Einsatz von Gleichstrommotoren in Bergwerken: Betrieb, Inspektion und Wartung

Nach dem Lesen dieses Artikels erfahren Sie mehr über: - 1. Einführung in den in Bergwerken verwendeten Gleichstrommotor 2. Lokomotivakkus eines Gleichstrommotors 3. Ladestation eines Gleichstrommotors 4. Teile 5. Betrieb 6. Typen 7. Starten eines Gleichstroms Motor 8. Elektrisches Bremsen 9. Gleichstrommotoren 10. Inspektion und Wartung von Gleichstrommotoren 11. Fehlersuchtische.

Inhalt:

Einführung in den in Minen verwendeten Gleichstrommotor
Lokomotivbatterien eines Gleichstrommotors
Ladestation eines Gleichstrommotors
Teile eines Gleichstrommotors
Betrieb eines Gleichstrommotors
Arten von Gleichstrommotoren
Starten eines Gleichstrommotors
Elektrisches Bremsen
DC-Wickelmotoren
Inspektion und Wartung von Gleichstrommotoren
Fehlersuche Tabellen

1. Einführung in den in Minen verwendeten Gleichstrommotor:

In der U-Bahn werden die meisten der verwendeten elektrischen Lokomotiven von Gleichstrommotoren angetrieben, die über eine Sekundärbatterie gespeist werden. Normalerweise werden Serien-Gleichstrommotoren verwendet, da ihre Anker permanent mit den Antriebsrädern gekoppelt sind, um zu verhindern, dass sie entladen werden.

Die meisten Lokomotiven haben zwei Antriebsmotoren, einen an jedem Ende. Bei einigen Lokomotiven sind zwei Motoren in Reihe geschaltet, bei anderen sind sie parallel geschaltet.

Jeder Motor ist mit einer Reihe von Startwiderständen ausgestattet, die der Fahrer durch Drehen des Steuerhebels nach und nach ausschaltet, bis alle Widerstände außer Betrieb sind, wenn die Lok mit voller Geschwindigkeit fährt. Der Fahrer verwendet dieselben Widerstände als Mittel zur Steuerung der Geschwindigkeit der Lokomotiven.

2. Lokomotivbatterien eines Gleichstrommotors:

Die von einer Lokomotive mitgeführten Batterien sind vom Bleisäuretyp. Wenn die Batterien voll aufgeladen sind, müssen sie mindestens drei bis fünf Stunden lang ausreichend Energie für den Betrieb der Lokomotive aufnehmen. In der Tat sind Batterien mit der erforderlichen Kapazität notwendigerweise voluminös und sie machen gewöhnlich einen großen Teil der Lokomotive aus.

3. Ladestation eines Gleichstrommotors:

Wenn der Ladezustand der Batterien fast aufgebraucht ist, wird die Lok zu einer unterirdischen Ladestation gebracht, damit die Batterien geladen werden können. Die Batterien stehen auf einer Plattform auf dem Fahrgestell der Lok. Bei einigen Arten von Lokomotiven ist die Plattform mit Rollen versehen, so dass die Batterien auf ähnliche Weise zu einer Plattform neben der Lokomotive geschoben werden können.

Alternativ können die Batterien auch mit Gurten oder Schlingen geladen und entladen werden. An der Ladestation werden die Akkus aufgeladen und erhalten die nötige Aufmerksamkeit.

Das Laden der Batterien wird sorgfältig kontrolliert, um die Geschwindigkeit der Wasserstoffproduktion zu minimieren. Während des frühen Teils der Ladeperiode wird ein starker Ladestrom durch die Batterie geleitet. Nach etwa fünf Stunden beginnt die Begasung, und wenn die hohe Ladungsrate fortgesetzt wird, würden gefährliche Mengen Wasserstoff freigesetzt.

Die Ladung wird daher mit einem reduzierten Strom abgeschlossen. Während der gesamten verkürzten Ladezeit wird Wasserstoff erzeugt. Der Ladestrom wird jedoch sorgfältig eingestellt, um das Getriebe auf ein Minimum zu beschränken. Die Belüftung der Ladestation wird sorgfältig kontrolliert, um sicherzustellen, dass sich kein Wasserstoff ansammeln kann. Die Gesamtladeperiode für eine Lokomotivbatterie beträgt acht bis zehn Stunden.

4. Teile eines Gleichstrommotors:

Die zwei Hauptteile eines Gleichstrommotors sind ein rotierender Teil, der Anker genannt wird, und ein stationärer Teil, der Feld genannt wird. Außerdem ist an der Ankerwelle ein Kommutator angebracht, durch den der Ankerwicklung Strom zugeführt wird, und ein Satz Bürsten, die den Kommutator kontaktieren und einen Stromkreis zum Anker vervollständigen.

Lassen Sie uns nun sehen, was die wichtigen Teile von Gleichstrommotoren sind. Eine kurze Beschreibung folgt:

(1) Armatur:

Der Anker besteht aus einem zylindrischen Kern, der aus Weicheisenlamellen aufgebaut ist und auf einer Stahlwelle montiert ist. Der Anker trägt eine Wicklung, deren Leiter üblicherweise in Längsschlitzen verlegt sind, die in die Außenfläche des Kerns geschnitten sind. Die einzelnen Leiter sind voneinander und vom Kern isoliert.

