Установка щеточной траверсы относительно геометрической нейтрали машины, или установка щеток на нейтраль, не входит в перечень часто выполняемых операций. Правильность этой установки чаще всего проверяется по заводской метке, нанесенной на корпус машины при ее изготовлении.
Однако бывают случаи, когда указанная метка отсутствует вследствие повреждений машины или во время предыдущего ремонта были изменены обмоточные данные, и новое положение метки неясно.
В то же время известно, что при смещении щеточной траверсы относительно геометрической нейтрали даже у полностью исправной машины при работе будут наблюдаться внешние признаки дефектов и неисправностей. Поэтому проверка и установка щеточной траверсы машины относительно ее геометрической нейтрали, т. е. линии, проходящей посередине между соседними главными полюсами, имеют важное значение при оценке состояния электрических машин.
При этом необходимо учитывать, что в машинах, снабженных для устранения вредного действия реакции якоря добавочными полюсами или компенсационными обмотками, при правильной установке траверсы щетки находятся действительно на геометрической нейтрали. В машинах, не имеющих указанных полюсов и обмоток, при правильном положении траверсы щетки оказываются несколько смещенными с геометрической нейтрали: для генераторов — по направлению вращения якоря, для двигателей — в противоположную сторону.
На наличие смещения щеточной траверсы указывают такие признаки: при ее сдвиге по направлению вращения якоря напряжение генератора снижается; если сдвиг траверсы против направления вращения, то напряжение генератора повышается, частота вращения электродвигателя возрастает.
Судовые электрические машины постоянного тока обычно выполняются с добавочными полюсами. Для этих машин известны следующие способы установки щеточной траверсы на нейтраль. Индуктивный метод, метод наибольшего напряжения для генераторов, метод измерения частоты вращения для двигателей.
При индуктивном методе, применимом как для генераторов, так и для двигателей, положение щеточной траверсы определяется при неподвижном якоре машины.
При этом методе траверсу предварительно устанавливают в такое положение, при котором линия щеток приходится примерно против середины главных полюсов. К щеткам отсоединенной от сети машины подключают вольтметр магнитоэлектрической системы с нулем по середине шкалы и пределами измерения до 3 . . . 5В.
К отсоединенной от якоря обмотке возбуждения от аккумуляторной батареи через рубильник и реостат подают пониженное напряжение, обеспечивающее ток в обмотке возбуждения, равный 10 . . . 15% номинального. На рис. 1 слева показана схема для двигателя параллельного возбуждения (сплошными линиями показана штатная схема двигателя, пунктирными — элементы схемы настройки).
Быстро замыкая и размыкая рубильник в цепи питания обмотки возбуждения, вызывают появление в якоре индуктированной ЭДС и наблюдают положение стрелки вольтметра.
Проверка и установка щеточной траверсы по схеме, приведенной на рис.1 слева, обеспечивает ориентацию щеток относительно главных полюсов машины. В электрических машинах с добавочными полюсами щетки могут быть ориентированы как относительно главных полюсов, так и относительно добавочных. Для машин с точным размещением главных и добавочных полюсов проверка и установка щеточной траверсы относительно тех или других полюсов из указанных дает одинаковые результаты.
Если же указанные полюсы в какой-то степени смещены относительно друг друга, то положения щеточной траверсы, определенные относительно главных или добавочных полюсов, не совпадают.
Практическое значение данное обстоятельство имеет для электрических машин реверсивных приводов. Реверсирование машины, щеточная траверса которой установлена на нейтраль, определенной относительно главных полюсов, обеспечивает лучшие скоростные характеристики (обеспечивается уменьшение отклонений этих характеристик при реверсе). Реверс этих же машин, но со щеточной траверсой, установленной на нейтраль, которая определена относительно добавочных полюсов, сопровождается отклонением скоростных характеристик. В то же время во втором случае допускаются лучшие условия коммутации. Потому определение нейтрали может зависеть от особенностей привода, для которого предназначен электродвигатель.
Проверка и установка щеточной траверсы относительно добавочных полюсов может выполняться по методу, применяемому для тяговых машин.
