Воздействие магнитного поля якоря на магнитное поле главных полюсов называется реакцией якоря.

Рис. 1.7. Магнитное поле машины постоянного тока: поле от обмотки возбуждения (а); поле от обмотки якоря (б); поле результирующее (в).

1.8. ВРЕДНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ РЕАКЦИИ ЯКОРЯ.

Вредные последствия реакции якоря заключаются в следующем:

. из-за смещения физической нейтрали проводники коммутируемой секции, находящиеся на геометрической нейтрали, оказались под воздействием искаженного магнитного поля главных полюсов. В них, кроме реактивной Э.Д.с., индуцируется Э.Д.с. вращения. Это приводит к увеличению тока коммутации, а значит и к ухудшению коммутации;

· результирующее магнитное поле полюсов, по сравнению с собственным полем, получилось несколько ослабленным: уменьшение магнитного поля под одним краем полюса происходит в большей степени, чем увеличение его под другим краем полюса;

· при вращении якоря напряжение между коллекторными пластинами U_K (межламельное напряжение) тех секций, которые проходят под краем полюсов с усиленным полем, увеличивается (рис.1.8), а под краем с ослабленным полем - уменьшается. Поскольку напряжение увеличивается в 2-2,5 раза против расчётного межламельного напряжения, коммутация резко ухудшается, и создаются условия для образования кругового огня.

Рис. 1.8. Распределение магнитной индукции вдоль окружности якоря (а) и положение секции обмотки якоря, при котором максимальное межламельное напряжение (б): 1-кривая распределения индукции от магнитного потока возбуждения; 2-кривая распределения индукции от магнитного потока якоря; 3-кривая распределения результирующей индукции.

1.9. МЕРЫ, УМЕНЬШАЮЩИЕ ВРЕДНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ РЕАКЦИИ ЯКОРЯ.

Меры, уменьшающие вредные последствия реакции якоря, заключаются в следующем:

· увеличение воздушного зазора между якорем и полюсами до оптимальной величины. Для электродвигателя типа ТЛ-2К1 расстояние между якорем и главными полюсами равно 4,5 мм, а между якорем и дополнительными полюсами 7 мм;

· применение специальной формы воздушного зазора или формы листов сердечников главных полюсов, затрудняющих проникновение магнитного потока якоря в сердечники главных полюсов (рис.1.9);

Рис. 1.9. Меры, уменьшающие реакцию якоря, у тяговых электродвигателей без компенсационной обмотки: увеличение воздушного зазора по краям сердечника главных полюсов (а); применение полюсных наконечников сердечника в виде рога (б); применение гребенки: один полюсной наконечник сердечника листа срезается в длину 100 мм и высоту 12 мм и сердечник набирается чередованием наконечников специальной формы (тяговый электродвигатель типа ДПЭ-400 у электровоза 8Л22) (в); применение полюсных наконечников специальной формы (тяговый электродвигатель НБ-412 у электровоза8Л22) (г).

· наиболее эффективной мерой является применение компенсационной обмотки. Она укладывается в пазы на полюсной дуге сердечников главных полюсов и создает магнитное поле, направленное против магнитного поля якоря. Поэтому реакция якоря (искажение магнитного поля главных полюсов) под главным полюсом полностью компенсируется. Для автоматического действия этой обмотки она соединяется последовательно с обмоткой якоря. При увеличении тока в обмотке якоря, увеличивается его магнитный поток и на эту же величину увеличивается ток и магнитный поток компенсационной обмотки.

1.9. КРУГОВОЙ ОГОНЬ НА КОЛЛЕКТОРЕ.

Круговой огонь - это мощная электрическая дуга, возникающая на коллекторе при соответствующих условиях механического и электрического характера. Эти причины вызывают искрение, переходящее в дуговой разряд, а затем и в круговой огонь.

Причинами механического характера, вызывающими круговой огонь являются:

· неправильно настроенная коммутация на заводе-изготовителе или в депо после ТО или ТР неправильно установлена траверса;

· заволакивание межламельного пространства медью коллекторных пластин (рис.1.1 О), неправильно снятые фаски с коллекторных пластин, затрудняющие выдувание щёточной пыли, или попадание частиц отколовшихся от щётки между коллекторными пластинами;

· грязный коллектор, миканитовый (изоляционный) конус, изоляторы кронштейнов, выступание миканитовых пластин коллектора выше медных пластин;

· неправильно установлены щёткодержатели относительно коллектора;

· перекос или тугое перемещение щёток в щёткодержателе из-за неправильно выполненных зазоров;

· неправильно отрегулировано давление на щётки, непросушенные щётки или не притёртые к коллектору;

· установка щёток различных марок;

· выработка коллектора или его биение выше нормы.

Причины электрического xapaкmepa:

· увеличение межламельного напряжения на коллекторе, происходящее в двух случаях. Первый случай - боксование в режиме тяги: увеличивается частота вращения якоря, противо-э.д.с., напряжение на всём коллекторе, а значит и межламельное напряжение. Второй случай - рекуперативное торможение, когда напряжение в контактной сети возрастает до величины 4000 В, особенно на П соединении тяговых электродвигателей, или в обоих режимах - броски напряжения в контактной сети;

Рис. 1.10. Схема образования кругового огня: замыкание пластин (а и б); первичная дуга (в); дуга, переходящая в круговой огонь (г).

· увеличение реакции якоря, приводящее к неравномерному распределению межламельного напряжения по окружности коллектора. Её увеличение может иметь место в режиме рекуперативного торможения из-за неправильно установленного соотношения токов.

I_Я/I_B (более 2,3 на П и более 4 на СП соединении тяговых электродвигателей) или же в режиме тяги при глубоком ослаблении возбуждения: параллельное соединение тяговых двигателей с применением позиций ОП3 и ОП4 тормозной рукоятки контроллера машиниста.

При увеличении межламельного напряжения до 34-36 В, да ещё при наличии причин механического характера, возникшее искрение переходит в дуговой разряд. Воздух вокруг дуги ионизируются, то есть становится токопроводящим. В зависимости от состояния коллекторно-щёточного узла, его чистоты и влажности воздуха дуга соединяет коллекторные пластины между плюсовыми и минусовыми щёткодержателями (при чистом коллекторе, конусе, сухом воздухе), или соединяются коллекторные пластины всего коллектора (круговой огонь) при грязном коллекторе, конусе и влажном воздухе. В этом случае воздух ионизируется уже вокруг всего коллектора, и дуга перебрасывается на остов или сердечники полюсов, что является коротким замыканием.