Sie werden normalerweise durch Holzkeile oder geformte Isolierung wie Prespahn-Bakelit an Ort und Stelle gehalten, die die offenen Enden der Schlitze abdichten. Die Wicklungen und Schlitzkeile werden durch Bänder aus Stahlbändern oder -drähten in Position gehalten, um zu verhindern, dass sie herausfliegen, wenn sich der Anker mit Geschwindigkeit dreht, wie in Abb. 16.1 dargestellt. Die Ankerwelle ist an beiden Enden durch Lager gelagert und mit inneren und äußeren Lagerdeckeln abgedichtet.

(2) Kommutator:

Der Kommutator besteht aus einem runden Teil aus Kupfersegmenten, die durch dünne Glätteplatten von bester Qualität voneinander isoliert sind. Die Segmente werden in der Regel durch zwei fest montierte Schrauben gehalten, die mit Schrauben oder einer Scheibenmutter festgeklemmt werden (siehe Abb. 16.2).

Die Oberfläche des runden Kommutators ist sehr glatt bearbeitet, so dass die auf seiner Oberfläche gelagerten Bürsten einen guten elektrischen Kontakt herstellen können, wenn sich der Anker mit möglichst geringer Reibung, Vibration und Kippbewegung dreht. Jedes Segment des Kommutators ist mit einem Punkt in der Ankerwicklung verbunden.

Der Ankerkern hat gewöhnlich einen größeren Durchmesser als der Kommutator, und die Verbindungen werden daher durch Kupferschienen hergestellt, die vom Kommutator ausstrahlen. Die Verbindungen werden als Kommutator-Riser oder Kommutatorradiale bezeichnet.

(3) Feldjoch:

Das Feld besteht aus Wicklungen, die beim Anschluss an die Stromversorgung ein starkes statisches Magnetfeld erzeugen. Die Feldwicklungen sind tatsächlich in einem Hohlzylinder oder Joch angeordnet. Pole oder Polschuhe, die aus Weicheisenblech aufgebaut sind, sind im Joch verschraubt, und die Feldwicklung besteht aus Spulen, die um die Polstücke gewickelt sind.

Abb. 16.3 zeigt das Joch mit Feld eines Gleichstrommotors. Die Abbildung zeigt eine einfache isometrische Ansicht eines Jochs.

(4) Bürstengetriebe:

In einem Gleichstrommotor wird der Anker durch Kohlebürsten, die an der Oberfläche des Kommutators anliegen, dem Anker zugeführt. Eine Bürste hat normalerweise einen rechteckigen Querschnitt und das Ende ist in den Bogen des Kommutators eingebettet, um eine maximale Kontaktfläche und damit einen minimalen Kontaktwiderstand zu gewährleisten.

Abb. 16.4 (a) zeigt eine Kohlebürste. Die Bürsten werden in einem Bürstenhalter mit offenem Ende (oder Bürstenkästen) gehalten, in denen sie eng anliegen, aber frei gleiten können. Eine Feder oder ein federbelasteter Hebel liegt auf dem oberen Ende der Bürste auf und hält die Bürste in Kontakt mit der Kommutatoroberfläche.

Der von der Feder ausgeübte Druck reicht aus, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen der Bürste und dem Kommutator aufrechtzuerhalten und ein Springen der Bürste zu verhindern. Fig. 16.4 (b) zeigt die Bürste in einem Bürstenhalter zur leichteren Bezugnahme.

Jede Bürste ist durch einen flexiblen Kupfergeflechtverbinder mit einem festen Anschluss verbunden. Ein Ende des Steckverbinders ist in die Oberseite der Bürste eingebettet und das andere Ende hat ein Anschlussetikett, mit dem es am Terminal befestigt wird.

Im Allgemeinen sind die Pinsel in mehrere Sätze unterteilt. Ein Satz an einem kleinen Motor kann aus einer einzelnen Bürste bestehen. Bei einer größeren Maschine besteht ein Satz aus zwei oder mehr Bürsten, die den Kommutator an derselben radialen Position berühren.

Die Bürstensätze sind in einem isolierten Bürstenring montiert, der mit dem Joch oder dem Motorgehäuse verschraubt ist. Die Anzahl der von einem Motor benötigten Bürstensätze hängt von der Art und Weise ab, in der der Anker gewickelt wird. Im Allgemeinen werden zwei Arten von Ankerwicklungen verwendet, nämlich Wickeln und Wellenwickeln.

Wicklung:

Bei diesem Typ sind die Leiter auf sich selbst zurückgespult, wobei sie eine Reihe von Schleifen (oder "Laps", wie es lose genannt wird) oder Runden um den Anker bilden, wobei benachbarte Schleifen mit benachbarten Kommutatorsegmenten verbunden sind.

Die Anzahl der Strompfade durch die Ankerwicklung ist gleich der Anzahl der Hauptpole im Feld, so dass der Motor die gleiche Anzahl von Bürstensätzen aufweist wie Feldpole. Die Bürstensätze sind um den Kommutator gleich beabstandet und mit den positiven und negativen Versorgungsleitungen verbunden.

