ГЛАВА ПЯТАЯ
АНАЛИЗ ИСКРЕНИЯ КОЛЛЕКТОРНЫХ МАШИН
5-1. МЕТОД Μ. Ф. КАРАСЕВА И В. П. СУВОРОВА
Описание метода
Диагностика искрения коллекторных машин начала развиваться весьма недавно, тем не менее успехи в этом направлении оказались весьма значительными. Это объясняется тем, что практика производства и эксплуатации крупных электрических машин настоятельно требовала достаточно надежных методов анализа искрения электрических машин, без чего весьма трудно решать вопросы наладки и настройки коммутации. Вполне понятно, что и небольшие электрические машины не всегда достаточно удовлетворительно работают в смысле искрения щеток, а поэтому рассматриваемый здесь метод будет полезным и в практике их настройки, в особенности на заводах с большой программой выпуска серийных машин.
Рис. 5-1. Принципиальная схема включения прибора ИИ-1, примененная для анализа искрения щеток.
Идея этого метода заключается в следующем: от рабочей щетки и вспомогательной, расположенной у сбегающего края рабочей щетки, провода приключаются к индикатору искрения щеток ИИ-1 (рис. 5-1). Этот индикатор имеет электронно-лучевую трубку, на которой в развернутом виде можно наблюдать импульсы напряжений между щеткой и всеми коллекторными пластинами. Но кроме электронной трубки, индикатор имеет еще особый блок, в котором все импульсы напряжений суммируются и усредняются. К этому блоку приключен прибор стрелочного типа, показания которого соответствуют усредненному значению импульсов напряжения, т. е. они пропорциональны как площадям этих импульсов, так и количеству их в единицу времени.
Эта схема несколько ранее была предложена нами для настройки коммутации [Л. 5-1], причем основными данными, используемыми для этой цели, являлись показания индикатора среднего значения импульсов напряжения в сбегающей части щеточного контакта. По этим данным строят зоны подпитки добавочных полюсов для любой степени искрения щеток. Что же касается электронно-лучевой трубки, то при настройке коммутации мы рекомендовали ее использование лишь для установления достаточно равномерного распределения искрения по коллектору, без чего невозможно получить удовлетворительную коммутацию даже при очень точной настройке добавочных полюсов.
Большим достоинством этого метода анализа искрения щеток является то, что по осциллограмме, снятой с экрана трубки индикатора, можно проследить не только распределение искрения по коллектору, что можно получить и при посредстве фотодатчика, а в дополнение к этому совершенно четкое выявление причин искрения каждой пластины коллектора. Так, если какая-либо секция обусловливала искрение вследствие недокомпенсации, а другая перекомпенсации, то на экране трубки прибора пики напряжения, соответствующие этим секциям, направлены в разные стороны от нулевой линии, а их высоты, в особенности продолжительность во времени (т. е. ширина), характеризуют интенсивность электрических дуг, возникающих на данных пластинах.
Во всех рассмотренных ниже осциллограммах пики напряжений, расположенные ниже нулевой линии, соответствуют перекомпенсации, а верхние — недокомпенсации. Жирные линии соответствуют падению напряжения в контакте, в котором нет дугоразрядных процессов, а тонкие, характеризующие быстрые изменения падения напряжения, — процессам, происходящим перед дуговыми разрядами, причем, чем более резко выражены эти пики на осциллограмме, тем более значителен дуговой разряд. По мере развития дугового разряда образующаяся на конце пика точка увеличивается в соответствии с возрастанием времени горения дуги. Убедиться в этом можно, подключив к рабочей и вспомогательной щеткам электронный осциллограф с очень большой скоростью развертки луча, на котором можно более детально рассмотреть импульсы напряжения между щеткой и коллектором. Как известно, наличие дугового разряда в щеточном контакте характеризуется очень крутым фронтом в начальной фазе разряда, а поэтому на электронно-лучевой трубке эта часть кривой выписывается очень тонкой отвесной линией, после чего дуговой разряд происходит при практически неизменном напряжении. Если же постепенно уменьшать скорость развертки луча, то .при скорости развертки прибора ИИ-1, искрящая пластина будет характеризоваться на экране осциллографа тонкими отвесными линиями с расположенными на вершинах точками, размер которых будет характеризовать интенсивность разрядов. Едва заметные точки, соответствующие очень слабым электрическим дугам, обычно и не улавливаются фотоаппаратом, однако наличие тончайших отвесных линий и их направление дают весьма четкую картину характера искрения щеток.
