3. В чем сущность явления реакции якоря машины постоянного тока? Укажите меры устранения влияния реакции якоря.

При работе машины на холостом ходу МДС якоря практически отсутствует, так как в нём нет тока. При работе машины с нагрузкой в якоре появляется ток и наводит своё магнитное поле. Взаимодействие этого магнитного поля с полем полюсов возбуждения называется реакцией якоря.

Реакция якоря искажает магнитное поле машины и делает его несимметричным относительно полюсов.

При этом физическая нейтраль поворачивается относительно геометрической на некоторый угол. Чем больше нагрузка машины тем больше угол смещения физической нейтрали.

При работе машины в режиме генератора физическая нейтраль смещается по направлению движения якоря, при работе двигателем – наоборот.

Искажение поля машины нежелательно и может привести к искрению на коллекторе, так как магнитная индукция в некоторых участках может возрастать, приводя к повышению напряжения между коллекторными пластинами.

Для уменьшения вредного действия реакции якоря применяют компенсационную обмотку.

Для неё на полюсах делают специальные пазы. Компенсационная обмотка включается последовательно с обмоткой якоря. При этом МДС КО должна быть направлена противоположно МДС якоря, чтоб скомпенсировать её вредное воздействие. Линейная нагрузка КО должна быть равна линейной нагрузке якоря.

В межполюсном пространстве реакция якоря остаётся нескомпенсированной. В связи с этим в машине могут быть установлены дополнительные полюса.

Компенсационная обмотка удорожает и утяжеляет машину, поэтому её применяют только в мощных ответственных машинах.

Ещё одним способом уменьшения реакции якоря является увеличение воздушного зазора под полюсами. Однако, в этом случае ослабляется и поле возбуждения, поэтому МДС возбуждения придётся наращивать.

4. Опишите и объясните причины, вызывающие искрение на коллекторе машины постоянного тока. Укажите степени искрения.

Причины, вызывающие искрение на коллекторе, разделяют на:

Механические причины искрения — слабое давление щеток на коллектор, биение коллектора, его эллиптичность или негладкая поверхность, загрязнение поверхности коллектора, выступание миканитовой изоляции над медными пластинами, неплотное закрепление траверсы, пальцев или щеткодержателей, а также другие причины, вызывающие нарушение электрического контакта между щеткой и коллектором.

Потенциальные причины искрения появляются при возникновении напряжения между смежными коллекторными пластинами, превышающего допустимое значение. В этом случае искрение наиболее опасно, так как оно обычно сопровождается появлением на коллекторе электрических дуг.

Коммутационные причины искрения создаются физическими процессами, происходящими в машине при переходе секций обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую.

Иногда искрение вызывается целым комплексом причин. Выяснение причин искрения следует начинать с механических, так как их обнаруживают осмотром коллектора и щеточного устройства. Труднее обнаружить и устранить коммутационные причины искрения.

При выпуске готовой машины с завода в ней настраивают темную коммутацию, исключающую какое-либо искрение. Однако в процессе эксплуатации машины, по мере износа коллектора и щеток, возможно появление искрения. В некоторых случаях оно может быть значительным и опасным, тогда машину необходимо остановить для выяснения и устранения причин

Согласно ГОСТу, искрение на коллекторе оценивается степенью искрения (классом коммутации) под сбегающим краем щетки.

Степень 1 - искрения нет (темная коммутация).

Степень 1¹/4 - слабое искрение под небольшой частью щетки, не вызывающее почернения коллектора и появления нагара на щетках.

Степень 1¹/2 - слабое искрение под большей частью щетки, приводящее к появлению следов почернения на коллекторе, легко устраняемого протиранием поверхности коллектора бензином, и следов нагара на щетках.

Степень 2 - искрение под всем краем щетки. Допускается только при кратковременных толчках нагрузки и при перегрузке. Приводит к появлению следов почернения на коллекторе, устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином, а также следов нагара на щетках.

Степень З - значительное искрение под всем краем щетки с появлением крупных вылетающих искр, приводящее к значительному почернению коллектора, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также к подгару и разрушению щеток. Допускается только для моментов прямого (безреостатного) включения или реверсирования машин, если при этом коллектор и щетки остаются в состоянии, пригодном для дальнейшей работы.

Если допустимая степень искрения в паспорте электрической машины не указана, то при номинальной нагрузке она не должна превышать 1¹/2.