Wellenwicklungen:

Bei dieser Art von Wicklungen werden die Leiter in Wellen um den Anker (und damit den Namen Wellenwicklung) vorwärts gewickelt, so dass jeder Leiter der Reihe nach jeden Pol des Feldes "besucht". Es gibt nur zwei Strompfade durch die Ankerwicklung, so dass die Maschine unabhängig von der Anzahl der Feldpole nur zwei Bürstensätze benötigt.

Der Abstand der Pinselsätze hängt von der Anzahl der Pole ab; Bei einer vierpoligen Maschine würden die Bürstensätze tatsächlich im rechten Winkel stehen.

5. Betrieb eines Gleichstrommotors:

Wir wissen aus dem ersten Prinzip, dass sich ein Leiter, der einen Strom führt und in einem Magnetfeld angeordnet ist, dazu bewegt, sich im Magnetfeld zu bewegen. Die Bewegungsrichtung hängt von der Richtung des Stroms im Leiter und der Polarität des Feldes gemäß der linken Motorregel von Fleming ab.

Tatsächlich bestimmen die Stärke des Magnetfelds und die Stärke des im Leiter fließenden Stroms zusammen die Stärke der auf den Leiter einwirkenden Kraft.

In einem Gleichstrommotor wird durch den in den Feldwicklungen fließenden Strom ein stationäres Magnetfeld erzeugt. Die Leiter im Anker, die unter den Polstücken des Feldes liegen, befinden sich somit in einem starken Magnetfeld. Fließt in diesen Leitern ein Strom, wirkt eine Kraft auf sie.

Die Richtung des Stromflusses in den Leitern kann so gestaltet werden, dass die Kräfte in der gleichen Richtung um den Anker wirken. Dann wird ein Drehmoment entwickelt, das den Anker dreht. Dies ist in der Tat die einfachste Beschreibung. Für weitere Einzelheiten kann auf die Bücher verwiesen werden, die sich ausführlich mit der Theorie befassen.

Kommutierung:

Während der Umdrehung des Ankers werden an jedem Punkt Schaltungen durch die Ankerwicklung von den Kommutatorsegmenten, die mit positiven Bürsten in Kontakt stehen, durch Leiter unmittelbar unter den Polen zu Segmenten mit Kontakt zu negativen Bürsten hergestellt. Wenn sich der Anker dreht, kommen neue Leiter unter jedem Pol und neue Segmente kommen mit jedem Bürstensatz in Kontakt.

Wenn sich ein Leiter beispielsweise von einem Nordpol wegbewegt, wird der Stromkreis durch die Kommutatorsegmente unterbrochen, die unter den Bürsten vorbeilaufen. Wenn sich der Anker weiter dreht, kommt dieser Leiter unter einen Südpol. Eine Schaltung wird wieder durch dieselben zwei Kommutatorsegmente vervollständigt, die unter Bürsten entgegengesetzter Polarität laufen.

Der Strom fließt in entgegengesetzter Richtung durch den Leiter. Der Leiter entwickelt daher weiterhin ein Drehmoment in dieselbe Richtung. Da die Leiter abwechselnd unter entgegengesetzten Polen verlaufen, führt jeder Leiter tatsächlich einen Wechselstrom.

Die Aufgabe der Kommutierung besteht darin, die Strompfade der Ankerwicklung so weit wie möglich ortsfest zu halten, während sich der Anker selbst dreht, so dass sich ein Drehmoment kontinuierlich entwickelt. Abb. 16.5 veranschaulicht den Punkt. Es ist jedoch zu beachten, dass die Ankeranordnung vereinfacht wurde, um die Darstellung zu erleichtern, und keine funktionsfähige Ankerwicklung aufweist.

Umkehrung der Rotation:

Die Drehrichtung des ADC-Motors wird umgekehrt, indem die Verbindungen zum Feld oder zu den Pinseln umgekehrt werden. Die Drehrichtung bleibt gleich, wenn beide Verbindungssätze vertauscht werden.

Zurück EMF:

Wenn sich der Anker innerhalb des Magnetfelds dreht, werden in seinen Leitern EMK aufgrund der relativen Bewegung zwischen den Leitern und dem Feld induziert. Die zu jedem Zeitpunkt in einem Leiter induzierte EMK ist dem EMK-Ansteuerstrom durch diesen Leiter entgegengerichtet. Die induzierte EMK ist daher eine Gegen-EMK

Die Rückenleiter in den einzelnen Leitern bilden gemeinsam einen Anker-Rückenleiter, der der an den Bürsten angeschlossenen Versorgungsspannung entgegengesetzt ist. Die Stärke der Gegenkraft im Anker ist proportional zur Stärke des Feldes und der Drehgeschwindigkeit des Ankers. Da der Widerstand der Ankerwicklung niedrig ist (im Allgemeinen weniger als 1, 0 Ohm), ist die Gegen-EMK der Hauptfaktor bei der Begrenzung des Stroms im Ankerkreis.

Geschwindigkeit:

Wenn der Motor läuft, ist der Antriebsstrom für die Potenzialdifferenz durch die Ankerwicklung die Differenz zwischen der Versorgungsspannung über die Bürsten und der gesamten Gegen-EMK des Ankers. Damit der Motor seine Last antreibt, muss der tatsächlich im Anker fließende Strom ausreichen, um das notwendige Drehmoment zu erzeugen. Daher ist die Geschwindigkeit, mit der der Motor läuft, diejenige, bei der die Gegenkraft gerade einen ausreichenden Strom durch den Anker fließen lässt, um das zum Antreiben der Last erforderliche Drehmoment zu erzeugen.

