Причины искрения электромагнитного характера

Коммутационная реакция якоря.

Обычная реакция якоря обусловлена током i_a в параллельных ветвях, а коммутационная реакция якоря обусловлена током i в коммутируемой (замкнутой щёткой) секции.

1. При прямолинейной коммутации среднее значение тока i во времени равно нулю: в первую половину периода коммутации T ток i направлен в одну сторону, во вторую половину периода – в другую сторону, поэтому среднее значение коммутационной реакции якоря при прямолинейной коммутации (без учёта ЭДС) равно нулю F_ср = 0. Однако, мгновенное значение реакции не равно нулю, и поэтому влияние реакции на основное поле всё же присутствует. Этим явлением пренебрегают, так как смена направления реакции происходит очень быстро (за период коммутации T ≈ 0,001 с) и, исходя из инерционности ротора машины, скорость вращения n ротора «не успевает» измениться за это время.

При учёте ЭДС e_∑ среднее значение тока i не равно нулю, так как к току прямолинейной коммутации i_L прибавляется добавочный ток i_к:

i = i_L + i_к

2. При замедленной коммутации i_ср > 0. Соответственно возникает избыточная реакция, действующая в одну и ту же сторону и обусловленная добавочным током i_к. В генераторе эта реакция будет встречна основной МДС, в двигателе – наоборот, согласна.

3. При ускоренной коммутации i_ср < 0. В генераторе эта реакция будет согласна основной МДС, в двигателе – наоборот, встречна.

В обычных условиях коммутационная реакция якоря незначительна. Проявление её усиливается при больших токах якоря (при коротких замыканиях и т.д.) или при слабом поле возбуждения, достаточном для сильного влияния реакции.

Искрение возникает в том случае, когда контур, накоротко замкнутый щёткой, в момент размыкания имеет достаточный запас электромагнитной энергии:

L_r – реактивная индуктивность;

i_р – ток разрыва, равный добавочному току коммутации i_к при t = T.

При соскальзывании щётки с коллекторной пластины (t = T) к.з. секция разрывается, то есть её сопротивление R_к → ∞. Электромагнитная энергия W мгновенно выделяется на этом сопротивлении (воздушное пространство между соседними пластинами) и вызывает появление искр между щёткой и коллектором.

Ток разрыва не всегда бывает. Исследования Шенфера показали, что при замедленном процессе коммутации (e_∑ = e_r ± e_к > 0) и при:

1. e_∑ < e_∑,кр к моменту t = T сопротивление R_к плавно возрастает до бесконечности, и ток i_к выделяется на нём полностью до разрыва контура, поэтому энергия W(T) = 0;

e_∑,кр – некоторая критическое значение e_∑.

2. e_∑ > e_∑,кр к моменту t = T сопротивление R_к не возрастает до бесконечности, и ток i_к не успевает выделиться на нём полностью, поэтому энергия W(T) ≠ 0; возникают искры.

Таким образом электромагнитная причина искрения имеет ту же природу, что и искрение при разрыве любой цепи с индуктивностью.

Дата добавления: 2015-04-24