Что касается установления причины искрения щеток, то этот вопрос решается весьма просто при первом же взгляде на экран электронно-лучевой трубки. Если щетка вибрирует, то на экране трубки, даже при очень хорошей синхронизации скорости развертки луча, картина распределения пиков напряжения в щеточном контакте непрерывно меняется, а это свидетельствует о том, что искрение на коллекторе не повторяется в том же виде при последующих оборотах якоря, и чем более изменчива картина распределения пиков на экране трубки, тем более резко выражена механическая природа искрения. Если же щетка работает в механическом отношении удовлетворительно, то пики напряжения являются как бы застывшими. Однако и в этом случае при наблюдении за их распределением через длительное время можно заметить иногда более или менее значительные изменения, ибо в процессе работы машины искрение на одних пластинах прогрессирует, на других уменьшается, а на третьих возникает вновь. Несмотря на это, общая картина распределения искрения по коллектору останется прежней, если, конечно, в процессе работы машины не меняются заметным образом факторы, обусловливающие искрение (нагрузки машины, температура контакта и т. д.).
В гл. 2 рассмотрены различные осциллограммы, характеризующие степень идентичности коммутационных циклов по всему коллектору. На основе их установлено, что кривые тока коммутируемых секций, реактивных э. д. с. и падений напряжения в щеточном контакте для различных коммутационных циклов заметно различны, что связано главным образом с неодинаковой микроструктурой рельефа коллектора и щеток, а поэтому коммутационные циклы различны как по величине действительного периода коммутации, так и по форме кривых, характеризующих коммутацию. Эта особенность коммутационного процесса достаточно наглядно выявляется при анализе искрения щеток по предложенному здесь методу. Если проследить с этой точки зрения очертания всех приведенных в этом разделе осциллограмм, то станет совершенно ясным все сказанное в гл. 2. Так, если постепенно увеличивать нагрузку машины и одновременно наблюдать за экраном электронно-лучевой трубки, то всегда будет вырисовываться примерно следующая картина искрения коллектора: первоначально появятся весьма слабо выраженные импульсы напряжения, количество которых по мере увеличения нагрузки будет возрастать. Одновременно с появлением новых слабых импульсов напряжения будут более четко вырисовываться импульсы, возникшие ранее, и, конечно, наиболее рельефно будут выглядеть те из них, которые появляются первыми. Когда секции, заканчивающие коммутацию последними в пазах, обусловливают заметно большее искрение, это легко наблюдать на экране электронно-лучевой трубки. Однако и среди них одновременность возникновения искрения не имеет места, они лишь в среднем обусловливают повышенное искрение, а поэтому даже в таких случаях, когда в основном искрят пластины, связанные с секциями, которые последними в пазах заканчивают коммутацию, можно обнаружить и среди них некоторое количество секций, не дающих искрения, и одновременно будут искрить некоторые секции, расположенные в других частях пазов.
Прежде чем перейти к анализу искрения отдельных машин, необходимо остановиться еще на довольно важном вопросе, а именно: как определить наилучшую настройку коммутации для тех или иных условий работы машины. Практика работы с прибором ИИ-1, включенным по схеме на рис. 5-1, показала, что наименьшему показанию стрелочного прибора, т. е. минимальным суммарным импульсам напряжения в сбегающем крае щетки, соответствует и минимальное искрение. Если же при такой настройке добавочных полюсов обратить внимание на характер распределения импульсов напряжения на экране электронно-лучевой трубки, то при этом обнаружится следующее: основное количество секций является полностью компенсированным, а из оставшихся примерно половина заканчивает коммутацию с перекомпенсацией, тогда как другая часть коммутируется с недокомпенсацией. Описанная здесь картина изображения на экране трубки, соответствующая наименьшему искрению щеток, не вызывает никаких сомнений, так как именно при такой настройке коммутации суммарное значение электромагнитных энергий.
Этот признак оптимальной коммутации имеет очень большое практическое значение. В частности, им очень удобно пользоваться для выяснения точности настройки добавочных полюсов машин, работающих в режиме толчкообразных нагрузок, так как и во время толчка тока изображение на экране электронно-лучевой трубки исключительно четкое, позволяющее безошибочно судить о настройке добавочных полюсов.