Die Geschwindigkeit wird jedoch durch verschiedene Faktoren beeinflusst, die im Folgenden aufgeführt sind:

1. laden:

Wenn die Last zunimmt und das erzeugte Drehmoment nicht ausreicht, um sie anzutreiben, verlangsamt sich der Anker. Bei einer niedrigeren Geschwindigkeit wird die Gegenkraft reduziert und es fließt mehr Strom, so dass ein erhöhtes Drehmoment erzeugt wird, um die zusätzliche Last anzutreiben. Umgekehrt, wenn die Last reduziert wird, ist ein geringeres Drehmoment und daher weniger Strom erforderlich, um sie anzutreiben. Der Anker beschleunigt dann und erhöht letztendlich die Gegenkraft

2. An Anker angelegte Spannung:

Der in der Armatur fließende Strom ist proportional zur Differenz zwischen der angelegten Spannung und der Spannung der Gegen-EMK. Wenn die an die Armatur angelegte Spannung erhöht wird, steigt die Differenz zwischen ihr und der Gegen-EMK und der in der Anker fließende Strom.

Die Geschwindigkeit des Ankers steigt an, wodurch die Differenz zwischen der angelegten Spannung und der Gegen-EMK wiederhergestellt wird. Wenn sich die an den Anker angelegte Spannung verringert, verlangsamt sich der Anker, so dass die Gegen-EMK abnimmt.

3. Stärke des Feldes:

Wenn die Stärke des Feldes zunimmt, steigt die bei jeder Rotationsgeschwindigkeit induzierte Gegen-EMK. Der Ankerstrom nimmt ab und ebenso das Drehmoment. Um seine Last anzutreiben, muss der Anker daher langsamer drehen. Wenn dagegen die Feldstärke verringert wird, wird die Gegen-EMK bei jeder Drehzahl reduziert und der Ankerstrom steigt an.

Der Motor neigt daher dazu, seine Last schneller anzutreiben, wenn die Feldstärke verringert wird. Da das Drehmoment jedoch sowohl von der Feldstärke als auch von der Stärke des Ankerstroms abhängt, ist im Anker mehr Strom erforderlich, um eine gegebene Last anzutreiben, wenn die Feldstärke verringert wird.

4. Ankerreaktion:

Wenn ein Motor läuft, zirkuliert der Strom in den Wicklungen des Ankers und erzeugt ein Magnetfeld. Die Stärke des Ankerfeldes hängt von der Stärke des im Anker fließenden Stroms und damit vom vom Motor ausgeübten Drehmoment ab.

Das durch den Anker erzeugte Feld ist im Raum stationär, aber seine Polarität stimmt nicht mit der Polarität des Hauptfeldes überein. Das effektive Feld, in dem der Anker läuft, ist das Ergebnis des Hauptfeldes und des Ankerfeldes, wie in Abb. 16.6 gezeigt.

Die Polaritätsachse des resultierenden Feldes stimmt nicht mit der Achse der mechanischen Polstücke überein und ihre Position variiert mit der durch den Motor angetriebenen Last. Die Verzerrung des effektiven Feldes des Motors wird Ankerreaktion genannt.

5. Bürstenposition:

Bürsten müssen so um den Kommutator gelegt werden, dass die Stromrichtung in jedem Leiter geändert wird, während sich der Leiter in einer neutralen Position zwischen zwei Teilen befindet. Wenn die Bürstenposition falsch ist, erfolgt die Änderung der Stromrichtung unter einem Pol; so fließt der Strom während einer Zeit, während der sich der Leiter unter einem Pol befindet, in die falsche Richtung.

An den Bürsten treten starke Funken auf und der Kommutator wird wahrscheinlich aufgeladen. Die Pole, unter denen die Leiter verlaufen, sind die Pole des effektiven Magnetfelds und nicht die physikalischen Polstücke der Feldwicklung.

Das effektive Magnetfeld ist das Ergebnis zwischen dem von den Feldwicklungen erzeugten Magnetfeld und dem von dem Anker erzeugten. Die genaue Position der wirksamen Pole und damit die korrekte Position der Bürsten wird folglich durch die Stärke des Ankerstroms bestimmt.

Da die Stärke des Ankerstroms durch die Drehzahl des Motors und die angetriebene Last bestimmt wird, hängt die genaue Position der wirksamen Pole und damit die korrekte Bürstenposition auch von der Geschwindigkeit und der Last ab. Ein wie bisher beschriebener Gleichstrommotor mit feststehenden Bürsten könnte daher nur bei einer Geschwindigkeit und Belastung effizient arbeiten.

6. Brush Rocking:

Ein Verfahren zur Anpassung an die Änderung der Position des resultierenden Feldes besteht darin, die Bürsten auf dem Bürstenring zu bewegen, der um die Achse des Kommutators gedreht (oder geschwenkt) werden kann. Die Position der Bürsten kann daher für jede Last eingestellt werden, die der Motor gerade antreibt.

