный генератор, последний называется гидрогенератором (первичный двигатель — гидравлическая турбина) или турбогенератором (первичный двигатель — паровая турбина).

Гидрогенераторы — обычно тихоходные явнополюсные машины с большим числом полюсов, выполняемые с вертикальным расположением вала.

Турбогенераторы — обычно тихоходные неявнополюсные машины, выполняемые в настоящее время с двумя полюсами. Ротор современного турбогенератора выполняется из цельной стальной поковки. На части поверхности ротора вырезаются пазы для размещения обмотки возбуждения.

Синхронный и асинхронный генератор

Электрические машины переменного тока.

Синхронные двигатели.

Конструкция, принцип действия.

В отличие от асинхронного двигателя частота вращения синхронного двигателя

постоянная при различных нагрузках. Синхронные двигатели находят применение для привода

машин постоянной скорости (насосы, компресоры, вентиляторы).

В статоре синхронного электродвигателя размещается обмотка, подключаемая к сети трехфазного тока и образующая вращающееся магнитное поле. Ротор двигателя состоит из сердечника с обмоткой возбуждения. Обмотка возбуждения через контактные кольца подкмочается к источнику постоянного тока. Ток обмотки возбуждения создает магнитное поле, намагничивающее ротор.

Роторы синхронных машин могут быть явнополюсными (с явновыраженными полюсами) и неявнополюсными (с неявновыраженными полюсами). На рис. 12.10а изображен сердечник 1 явнополюсного ротора с выступающими полюсами. На полюсах размещены катушки возбуждения 2. На рисунке 12.106 изображен неявнополюсной ротор, представляющий собой ферромагнитный цилиндр 1. На поверхности ротора в осевом направлении фрезеруют пазы, в которые укладывают обмотку возбуждения 2.

Рис. 12.10

Рассмотрим принцип работы синхронного двигателя на модели (рис. 12.11).

Рис. 12.11

Вращающееся магнитное поле статора представим в виде магнита 1. Намагниченный ротор изобразим в виде магнита 2. Повернем магнит 1 на угол. Северный магнитный полюс магнита 1 притянет южный полюс магнита 2, а южный полюс магнита 1 - северный полюс магнита 2. Магнит 2 повернется на такой же угол. Будем вращать магнит 1. Магнит 2 будет вращаться вместе с магнитом 1, причем частоты вращения обоих магнитов будут одинаковыми, синхронными, п2 = nl.

Синхронный двигатель, на роторе которого отсутствует обмотка возбуждения, называется синхронным реактивным двигателем.

Ротор синхронного реактивного двигателя изготавливается из ферромагнитного материала и должен иметь явновыраженные полюсы. Вращающееся магнитное поле статора намагничивает ротор. Явнополюсный ротор имеет неодинаковые магнитные сопротивления по продольной и поперечной осям полюса. Силовые линии магнитного П0х\я статора изгибаются, стремясь пройти по пути с меньшим магнитным сопротивлением. Деформация магнитного поля вызовет, вследствие упругих свойств силовых линий, реактивный момент, вращающий ротор синхронно с полем статора.

Если к вращающемуся ротору приложить тормозной момент, ось магнитного поля ротора повернется на угол относительно оси магнитного поля статора. С увеличением нагрузки этот угол возрастает. Если нагрузка превысит некоторое допустимое значение, двигатель остановится, выпадет из синхронизма. У синхронных двигателей отсутствует пусковой момент. Это объясняется тем, что электромагнитный вращающий момент, воздействующий на неподвижный ротор, меняет свое направление два раза за период Т переменного тока. Из-за своей инерционности, ротор не успевает тронуться с места и развить необходимое число оборотов.

В настоящее время применяется асинхронный пуск синхронного двигателя. В пазах полюсов ротора укладывается дополнительная короткозамкнутая обмотка.

Вращающее магнитное по*\е статора индуктирует в короткозамкнутой пусковой обмотке вихревые токи. При взаимодействии этих токов с магнитным полем статора образуется асинхронный электромагнитный момент, приводящий ротор во вращение. Когда частота вращения ротора приближается к частоте вращения статорного поля, двигате/иь втягивается в синхронизм и вращается с синхронной скоростью. Короткозамкнутая обмотка не перемещается относительно поля, вихревые токи в ней не индуктируются, асинхронный пусковой момент становится равным нулю.

В основе конструкции электрического двигателя лежит эффект, обнаруженный Майклом Фарадеем в 1821 году: что взаимодействие электрического тока и магнита может вызывать непрерывное вращение. Один из первых двигателей, нашедших практическое применение, был двигатель Бориса Семеновича Якоби (1801 -1874), , приводивший в движение катер с 12 пассажирами на борту. Однако для широкого использования электродвигателя необходим был источник дешевой электроэнергии — электромагнитный генератор.

Принцип работы электродвигателя очень прост: вращение вызывается силами магнитного притяжения и отталкивания, действующими между полюсами подвижного электромагнита (ротора) и соответствующими полюсами внешнего магнитного поля, создаваемого неподвижным электромагнитом (или постоянным магнитом) — статором. Сложность заключается в том, чтобы добиться непрерывного вращения двигателя. А для этого надо сделать так, чтобы полюс подвижного электромагнита, притянувшись к противоположному полюсу статора, автоматически менялся на противоположный — тогда ротор не замрет на месте, а повернется дальше — по инерции и под действием возникшего в этот момент отталкивания.

