CC BY
27
УДК 62-83
В. М. БЕЗРУЧЕНКО, А. В. ШАПОВАЛОВ, Е. О. ЗАПИШНИЙ (ДПТ)
ВПЛИВ ДОПУСК1В НА ВИГОТОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ МАГНГГНО1 ЛАНКИ ДОДАТКОВИХ ПОЛЮС1В НА СТЕП1НЬ 1СКР1ННЯ ТЯГОВИХ ДВИГУН1В
Розглянуто який вплив роблять допуски на виготовлення магнггного ланцюга додаткових полюав на стушнь iскрiння тягових двигушв. Показано вплив змiни повггряного зазору пвд додатковими полюсами на визначення oблaстi безюкрово! роботи та правильне налагодження ще! oблaстi.
Рассмотрено какое влияние оказывают допуски на изготовление магнитной цепи добавочных полюсов на степень искрения тяговых двигателей. Показано влияние изменения воздушного зазора под добавочными полюсами на определение области безыскровой работы и правильную настройку этой области.
What influence render the tolerances on fabrication magnetic chain additional pole on degree of the sparkling the tractive engines are considered. The influence of the change the air clearance under additional pole on determination of the area of withoutsparks work and correct adjustment of this area are shown.
Щц комутащею колекторно! машини по-стшного струму мають на увазi весь комплекс явищ, що виникають у контакт щггка-колектор. Робота цього вузла неминуче супроводжуеться юкршням, що залежно вщ рiзних причин може бути бшьш-менш штенсивним.
1з вшх вiцомих причин, що впливають на ю-крiння тд щiткою [1], тут ми придшимо увагу лише електромагнiтним причинам, яю викли-кають iскрiння в результат розриву додатково-го поперечного струму комутаци. Цей струм / виникае в короткозамкненш комутуючiй секцii' тд цiею небалансово! ЕРС Ав, що пред-ставляе собою залишкову величину пiсля взае-моди реактивно! ер й комутацiйноi' ЕРС.
Остання вноситься в контур комутуючо! секцп додатковими полюсами, причому завжди праг-нуть виконати умову ек = —ер . У цьому випад-
ку, теоретично, комутацiя може бути безискро-вою, тобто мати стушнь iскрiння рiвну 1 за ДСТ 183-74.
Оскшьки комутацiйна ЕРС е ЕРС обертання, то вiцповiцно до закону Фарадея вона пропор-цшна iнцукцii' в зонi комутаци Вк, що, у свою чергу, визначаеться станом магнггного ланцюга додаткових полюшв.
Таким чином, буць-якi вщхилення вiц роз-рахункових у розмiрах цiлянок магнiтного ланцюга додаткових полюшв, викликанi наявнiстю технологiчних допусюв, тобто вiцхилення вiц розрахункового значення величини ек ~ Вк, неминуче спричинять виникнення Ав, / i, як
наслiцок, iскрiння. Додатковий поперечний струм комутаци
гдод
(е — е ) + к • е
V р к/ p р
r + r
щ с
(1)
де гщ - опiр контакту щ^ка-колектор; гс - опiр секци.
Коефщент кр = 0,18 згiцно [2] ощнюе не-
компенсовану частину ЕРС.
Ошр гщ залежить вiц спадання напруги Аи
у двох перехщних шарах, що, у свою чергу, визначаеться щшьшстю струму в щ^ковому кон-тактi i у широкому робочому цiапазонi щшьно-стей може бути в першому наближенш прийня-тий рiвним 2 В. [2].
Щггкове перекриття в сучасних тягових цвигунiв також у першому наближенш для по-дальших мiркувань може бути прийняте у « 4,5.
У цьому випадку, згiцно [2], величина гщ буде дорiвнювати:
AU
r = — щ I
9
Y=г
щщ
(2)
де 1щ - струм одного щггкотримача.
Далi, згiцно [2],[3], варто визначити шдук-тивнiсть комутуючо! секцим Ьс ; при цьому не-обхiцно знати повне значення провщносп шля-хiв потоку розсдавання секци X. Велика кшь-кiсть виконаних розрахункiв, перевiрених на тягових двигунах, показало, що величина X « 3,6 . Тодi в першому наближеннi
Lc = —X • !я • w2c • 10—6 = 9• 1я • w2 •lO—6, (3)
де /я - довжина пакета з^за якоря, м; wc - число витюв у секци.