Diese Methode eignet sich nur für Motoren, die zum Antreiben einer Last mit konstanter Drehzahl und bei gelegentlichen Lastwechseln verwendet werden. Es ist nicht für Motoren geeignet, die unter verschiedenen Last- und Drehzahlbedingungen laufen sollen, und wird bei modernen Maschinen selten eingesetzt.

7. Zwischenpole:

Motoren, die dafür ausgelegt sind, mit variablen Geschwindigkeiten zu laufen oder sehr unterschiedliche Lasten aufzunehmen, sind üblicherweise mit Zwischenpolen versehen, dh kleinen Polwicklungen, die zwischen den Hauptpolen des Feldes angeordnet sind, um das resultierende Feld zu stabilisieren. Zwischenpole erzeugen ein Magnetfeld, das der Wirkung der Ankerreaktion entgegenwirkt.

Die Wicklungen sind in Reihe mit dem Anker geschaltet, so dass die Stärke des Interpolfeldes mit der Stärke der Ankerreaktion zunimmt oder abnimmt. Die Zwischenpole stabilisieren das effektive Magnetfeld über einen Bereich von Lasten und Geschwindigkeiten. Eine Bürstenposition bleibt über diesen Bereich hinweg korrekt, so dass der Motor unterschiedliche Lasten effizient und ohne Funkenbildung an den Bürsten antreiben kann.

6. Arten von Gleichstrommotoren:

Die Feldwicklungen des Motors können entweder in Reihe oder parallel zu dem Anker geschaltet sein. Diese beiden Methoden der Feldverbindung erzeugen zwei verschiedene Motortypen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Ein dritter Motortyp kombiniert ihre Eigenschaften.

1. Shunt-Motor:

Die Feldwicklungen sind parallel zum Anker geschaltet, wie in Abb. 16.7 gezeigt. Sowohl das Feld als auch der Anker sind daher direkt über die Versorgung angeschlossen. Der in den Feldwicklungen fließende Strom ist konstant, so dass auch die Feldstärke konstant ist.

Der im Anker fließende Strom und damit die Drehzahl des Motors hängt von der Last ab, jedoch ist die erforderliche Drehzahländerung normalerweise ein relativ kleiner Prozentsatz der Gesamtgeschwindigkeit des Motors. Ein Nebenschlussmotor wird daher verwendet, wenn eine nahezu konstante Geschwindigkeit über einen breiten Belastungsbereich erforderlich ist.

2. Serienmotoren:

In Abb. 16.7 (b) ist gezeigt, dass die Feldwicklungen mit dem Anker in Reihe geschaltet sind. Der Feldstrom und damit die Feldstärke wird daher durch den Ankerstrom bestimmt. Wenn der Ankerstrom hoch ist, ist das Feld stark, und wenn der Ankerstrom niedrig ist, ist das Feld schwach.

Die Drehzahl eines Serienmotors variiert erheblich mit der Last. Beim Fahren mit hoher Last ist ein starker Strom erforderlich. Das Feld ist natürlich stark, und eine starke Gegen-EMK wird mit einer relativ geringen Geschwindigkeit induziert, so dass sich der Anker langsam dreht. Bei geringen Lasten ist ein kleinerer Ankerstrom erforderlich, damit das Feld schwach ist.

Der Anker erreicht daher eine hohe Geschwindigkeit, bevor die erforderliche Gegen-EMK induziert wird. Ein Serienmotor wird dort eingesetzt, wo eine Drehzahlregelung und ein hohes Anlaufmoment erforderlich sind, z. B. bei einem Fahrmotor für eine elektrische Lokomotive. Tatsächlich darf ein Serienmotor niemals ohne Last laufen, da er leicht außer Kontrolle geraten könnte und der Anker in Gefahr läuft, sich zu zersetzen und die Isolierung ernsthaft zu beschädigen.

3. zusammengesetzter Motor:

Bei diesem Motortyp gibt es zwei Feldwicklungen, eine in Reihe mit dem Anker und eine parallel dazu, wie in Abb. 16.7 (c) gezeigt. Tatsächlich kann ein Verbundmotor wie ein Serienmotor bei langsamer Geschwindigkeit ein hohes Drehmoment ausüben, wird jedoch durch die Shuntwicklung im Leerlauf nicht mitlaufen können.

7. Starten eines Gleichstrommotors:

Einige Nebenschlussmotoren können gestartet werden, indem die Versorgung direkt an den Motor angeschlossen wird. Die Ankerwicklung hat einen sehr niedrigen Widerstand, normalerweise weniger als 1 Ohm. Zum Zeitpunkt des Startens gibt es keine Gegenkraft. Wenn die gesamte Versorgungsspannung an den Anker angeschlossen ist, fließt ein sehr starker Strom, und der Anker kann durchbrennen, bevor er sich drehen kann.

Ein Widerstand ist daher in Reihe mit dem Anker geschaltet, um den Strom beim Starten zu begrenzen. Der Widerstand wird mit zunehmender Geschwindigkeit des Motors schrittweise verringert und bei Erreichen der vollen Fahrgeschwindigkeit vollständig abgeschaltet, wie in Abb. 16.8 dargestellt. Ein Reihen- oder Verbundwickelmotor kann jedoch durch direktes Schalten gestartet werden, da der kombinierte Widerstand von Serienfeld und Anker ausreicht, um einen gefährlich starken Stromfluss zu verhindern.