Для автоматического переключения полюсов ротора служит коллектор. Он представляет собой пару закрепленных на валу ротора пластин, к которым подключены обмотки ротора. Ток на эти пластины подается через токоснимающие контакты (щетки). При повороте ротора на 180° пластины меняются местами — это автоматически меняет направление тока и, следовательно, полюсы подвижного электромагнита. Так как одноименные полюсы взаимно отталкиваются, катушка продолжает вращаться, а ее полюсы притягиваются к соответствующим полюсам на другой стороне магнита.

Вращающаяся часть электрической машины называется ротором (или якорем), а неподвижная -статором. В простом электродвигателе постоянного тока блок катушки служит ротором, а постоянный магнит - статором.

В некоторых двигателях для создания магнитного поля вместо постоянного магнита служит электромагнит. Витки проволоки такого электромагнита называются обмоткой возбуждения.

Щётки

1 КЛАССИФИКАЦИЯ

В зависимости от применяемых материалов и особенностей технологического процесса изготовления щётки разделяются на группы: электрографитированные, металлографитные и угольнографитные. Технические характеристики марок электрощёток приведены в таблицах.

2 КОНСТРУКЦИЯ

В зависимости от взаимной ориентировки граней и схемы расположения токоведущих проводов щётки изготавливаются следующих типов (табл. 1. и 2.).

Таблица 1

Наименование и характеристика щёток (Область применения
Прямоутопьные и с верхним скосом	Дг и радиальных щёткодержателей с пружинами различного испол нения
Прямоугольные с пазом на верхней говерхности	Цпя радиальных щёткодержателей с плоской ленточной пружиной
Прямоугольные с головкой на верхней поверхности	Цпя радиальных щёткодержателей со спиральной проволочной пружиной
Соскошенными контактной и верхней поверхностями	Цпя реактивных щёткодержателей
Сложной конфигурации	Цля щёткодержателей автотракторного электрооборудования

Таблица 2. Типы конструкций выпускаемых щёток

Обозначения размеров щеток должны соответствовать указанным на чертеже и записываются:

t х а х r - для одинарных щёток

(2 х t / 2) х а х r для разрезных щёток, где

t- тангенциальный размер

а- аксиальный размер

r- радиальный размер

3 ТОКОВЕДУЩИЕ ПРОВОДА

Щётки для электрических машин изготавливаются с токоведущим проводом и без него. Применяется провод марки ПЩ - неизолированный, нормальной гибкости. Длина токоведущего провода измеряется от наиболее выступающей части щётки до центра отверстия в наконечнике или до конца провода без наконечника.

Соединение токоведущего провода с телом щётки (заделка) может осуществляться методами конопатки (К), развальцовки (Р), пайки (П) и запрессовки (3).

Длина провода L выбирается по ГОСТ 12232-39 из ряда (мм):

16:20:25:32:40:50:56:63:71:80:90:100:112:125:140:160

Необходимое сечение провода выбирается в зависимости от токовой нагрузки (табл. 3). Таблица 3

Номинальное сечение провода, мм2	Допустимая токовая нагрузка, А
0,16	3,90
0,30	6,00
0,50	9,00
0,75	12,00
1,00	15,00
1,50	19,00
2,50	26,00
4,00	38,00
6,00	50,00
10.00	75.00

4 НАКОНЕЧНИКИ

Для крепления токоведущего провода к болту щёткодержателя на проводе устанавливается наконечник. Основные типы применяемых наконечников указаны в табл. 4:

Таблица 4

Примеры полного обозначен ия наконечников:

• 8ПГ2-10 - Пластинчатый закрытый наконечник с диаметром 8 мм под два провода сечением 10 мм2:

• 5ФТ1-1,5- Флажковый закрытый наконечник с диаметром 5 мм под один провод сечением 1,5 мм2.

5 НАКЛАДКИ

Для предотвращения выкрашивания верхней поверхности щётки под действием нажимного пальца щёткодержателя применяются специальные накладки. Типы применяемых накладок указаны в табл. 5:

Таблица 5

Пропуск листа !!!!

Наиболее часто применяемые типы щеток:

Парка	Твердость	Удельное электрическое сопротивление мкОм*м	Коэффициент трения, не более	Плотность тока, A/см2 не более	Номинальное давление на щетку, кПа	Линейная скорость м/с, не более	Преимущественная область применения
ЭГ4	2-6	6-16					Электрические машины постоянного тока : резко выраженной неравномерностью нагрузки гребные двигатели электропривод вентиляторов, машины универсального назначения Контактные кольца цепей возбуждения турбогенераторов мощностью менее 200 Мвт и одноякорных преобразователей Электричеоаге машины постоянного тока небольшой мощности для контактных колец синхронных и анзиикроивых твигателей с фазным ротором
ЭГ14	3-30	20-33	0,25				Электропривод различи ого назначения, в гч мощныедвигатели и генераторы с геосо выраженной неравномерность» нагрузок гребные двигатели; сварочные и гагавые генераторы: трановые двигатели постоянного гонга: нлЕктрические манпагны постоянного тока (ля черной и цветной металлургии и для тонтаапных колец
ЭГ50	11-31	1Э-ЗЭ					ЭпекгроцвигагЕпь постоянного тока МЭ >72 для вентиляторов системы охлаждения двигателей транспорта
ЭГ74	Г5-55	35-75	0,22				Эпехтриченасие машины постоянного тока г наиболее тяжелыми условиями томмутации и реыго выраженной неравномерность» яриклвдываеыык нагрузок, мощные тяговые даигатвлинекоторых типов совремеяных токомотивов

ГРУППЫ ЩЕТОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Имеются пять основных групп щёточных материалов, каждая из которых соответствует конкретному способу изготовления. Очень удобно к определенным основным группам добавить подгруппу, указыв