Проверка искрения машины мощностью 4,5 кВт
Коммутационные исследования данной машины первоначально были проведены следующим образом: машину привели во вращение до номинальной скорости, после чего установили щеточную траверсу по минимальному показанию прибора ИИ-1 при холостом ходе. Осциллограмма, соответствующая импульсам напряжения машины, приведена на рис. 5-2,а. Затем при холостом же ходе изменяли ток добавочных полюсов подпиткой и отпиткой до установления искрения в 1,5 балла, что по прибору, регистрирующему усредненную величину суммарных импульсов напряжения для данной машины, составляло 400 единиц по условной шкале. Для доведения искрения до 1,5 балла потребовался ток подпитки 6 а, после чего осциллограмма импульсов напряжения в сбегающем крае щетки приняла вид, показанный на рис. 5-2,б. Согласно данной осциллограмме искрение здесь вызвано перекомпенсацией (пики внизу), причем оно не отличается большой равномерностью распределения по коллектору. Тем не менее на экране эта картина распределения импульсов относительно стабильна. Заметное искрение, судя по данной осциллограмме, имеет место на 8—10 пластинах. Затем был установлен ток отпитки, обеспечивший показание прибора также 400 единиц, для чего потребовалась отпитка 8,5 а. Судя по осциллограмме на рис. 5-2,в, искрение обусловлено недокомпенсацией (пики вверху), но в отличие от подпитки здесь примерно при том же количестве искрящих пластин распределение их по коллектору более равномерное. Если бы эти два режима работы взять для построения первых точек зоны подпитки добавочных полюсов при 1,5-балльном искрении, то мы обнаружили бы смещение этой зоны вниз (ток отпитки больше тока подпитки), что должно свидетельствовать о несколько неточном положении щеточной траверсы, в чем можно убедиться по последующим осциллограммам, снятым при нагрузке машины.
Рис. 5-2. Осциллограмма искрения машины мощностью 4,5 кВт, щетки которой были установлены по наименьшему искрению при холостом ходе.
После проверки искрения машины при холостом ходе она была нагружена в генераторном режиме током, равным половине номинального. Осциллограмма на рис. 5-2,г соответствует этому режиму. По расположению жирных и тонких линий можно заключить, что уже при пониженной нагрузке, которой соответствует едва заметное искрение, намечается некоторая перекомпенсация. Далее, как и в первом опыте, машина как при подпитке (рис. 5-2,д), так и при отпитке (рис. 5-2,е) доводилась до искрения по индикатору в 1,5 балла (400 единиц). На этих осциллограммах видно, что при данной подпитке искрение было только от перекомпенсации, а при отпитке только от недокомпенсации с достаточно заметным искрением 5—6 пластин и со слабым искрением несколько большего количества пластин. Так как ток отпитки в данном опыте получился равным 9 а, а подпитки только 5,5 а, кривая зоны подпитки, следовательно, при данной нагрузке заметно опустилась вниз, т. е. в область перекомпенсации.
Далее опыт был повторен в том же порядке при номинальной нагрузке машины. На рис. 5-2,ж дана осциллограмма импульсов напряжения при отсутствии подпитки добавочных полюсов, которая свидетельствует, что искрение машины обусловлено преимущественно перекомпенсацией, и лишь на очень немногих пластинах имеет место весьма слабое искрение от недокомпенсации. На рис. 5-2,и приведена осциллограмма при токе подпитки, равном 2 а, при котором отмечена степень искрения в 1,5 балла, а на рис. 5-2,к — осциллограмма для той же степени искрения при отпитке в 8 а. Учитывая, что для одной и той же балльности искрения ток отпитки при номинальной нагрузке оказался в 4 раза больше тока подпитки, можно утверждать, что по мере увеличения нагрузки машины степень ее перекомпенсации увеличивается, т. е. зона подпитки образует наклон вниз.
Следующий опыт был проведен в том же порядке, но с предварительной установкой щеточной траверсы по наименьшим суммарным импульсам напряжения при коротком замыкания якоря. После такой установки траверсы был проведен опыт холостого хода, осциллограмма импульсов напряжения при нем показана на рис. 5-3,а. Как видно на рисунке, холостой ход при такой установке траверсы характеризуется весьма значительной недокомпенсацией. То же самое дают и осциллограммы отпитки и подпитки для 1,5-балльного искрения (рис. 5-3,6 и в). Еще более сильная недокомпенсации проявилась при половине номинальной нагрузки, осциллограммы для которой приведены на рис. 5-3,г, д, е. Характерно здесь то, что уже при такой нагрузке вся зона 1,5-балльного искрения размещается в верхней части нулевой линии подпитки, что свидетельствует о смещении траверсы в обратную сторону в сравнении с тем, что было при установке ее по наименьшим усредненным импульсам напряжения при холостом ходе машины.