Der Gesamtwiderstand des Motors beträgt wahrscheinlich nicht mehr als einige Ohm, so dass der Startstrom ein Vielfaches des Volllaststroms ist. Infolgedessen ist das Anlaufdrehmoment sehr groß, z. B. das sieben- oder achtfache Volllastdrehmoment, so dass ein Anlaufwiderstand erforderlich sein kann, um dieses Drehmoment zu begrenzen, wie in 16.8 gezeigt. (b) Der Widerstand wird schrittweise verringert, wenn der Motor ansteigt.

Geschwindigkeitskontrolle:

Die Drehzahl eines Nebenschlussmotors kann reduziert werden, indem die Startwiderstände in Reihe mit dem Anker verwendet werden, wie in Abb. 16.8 (a) erläutert. Tatsächlich verringert bei diesem Verfahren eine Erhöhung des Serienwiderstandes die Motordrehzahl und umgekehrt. Das Verfahren des Autors zur Steuerung der Drehzahl eines Nebenschlussmotors besteht jedoch darin, einen variablen Widerstand in Reihe mit dem Feld zu schalten, wie in Abb. 16.9 gezeigt. (ein). Dieser Widerstand wird verwendet, um den Feldstrom und damit die Feldstärke zu variieren.

Jede Erhöhung des Widerstands erhöht die Motordrehzahl (verringert jedoch die maximale Last, die der Motor antreiben wird) und umgekehrt. Bei einem Reihen- oder Verbundmotor wird die Drehzahl durch einen variablen Widerstand in Reihe mit dem gesamten Motor geregelt [siehe Abb. 16.8. (b)] oder parallel zum Serienfeld [siehe Abb. 16.9. (b)]. Eine Erhöhung des Widerstands verringert die Motordrehzahl und umgekehrt.

8. Elektrisches Bremsen:

Mit Motoren kann ein Bremsmoment auf die Last ausgeübt werden. Häufig werden zwei Arten des Bremsens verwendet: Dynamisch und Regenerativ. Bei einer dynamischen Bremsung wird der Motor als Generator verwendet und versorgt eine Widerstandslast mit elektrischer Energie. Diese Leistung wird als Wärme abgeführt. Beim regenerativen Bremsen wird der Motor als Generator verwendet, die elektrische Leistung wird jedoch in die Stromversorgung zurückgespeist.

Dynamisches Bremsen ist flexibler als regeneratives Bremsen, bringt jedoch das Problem mit sich, dass Wärme vom Widerstand abgeführt wird. Es ist weniger effizient als regeneratives Bremsen und ist die Form des Bremsens, die bei vielen Wicklern mit Wechselstrom angewendet wird. Regeneratives Bremsen ist die Form, die bei Gleichstrom-Wicklerantrieben verwendet wird, wobei die Energie, die der Förderer zum Stillstand bringt, zur Energieversorgung zurückgeführt wird.

9. DC-Wickelmotoren:

Jeder Gleichstrommotor, der zum Antreiben eines Zangenwicklungsmotors verwendet wird, muss für den Betrieb in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung geeignet sein und in der Lage sein, bei allen Drehzahlen ein maximales Abtriebsdrehmoment zu erzeugen, vom Stillstand bis zur vollen Drehzahl.

Der Anschluss der Feldwicklungen an einem solchen Motor unterscheidet sich von den vorherigen Typen und ist wie folgt:

(a) Die Spulen an den Hauptpolen ähneln dem Shunt-Typ, sind jedoch an eine separate Konstantspannungsversorgung angeschlossen.

(b) Die Zwischenpole sind wie bei den vorherigen Typen mit dem Anker in Reihe geschaltet.

(c) Es wird eine Kompensationswicklung verwendet, die aus isolierten Kupferschienen besteht, die in Schlitze in den Stirnseiten der Hauptpole eingelassen sind, so dass sie sich möglichst nahe an dem Anker befinden. Die Enden der Stange sind durch einen isolierten, gebildeten Kupferstreifen zu einer Wicklung verbunden, die in Reihe mit dem Anker geschaltet ist. Diese Wicklung neutralisiert die zuvor beschriebenen Auswirkungen der Ankerreaktion weiter.

Dieser Motortyp wird normalerweise als "separat angeregt" bezeichnet und ist innerhalb kleiner Grenzen (aufgrund von Verlusten und RI-Abfall) direkt proportional zum Wert der angelegten Ankerspannung (und seiner Polarität) bei allen Ausgangsdrehmomenten von Null bis zum Maximum . Das Abtriebsdrehmoment ist tatsächlich proportional zum Ankerstrom. Es ist ersichtlich, dass durch Zuführen des Ankerstroms von einer variablen Spannungsquelle die Drehzahl des Motors gesteuert werden kann.

Diese Art von Maschinen eignet sich hervorragend für Aufgaben, die eine Feinsteuerung der Geschwindigkeit während der Beschleunigung und Verzögerung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung erfordern, z. B. in einem Minenwickler oder in Walzwerken.