Для судження про допустимють тае! або шшо! величини небалансово! ЕРС А. Б. Йоф-фе запропонував критерш у виглядi фактора iскрiння.
Фи =
Г 0,4 V'5 Ь
V ^ у
С гдод • Ук
Ък • Ьщ •ю
(4)
де Бк - дiаметр колектора, м; Ьщ - довжина щ^ок одного щiткотримача, м; Ук - окружна швидкiсть колектора, м/с; ¿к - колекторний розподш, м.
Розглянемо вплив змiни величини повпря-ного зазору на комутуючий магнiтний потiк, що визначае якють комутаци для конкретного тягового двигуна.
Розрахунковий розмiр повiтряного зазору мiж додатковим полюсом та якорем становить 5 мм. Креслярський розмiр допускае вщхилен-ня по зборцi та висотi сердечника додаткового полюса рiвним ± 0,15 мм. Допуск на розточен-ня остова пiд полюсами становить ± 0,2 мм, креслярський допуск на висоту зубщв якоря ± 0,07 мм. Крiм того, можлива вщмшшсть у розмiрах дiелектричних прокладок в «другому» пов^ряному зазорi мiж додатковим полюсом i станиною, а також 1хне нещiльне прилягання друг до друга й до станини. Кожна дiелектрич-на прокладка мае креслярський допуск ± 0,15 мм, а у випадку застосування двох прокладок пов^ряний зазор пiд додатковим полюсом 5д може змшитися на ± 0,3 мм. З огляду
на щ фактори пов^ряний зазор може змiнитися на ± 0,72 мм.
Магнiтна iндукцiя в зонi комутаци дорiвнюе:
Фк
Вк =
1 я • Ь5Д
(5)
Використовуючи вищевикладене одержимо при 5 Д1 = 5,72 мм
Ь5А1 = 0,012 + 2-5 Д1 • 10" = 0,0234 м,
Ф • 0 94 •Ю Вк1 =- ' = 0,084 Тл.
1 я • Ь8А1
Множник 2/я • • Уя у виразi для визначення ек не змiнюеться i дорiвнюе 22,13. У такий спосiб
ек1 = ВК1 • 22,13 = 1,8 В,
(2,1 -1,8) + к • 2,1
дод1
= 12,7 А,
г + г
щ с
при 5д2 = 4,28 мм
Ь5А2 = 0,012 + 2^5Д2 • 10 = 0,021 м,
Ф •Юб •Ю
Вк2 =-г-= 0,108 Тл,
/ • Ь
'я 5А2
ек2 = Вк2 • 22,13 = 2,39 В,
дод 2
(2,1 - 2,39) + кр • 2,1
щс
гщ + гс
= 1,57 А.
Оскiльки для даного випадку вс величини у формулi (4), крiм /дод, не залежать вщ змiни
параметрiв додаткових полюсiв, то незалежний множник дорiвнюе:
/ \ 1,5
Г 0,4 ^
V у
2^к • Ьщ •Ю
= 1,б8 • 10~
тодi фактор iскрiння
-3 2
Фи = 1,68 • 10 • 7дод:
при 5 Д1 = 5,72 мм
де Фк - магштна потiк у зош комутаци, Вб; Ь5д - розрахункова дуга наконечника додатко-вого полюса, м;
Ь8А = Ьд + 25 д , (б)
де 5 д - повiтряний зазор пiд, м; Ьд - ширина
наконечника додаткового полюса, м.
Вiдповiдно до методики, що викладена в [5], визначимо на скшьки змiниться величина маг-нiтного потоку в комутацшнш зонi при змiнi величини повггряного зазору.
—3 2
Фи = 1,68 •Ю • /дод, = 0,14.
З характеристики, наведено! в [2], знаходи-
мо стушнь юкршня, що дорiвнюе 11 При
2
5 д 2 = 4,28 мм Фи = 1,68 •Ю • /д0д2 = 1,5 •Ю ,
де стушнь юкршня дорiвнюе 1.
Оскшьки при номiнальному струмi якоря приймаеться ек = —ер , то через вплив допусюв
для номшального навантаження ступiнь iскрiння збiльшитися й буде дорiвнюе 1-2. Зi збшьшен-
2
ням навантаження Ае зростае i стушнь юкршня буде ютотно перевищувати припустим норми.
Досвiд експлуатацп тягових електричних машин постiйного струму показав, що при сту-
пеш iскрiння бшьше 1,2 можливе виникнення
спалаху вiд провiдних мiсткiв мiж сумiжними ламелями. Спадах по^м може перерости в ко-ловий вогонь.