Рис. 5-3. Осциллограммы искрения при установке щеток по наименьшему искрению в режиме короткого замыкания.
Затем щеточная траверса данной машины была установлена по минимальным усредненным импульсам напряжения. Для холостого хода машины при данном положении траверсы осциллограмма приведена на рис. 5-4,а. Холостой ход здесь характеризуется едва заметной недокомпенсацией, так как слабо выраженные пики напряжения в сбегающем крае щетки располагаются в верхней части осциллограммы. То же самое подтверждают и осциллограммы, снятые при подпитке и отпитке до полуторабалльного искрения при холостом ходе (рис. 5-4,б и в). Здесь ток подпитки, равный 6,5 а, оказался несколько большим, чем ток отпитки, равный 4,5 а.
Рис. 5-4. Осциллограмма искрения машины при установке щеток по наименьшему искрению в номинальном режиме.
Осциллограммы, снятые при нагрузке 0,5 номинальной, даны на рис. 5-4,г, д и е. На осциллограмме 5-4,г видно, что настройка машины для тока 0,5 номинального вполне удовлетворительная, так как значительного искрения здесь нет как от перекомпенсации, так и от недокомпенсации. Но если более внимательно посмотреть на эту осциллограмму, то можно заметить, что недокомпенсация здесь выражена в несколько большей степени. К такому же заключению приводит и рассмотрение осциллограмм, снятых при данной нагрузке, по с подпиткой и отпиткой добавочных полюсов до полуторабалльного искрения (осциллограммы рис. 5-4,б и е). Здесь ток подпитки (6,5 а) больше тока отпитки (4,5 а), что свидетельствует о сужении нижней части зоны при нагрузке и является вполне обычным.
Как правило, нижние части зон подпитки при хорошей настройке добавочных полюсов обладают меньшей площадью, чем верхние. Что касается осциллограмм, снятых при полной нагрузке (рис. 5-4,ж, и, к), то здесь можно отметить исключительно благоприятные с точки зрения настройки добавочных полюсов условия работы щеточного контакта. На осциллограмме (рис. 5-4,ж), снятой без подпитки добавочных полюсов, едва заметны тонкие и острые пики, расположенные как над нулевой линией, так и под ней, причем и их количество примерно одинаково, что свидетельствует об исключительно хорошей настройке коммутации для данной нагрузки машины. Правда, такие условия были созданы искусственно, а именно: щеточная траверса была установлена в такое положение, при котором машина, нагруженная номинальным током, имела наименьшие суммарные импульсы напряжения в сбегающей части щетки. Есть основания думать, что именно это местоположение щеточной траверсы и является для данной машины соответствующим наилучшим условиям коммутации. Что касается подпитки и отпитки добавочных полюсов для данной нагрузки при 1,5-балльном искрении, то ток подпитки (3,3 а) получился лишь немногим больше тока отпитки (2,5 а), что следует также считать вполне благоприятным.
На основе осциллограмм подпитки и отпитки (рис. 5-4, и, к) можно заключить, что в механическом отношении щеточный контакт работает не вполне безупречно, так как даже при 1,5-балльном искрении в осциллограмме как при подпитке, так и при отпитке имеют место импульсы напряжения различных знаков, что является обычным лишь для довольно слабого искрения. Это обстоятельство подчеркивает, что неидентичность коммутационных циклов здесь является сравнительно большой, однако по коммутации эта машина может считаться удовлетворительной, так как при номинальной нагрузке ее искрение не выше 1,25 балла.
На основе проведенной диагностики искрения щеток машины можно заключить следующее:
1. Положение щеточной траверсы, найденное по наименьшему искрению щеток при номинальной нагрузке, обеспечивает необходимую коммутирующую э. д. с. при всех нагрузочных токах, а поэтому регулировка добавочных полюсов для уменьшения искрения щеток не может привести к положительным результатам.
2. Улучшение коммутации данной машины можно получить проточкой и шлифовкой коллектора.
Обследование искрения машины мощностью 4 000 кВт
Рис. 5-5. Расположение щеток на коллекторе генератора мощностью 4 000 кВт.