Tatsächlich gibt es zwei übliche Verfahren zum Erhalten der variablen Gleichspannung zur Drehzahlsteuerung des Gleichstrommotors, nämlich:

(1) Das Ward-Leonard-System und

(2) Das Gleichrichtersystem.

(1) Kontrolle durch das Ward-Leonard-System:

In diesem System wird die variable Spannung von einem Motorgeneratorsatz erhalten, der im Wesentlichen aus einem Wechselstrommotor mit relativ konstanter Geschwindigkeit (dh Schleifeninduktion oder synchronem Typ) besteht, der fest und mechanisch mit einem getrennt erregten Gleichstromgenerator gekoppelt ist. Das System wird schematisch in Abb. 16.10 erklärt.

Die Ausgangsanschlüsse des Gleichstromgenerators sind elektrisch mit den Eingangsanschlüssen des Gleichstrommotors gekoppelt, um eine Starkstrom-Ankerschleifenschaltung zu bilden. Die Geschwindigkeit und Richtung des Gleichstrommotors hängt daher von der Größe und Polarität des Gleichstromgeneratorfeldes ab, das in geeigneter Weise durch die Bewegung des Steuerhebels des Wickelmotors gesteuert wird.

In seiner einfachen und ursprünglichen Form bestand diese Steuerung aus einer Reihenschaltung aus einer konstanten Gleichspannungsversorgung mit einem veränderlichen Widerstandsregler, dem (durch den Steuerhebel betätigten) Feldstrom- und Vorwärts- und Rückwärtsschützen (ebenfalls durch den Hebel ausgewählt), die die Richtung steuern des Stromflusses.

Die Richtung des Stromflusses im Gleichstromgeneratorfeld bestimmt die Polarität der Ausgangsspannung und damit die Drehrichtung des Gleichstrommotors. Die Stärke des Gleichstromgeneratorfeldstroms bestimmt die Ausgangsspannung und damit die Drehzahl des Gleichstrommotors.

Die Gleichspannungsversorgung mit konstanter Spannung für das Gleichstrommotorfeld, das Gleichstromgeneratorfeld und die Steuerschaltungen wird von einem separaten Gleichstromerreger abgeleitet, der Teil des Motorgeneratorsatzes sein kann, oder separat von einem Wechselstrommotor angetrieben. Bei diesem einfachen Steuersystem fällt jedoch die Motordrehzahl bei einem bestimmten Wert der angelegten Spannung mit zunehmender Last leicht ab und wird als "Open-Loop" -System bezeichnet.

Bei den meisten Ward Leonard Wicklern, die seit den späten vierziger Jahren installiert wurden, wurde die Steuerung über das Closed-Loop-System gesteuert. Bei diesem System gibt es keine Geschwindigkeitsschwankungen bei Belastung. Dies ist für das automatische Aufwickeln notwendig, um ein genaues Belegen der Käfige bei den Landungen sicherzustellen. Bei der Regelung wird ein Vergleich zwischen der von der Position des Fahrhebels geforderten Motordrehzahl und der tatsächlichen Drehzahl des Motors durchgeführt.

Dies ist in Abb. 16.11 dargestellt. Der Fahrerhebel betreibt natürlich ein Potentiometer, von dem aus eine Referenzspannung erhalten wird, die proportional zur Bewegung des Hebels und der erforderlichen Motordrehzahl ist, dh 100% Referenzspannung bei vollem Hebelweg, die 100% Motordrehzahl und 50% Referenz erfordert Spannung bei halber Hebelübersetzung, die eine Geschwindigkeit von 50 Prozent erfordert, oder Null-Referenzspannung, wenn der Hebel im Leerlauf ist und der Motor im Stillstand ist.

Ein Tachogenerator wird vom Motor angetrieben, um einen Spannungsausgang zu erhalten, der proportional zur tatsächlichen Motordrehzahl ist. Diese beiden Spannungen werden verglichen und die Differenz, die als Fehlerspannung bekannt ist, und in geeigneter Weise verstärkt, wird verwendet, um den Feldstrom des Generators zu erhöhen oder zu verringern, bis kein Fehler mehr vorliegt, d. H. Der Motor läuft mit der Geschwindigkeit, die für die Position des gefordert ist Hebel des Fahrers.

(2) Gleichrichtersystem:

Bei diesem System wird die Gleichstromversorgung des Wickelmotors von einem Gleichrichter bereitgestellt. In der Vergangenheit waren dies üblicherweise Quecksilberbögen, bei denen die Ausgangsspannung mit Hilfe von Anodengittern gesteuert wird. Die Gitter können vorgespannt sein, um den Moment des Anodenzündens während des positiven Halbzyklus abzuhalten und so die Ausgangsspannung von maximal bis null zu variieren. Im vorliegenden und modernen System werden für diese Art von Steuerung Thyristoren verwendet.

In diesem Buch gehen wir nicht detailliert auf das Prinzip dieses Systems ein. Es ist jedoch wichtig anzumerken, dass der Strom durch den Gleichrichter unidirektional ist. Es ist notwendig, das Feld des Wickelmotors umzukehren, damit der Motor in die entgegengesetzte Richtung dreht.