Рис. 1 — Схемы установки щеток на нейтраль двигателя
параллельного возбуждения (а) и на нейтраль двухякорной машины (б)
При этом методе на обмотку добавочных полюсов электродвигателя с петлевой обмоткой при неподвижном якоре от сварочного трансформатора или другого источника подают переменное напряжение 30 … 80В. Вольтметром переменного тока, оснащенным щупом, контролируют напряжение между соседними пластинами, коллектора в зоне коммутации. Скачкообразное изменение напряжения между соседними пластинами указывает на подключение щупа к пластинам, соединенным с секциями другой катушки. Затем вольтметр подключают к пластинам коллектора, относящимся к средней секции катушки и, поворачивая якорь, находят такое его положение, при котором вольтметр показывает отсутствие напряжения. В этом положении якоря нейтраль машины проходит точно посередине между указанными пластинами коллектора. Щеточную траверсу поворачивают так, чтобы середина щетки приходилась на паз между этими пластинами. Таким же образом производится установка всех щеткодержателей.
Для двигателей с волновой обмоткой якоря все действия выполняют аналогично, за исключением нахождения пластин коллектора. Измеряя напряжение между соседними пластинами, находят три пластины, между которыми оно имеет одинаковое значение. Пластины, к которым подключают вольтметр, находятся рядом с тремя указанными.
При использовании индуктивного метода для двухякорных машин с общим валом (на судах применяются в гребных электрических установках) применяют схему, приведенную на рис.1 справа. Правильная установка щеточных траверс относительно общей нейтрали таких машин будет иметь место при минимальных показаниях трех вольтметров.
Индуктивный метод применяется и для электромашинных усилителей (ЭМУ). Для этих машин при установке щеточной траверсы вначале удаляют перемычку, соединяющую короткозамкнутые щетки, и включают между этими щетками вольтметр с нулем посередине. В одну из обмоток управления при перемещении якоря подают напряжение от постороннего источника постоянного тока. Далее выполняются действия, как и описанные выше. После нахождения таким образом нейтрали для ЭМУ обычно требуется сместить щетки дополнительно на 1,5 … 2 мм по направлению вращения якоря. Это связано с тем, что при установке щеток на нейтрали, иногда наблюдается, так же как при сдвиге щеток против направления вращения, самовозбуждение и потеря управления ЭМУ.
Метод наибольшего напряжения применяется для генераторов параллельного и смешанного возбуждения, не работающих параллельно, и реализуется в режиме холостого хода этих машин. При этом методе генератор запускают в режим холостого хода и посредством реостата возбуждения доводят напряжение на его зажимах до нормального (напряжение контролируют вольтметром, подключенным к зажимам генератора). При неизменном положении реостата возбуждения смещают в одну и другую сторону щеточную траверсу, наблюдая по вольтметру за изменением напряжения на зажимах генератора. Положение щеточной траверсы, при которой наблюдается наибольшее напряжение, является точным. Данный метод менее точен, чем индуктивный, но для генераторов, не работающих параллельно, обеспечивает приемлемые для практики результаты. Для генераторов, работающих в параллель, даже небольшое смещение траверсы от точного положения может вызвать их перемагничивание, поэтому для этих генераторов метод наибольшего напряжения не рекомендуется.
Методом измерения частоты вращения определяется правильность положения щеточной траверсы электродвигателей. При этом методе, также реализуемом в режиме холостого хода машины, измеряют ее частоту вращения в обоих направлениях при некотором положении щеточной траверсы. Изменение направления вращения обеспечивается переключением параллельной обмотки возбуждения.
Смещением щеточной траверсы в обе стороны добиваются такого положения, при котором частота вращения якоря одинакова для обоих направлений вращения. Это положение траверсы и есть точное.
При установке щеточной траверсы методом наибольшего напряжения или методом измерения частоты вращения следует помнить, что перемещать траверсу можно только после отключения машины от сети и полной остановки якоря.
Наиболее точным и безопасным методом является индуктивный.