Диагностику искрения генератора, обслуживающего обжимной стан Кузнецкого металлургического комбината имени И. В. Сталина, автор проводил совместно с В. Н. Козловым и В. П. Суворовым с целью нахождения причин повышенного искрения щеток. Этот генератор, работающий с толчками тока до 8 000—9 000 а, имел искрение, которое вызывало подгар щеток и коллекторных пластин, причем подгары щеток были не только в сбегающей части, но и в средней и набегающих. Его щеточный аппарат имеет 10 брикетов, а в каждом брикете по 16 двойных щеток, расположенных согласно рис. 5-5. Генератор работал со щетками ЭГ-4т.
Первоначально искрение генератора было обследовано с помощью фотодатчика посредством развертки импульсов фототока на экране электронно-лучевой трубки прибора
Рис. 5-6. Осциллограммы фототока искрения различных машин.
ИИ-1. Это обследование показало, что искрение генератора является в высшей степени нестабильным. Импульсы фототока не только были неравномерно распределены на экране прибора, что наблюдается и у других машин, но непрерывно перескакивали с одного места на другое, т. е. каждый новый оборот коллектора имел отличное от других распределение искрения, а это указывает на то, что причина искрения щеток связана с очень сильно выраженными вибрациями. При такой работе щеточного контакта более точная регулировка добавочных полюсов не обеспечит желаемых результатов.
Для сравнения характера искрения данного генератора и других машин были сняты осциллограммы импульсов фототока искрения ряда крупных машин, работающих на этом же заводе. На рис. 5-6,а приведена осциллограмма искрения генератора Сименс-Шуккерта. Здесь искрение по коллектору распределяется в высшей степени неравномерно, но, несмотря на это, оно достаточно стабильно в том смысле, что с течением времени картина распределения искрения не претерпевает значительных изменений, что является непременным условием для удовлетворительной ра-боты щеточного контакта. На рис. 5-6,6 дана осциллограмма искрения генератора фирмы Джии. Искрение на коллекторе здесь распределено более равномерно, чем в ранее рассмотренном, причем его стабильность во времени вполне удовлетворительная. Осциллограмма фототока искрения второго генератора этой же фирмы приведена на рис. 5-6,в, который характеризует искрение как коммутационное, отличающееся как стабильностью, так и большой степенью равномерности распределения по коллектору. При осмотре работы щеточных узлов различных машин было замечено искрение одной из щеток, работающей на контактном кольце синхронного двигателя. Осциллограмма фототока искрения (рис. 5-6,г) показала, что искрение это имеет место только в одном месте кольца, что и оказалось соответствующим действительности.
После того как было проведено сравнение искрения исследуемого генератора и других крупных машин посредством фотоэлектрического метода, более детальное обследование работы щеточного контакта было проведено посредством осциллографирования импульсов падения напряжения в различных частях щеточного контакта. Так как генератор имеет двойные щетки и установлены они с раздвижкой, равной 5 мм (рис. 5-5), то, для того чтобы выяснить характер импульсов в набегающих и сбегающих частях щеток, понадобились четыре вспомогательные щетки для выступающих гильз и столько же для смещенных на 5 мм. Цифровые обозначения опытных щеток указаны на рис. 5-5.
Рис. 5-7. Осциллограммы искрения мощностью 4 000 кВт при токе нагрузки 1 000 а.
На рис. 5-7 приведены осциллограммы импульсов напряжения в указанных частях щеточного контакта при токе нагрузки 1 000 а. Следует указать, что все приведенные здесь осциллограммы, так же как и осциллограммы фототока искрения данного генератора, отличались очень большой нестабильностью, т. е. при наблюдении за экраном электронно-лучевой трубки прибора замечался непрерывный переход импульсов с одного места на другое, хотя общая картина в смысле количества импульсов и их направления оставалась примерно в неизменном виде. У щеток В сбегающий край при данной нагрузке не был подвержен искрению, как и сбегающий край щетки А (рис. 5-7, I и III), но их набегающие края искрили достаточно сильно, в особенности это относится к щетке А. Что касается щеток В' и А', которые смещены на 5 мм в сторону, противоположную вращению якоря, то здесь сбегающий край щетки В' имел достаточно сильное искренне, распределенное по всему коллектору, и еще более сильное искрение было сосредоточено в набегающей части щетки А', причем искрение сбегающего края щетки В' было обусловлено недокомпенсацией. В набегающей же части щетки В' и сбегающей щетки А' искрение было относительно небольшим.