Ступiнь юкршня також залежить вiд правильного визначення зони безискрово! роботи. Вона, у свою чергу, залежить вщ значення небалансово! ЕРС, що може змшитися в мiру зм> ни повпряного зазору. Отже, використовуючи формулу В. Т. Касьянова [4], у якш вщобража-еться залежнють змiни повiтряного зазору вiд середньо! точки областi струмiв додаткового живлення обмотки додаткових полюсiв, можна розглянути вплив допусюв на зону, при якш комутащя буде залишатися безискровою.
Таким чином, пiсля визначення зони безис-крово! роботи можна визначити нове значення повггряного зазору 5' або ж величину струму шдживлення А1.
Значення «першого» повпряного зазору становить 5д1 = 5 мм, а «другого» ^амагштна
прокладка) - 5д2 = 9 мм. При цьому потрiбно
врахувати, що дiя немагнiтних прокладок можна вважати вдвiчi бiльше сильним, чим дп «першого» зазору. Тодi фактичний зазор у додаткових полюав складе 23 мм, а вплив допусюв «другого» зазору теж буде збiльшено вдвiчi.
5' = -
5
0
1 А1
1 +--
I 0 -1
, звщси
А1 = (5'-5)
I • (0 -1) 5'^ 0
(7)
(8)
де 5 - значення повпряного зазору, мм; I -струм навантаження, А; А1 - вщповщна струму I середня точка област струмiв додаткового живлення додаткових полюшв для забезпечен-ня безискрово! роботи, А; 0 - вщношення на-магнiчувадьно! сили додаткових полюшв i ком-пенсацiйно! обмотки до сили, що намагшчу ва-льно! сили реакцi! якоря:
0 =
8ра • (^д + wк)
N • ад '
(9)
У формулi (9) р - число пар полюав; а -число пар паралельних гшок обмотки якоря; wд - число витюв на одному додатковому по-
люсi; wк - число витюв компенсацiйно! обмот-
ки навколо одного додаткового полюса; N -загальне число провщниюв у якорц ад - число
паралельних гшок обмотки додаткових полюшв i компенсацшно! обмотки. У розглянутому випадку
8 • 3 • 3 • (7 + 9) 0 =о д д = 1
984 4
Згiдно (8) А рiвнi:
• при 5д1 = 24,02 мм
. 380 • (1,17 -1) ^ „ ,
Ы^ = (24,02 - 23)--—-- = 2,34 А,
24,02 1,17
• при 5д2 = 21,98 мм
А/2 = (21,98 - 23) • 380 ^(1,17 -1) = -2,72 А. 21,98 1,17
Таким чином, видно, на скшьки змшюеться необхщна величина струмiв додаткового живлення через вплив допусюв на виготовлення деталей магнпного ланцюга додаткових полю-сiв, i як наслiдок, !хне посилення або ослаблен-ня для забезпечення прийнятного ступеня юкршня на колекторi. Змiна повiтряного зазору в ланцюгу ДП приводить до вщхилення серед-ньо! лiнi! та звуженню зони безискрово! роботи.
Висновок: отримаш результати показують, що технолопчш та виробничi вiдхилення в розмiрах магнiтного ланцюга додаткових по-люшв можуть призвести до розбiжностей у величинах струмiв пiдживлення А . Ц розбiжно-стi можуть бути зменшеш на 45%, якщо допуски на виготовлення будуть зменшеш вдвiчi.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Безрученко В. М., Варченко В. К., Чумак В. В. Тягов1 електричш машини електрорухомого складу. - Д.: Вид-во Дншропетр. нац. ун-ту за-л1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна, 2003. - 252с.
2. Иоффе А. Б. Тяговые электрические машины. -М. - Л.: издательство «Энергия», 1965. - 232с.
3. Проектирование тяговых электрически машин. Под ред. М. Д. Находкина. Учебное пособие для вузов ж.-д. трансп. М., «Транспорт», 1976. 624с. Авт.: Находкин М. Д., Василенко Г. В.,
4. Бочаров В. И., Козорезов М. А.
5. Жерве Г. К. Промышленное испытание электрических машин. - М.: издательство «Энергия», 1959. - 463с.
6. Исаев И. П. Допуски на характеристики электрических локомотивов. - М.: «Транспорт», 1958. - 369 с.
Надшшла до редколегп 14.05.2007.