Рис. 5-8. Осциллограммы искрения при токе 2 000 а.
После снятия осциллограмм при токе 1 000 а нагрузка была увеличена до 2 000 а, и вновь с тех же щеток были сняты осциллограммы импульсов падения напряжения, которые в том же порядке показаны на рис. 5-8. Нестабильность искрения практически не уменьшилась и при повышенной нагрузке, импульсы напряжений также непрерывно перемещались по экрану трубки прибора хаотически, что указывает на то, что и при большем токе работа контакта в механическом отношении была крайне неудовлетворительной. Как видно ио приведенным на рис. 5-8 осциллограммам, в работе контакта в смысле изменения местоположения очагов искрения не произошло заметных изменений, но визуальное наблюдение за искрением показало, что ряд щеток периодически имел брызгающее искрение с ограниченным количеством искр и относительно небольшой интенсивности.
Рис. 5-9. Осциллограммы искрения при токе 500 а.
Дальнейшая нагрузка генератора до 3 000 а не внесла ничего нового в характер искрения щеток, за исключением того, что брызгающее искрение заметно усилилось, а степень стабильности работы контакта осталась на прежнем уровне.
Так как дальнейшее увеличение нагрузки генератора по условиям искрения было невозможным, его ток был понижен до 500 а, при котором также сняты осциллограммы импульсов падения напряжения в щеточном контакте (рис. 5-9). При этом нагрузочном токе в общих чертах характер искрения также сохранился. Наличие же весьма подвижной картины искрения на экране электронно-лучевой трубки привело нас к заключению, что работа щеток генератора в механическом отношении в высшей степени неудовлетворительна, вследствие чего настройка добавочных полюсов не обеспечит желаемых результатов.
Рис. 5-10. Осциллограмма импульсов падения напряжения в различных частях щеток А и Б при подпитке и отпитке добавочных полюсов с нагрузкой 3 000 а.
С приведенными выше осциллограммами вполне согласуются снятые при помощи магнитоэлектрического вольтметра потенциальные щеточные диаграммы, а также и проверенные подгары щеток исследуемого щеточного болта.
Однако для выяснения влияния подпитки и отпитки добавочных полюсов на стабильность искрения щеток данной машины было снято несколько осциллограмм импульсов падения напряжения в щетках А и В при токе нагрузки 3 000 а. На рис. 5-10 приведены осциллограммы при токе подпитки 120 а и токе отпитки 266 а, которым соответствовал балл искрения 1,5. При подпитке согласно этим осциллограммам наибольшее искрение было в набегающей части А, а в обегающем крае щетки В было искрение, вызванное перекомпенсацией. Отпитка же добавочных полюсов в сбегающем крае щетки В обусловила небольшую недокомпенсацию, а в набегающей частиц искрение почти не изменилось. Этот опыт, кроме того, показал, что и при подпитках и отпитках добавочных полюсов степень стабильности искрения не увеличивается, а поэтому, не устранив повышенных вибраций щеток, нельзя было рассчитывать на заметное улучшение коммутации.
Исследование искрения машины было продолжено после установки в ее щеточных гильзах и пришлифовки щеток марки ЭГ-74 Кудиновского электрощеточного завода, предназначенных для данного генератора. Предварительная проверка путем осциллографирования импульсов фототока искрения показала, что искрение щеток достаточно стабильное, причем оно значительно более равномерно распределяется по коллектору, чем при щетках ЭГ-4т. После этого нагрузка генератора была доведена до 6 000 а, что составляет 120% номинального тока, и после соответствующего прогрева были сняты осциллограммы импульсов падения напряжения в щеточном контакте с подпиткой и отпиткой добавочных полюсов. Подпитка и отпитка устанавливались по искрению в 1,5 балла, при котором ток подпитки составил 113 а, а отпитки—233 а. На рис. 5-11 приведены осциллограммы для щеток А и В при указанной выше подпитке добавочных полюсов, на которых видно, что сбегающий край щетки В (рис. 5-11) имел довольно слабое искрение, примерно такое же по интенсивности, как набегающий край этой щетки (осциллограмма II); однако у щетки А, которая является набегающей частью сдвоенной щетки, искрение было более значительным в набегающем крае этой щетки, причем это искрение было локализовано в двух-трех местах по коллектору. Следует указать, что до установления подпитки искрение во всех частях щеток было едва заметным и достаточно стабильным, стабильным же оно осталось и при подпитке добавочных полюсов.
Произведенная отпитка добавочных полюсов, естественно, изменила токораспределение в щеточном контакте. Искрение в этом случае оказалось сосредоточенным на сбегающем крае щетки В, причем распределение его по коллектору было практически равномерным и устойчивым. Что касается остальных частей щеток В и А, то они в этом режиме работали практически без искрения.
Рис. 5-11. Осциллограмма искрения щеток при подпитке и отпитке добавочных полюсов с нагрузкой 6 000 а.
Рис. 5-12. Осциллограмма искрения щеток при подпитке и отпитке добавочных полюсов с нагрузкой 4 000 а.
Затем нагрузка генератора была понижена до 4 000 а, и вновь были сняты осциллограммы импульсов падения напряжения для тех же щеток с подпиткой током 120 а и отпиткой 233 а, при которых, как и в первом случае, искрение составляло Р/г балла, в то время как без подпитки и отпитки коммутация была темной. На рис. 5-12 даны осциллограммы импульсов падения напряжения для тех же щеток и расположены они в том же порядке, что и для предыдущего случая нагрузки. В отличие от первого случая в щетке В при подпитке добавочных полюсов как в ее сбегающей, так и набегающей частях искрение оказалось несколько большим, чем при токе 6 000 а, особенно это относится к набегающему краю щетки А. Что касается осциллограмм, снятых при отпитке добавочных полюсов, то здесь все искрение оказалось перенесенным в сбегающий край щетки В, а остальные участки щеток А и В работали без искрения.
Наконец, нагрузка была уменьшена до 2 000 а, а для установления искрения в 1,5 балла была произведена подпитка током 127 а и отпитка током 320 а. Осциллограммы, характеризующие работу контакта в этом режиме, приведены на рис. 5-13. Как видно, подпитка обусловила небольшое искрение в набегающей и сбегающей частях щетки В и несколько более сильное искрение в сбегающем крае щетки А. Что касается отпитки, то в этом случае равномерное искрение по всему коллектору было в сбегающем крае щетки В, а в остальных частях щетки В искрение совершенно отсутствовало.
Анализируя все осциллограммы, относящиеся к работе генератора со щетками ЭГ-74, можно сделать следующие выводы:
- Искрение при применении щеток ЭГ-74 стало весьма стабильным. На экране электронно-лучевой трубки развернутые импульсы падения напряжения находятся как бы в застывшем состоянии, что свидетельствует об удовлетворительной работе контакта в механическом отношении.
- В длительном режиме машина работала без искрения при токах до 6 000 а, что, казалось бы, дает основание сделать заключение об ее удовлетворительной коммутации. Однако поскольку данный генератор предназначен для работы в режиме толчкообразных нагрузок с токами, превышающими 8 000 а, то на основе вышеприведенных результатов исследования искрения нельзя еще сказать, какова будет у него коммутация в рабочем режиме.
- Поскольку токи отпитки при искрении в 1,5 балла оказались раза в 2—2,5 превышающими токи подпитки, можно сделать заключение о том, что для стационарного режима работы добавочные полюсы несколько перекомпенсированы, что, видимо, можно объяснить настройкой добавочных полюсов машины со щетками ЭГ-4т, которые имели значительные вибрации, что всегда требует усиления поля коммутационной зоны.
Рис. 5-13. Осциллограмма искрения щеток при подпитке и отпитке добавочных полюсов с нагрузкой 2 000 а.
После проведения этих опытов машина была поставлена в работу с режимом промышленной нагрузки, но после полусуток работы щетки постепенно начали искрить все сильнее и сильнее, после чего машина была выключена и начали проводиться работы по наладке коммутации, начиная с проверки установки щеточной траверсы и кончая регулировкой добавочных полюсов.
Приведенные два примера, относящиеся к анализу искрения электрических машин, показывают, что предложенный здесь метод в значительной степени помогает решать практические вопросы, связанные с наладкой коммутации. Этот анализ искрения можно проводить и без индикатора искрения щеток ИИ-1, воспользовавшись вместо него обычным электронным осциллографом, таким как ЭО-7. Прибор ИИ-1 потребуется лишь в том случае, когда желательно отмечать либо усредненный фототок искрения, либо усредненное значение импульсов напряжения в щеточном контакте.