10. Inspektion und Wartung von Gleichstrommotoren:

Die regelmäßige Wartung von Gleichstrommotoren wird nachfolgend systematisch beschrieben:

(1) Kommutator und Pinsel:

In regelmäßigen Abständen werden Kohlenstoffablagerungen aus dem Inneren des Bürstengetriebegehäuses und von der Oberfläche des Kommutators entfernt. Die Kommutatoren werden regelmäßig auf ihre für einen guten elektrischen Kontakt geeignete Oberfläche geprüft. Die Bürsten werden auch dahingehend geprüft, ob sie noch richtig in den Kommutator eingelegt sind und ob sie erneuert werden müssen.

Die Bürsten müssen erneuert werden, bevor der Kupferstecker, der in sie eingebettet ist, an der Kontaktfläche freigelegt wird. Andernfalls kann die Bürste den Kommutator beschädigen. Die Hersteller geben den zulässigen Verschleiß an, bevor die Bürste erneuert werden soll. Bei starken Funkenbildung an den Bürsten, zB Brandflecken an den Kommutatorsegmenten, muss die Ursache gefunden und behoben werden, bevor der Motor wieder in Betrieb genommen wird.

(2) Inspektion der Isolierung:

Die Isolierung der Feld- und Ankerwicklungen wird von Zeit zu Zeit auf Anzeichen von Verschleiß geprüft.

Die folgenden Bedingungen zeigen an, dass Aufmerksamkeit erforderlich ist:

(a) Feuchtigkeit und Schmutz, die den Isolationswiderstandswert verringern.

(b) Rissiger Lack, der die Isolierung anfällig für das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit macht.

(3) Isolationswiderstandstests:

Der Isolationswiderstand sollte überprüft werden zwischen:

(a) Die Feldwicklungen und der Rahmen des Motors.

(b) Die Kommutatorsegmente (die die Ankerwicklung aufnehmen) und der Ankerkern.

(c) Das Bürstengetriebe und der Rahmen der Maschine werden regelmäßig getestet, üblicherweise von einem Isolationswiderstandstester wie einem Metro-Ohm oder einem Megger. Die in aufeinanderfolgenden Tests erhaltenen Messwerte werden aufgezeichnet, so dass eine Tendenz zur Verschlechterung wahrgenommen werden kann und notwendige vorbeugende Maßnahmen sofort ergriffen werden können. Wenn die beiden Feldwicklungen eines Verbundwickelmotors elektrisch getrennt werden können, ist es üblich, den Isolationswiderstand auch zwischen zwei Wicklungssätzen zu messen.

(4) Wickelwiderstandstest:

In regelmäßigen Abständen wird der Widerstand jeder Wicklung des Feldes mit einem direkt abgelesenen Ohmmeter gemessen und sollte mit dem vom Hersteller gelieferten korrekten Wert verglichen werden.

(5) Prüfung des Ankers:

Wenn der Anker während einer Überholung vom Motor entfernt wird, ist folgende Überprüfung unbedingt durchzuführen:

(1) Die Ankerbänder, die die Wicklungen sichern, werden überprüft, um sicherzustellen, dass sie sich in einem guten Zustand befinden, dh dass keine losen Windungen des Bindedrahtes vorhanden sind und dass das Lot und die Halteklammern sicher sind.

(2) Ein Isolationswiderstandstest wird normalerweise zwischen den Bändern und der Ankerwicklung sowie zwischen den Bändern und dem Ankerkern durchgeführt.

(3) Die Ansammlung von Schmutz und Kohlenstaub von den Bürsten wird aus der Umgebung des Kommutators entfernt, z. B. zwischen den Kommutator-Steigrohren und den freiliegenden Oberflächen der isolierenden Endringe.

(4) Die Arbeitsfläche des Kommutators wird sehr gründlich untersucht. Bei Anzeichen von Verbrennungen oder Lochfraß kann die Oberfläche durch sehr vorsichtiges Drehen wieder hergestellt werden. Gleichzeitig muss die Ursache für Funkenbildung oder Abrieb, der die Kommutatoroberfläche beschädigt hat, ermittelt und behoben werden.

(5) Die Glimmersegmente des Kommutators werden untersucht. Bei Anzeichen von Verbrennung oder Verkokung müssen die Glimmersegmente ersetzt werden.

(6) Die Oberfläche des Kommutators wird untersucht, um sicherzustellen, dass keine Glimmersegmente aus den Kupfersegmenten herausragen. Die Glimmersegmente werden normalerweise etwas unter dem Niveau der Kupfersegmente (z. B. 1/32 Zoll bis 1/6 Zoll tief) unterschnitten, um jegliche Verschmutzung mit den Bürsten zu vermeiden. Bei den meisten Maschinen sind die Glimmer jedoch bündig mit den Kupfersegmenten.

(7) Die Lötverbindungen zum Kommutator werden geprüft, um sicherzustellen, dass das Lot nicht geworfen wurde und die Verbindungen nicht gerissen sind. Das Einbringen des Lotes deutet auf lose Wicklungen in den Ankerschlitzen hin.

Der Widerstand der Ankerleiter wird durch Testen zwischen jedem Paar benachbarter Kommutatorsegmente erhalten. Ein empfindliches direkt ablesbares Ohmmeter wie ein Kanal kann verwendet werden, genauere Ergebnisse werden jedoch erzielt, indem ein starker Strom durch den Anker geleitet wird und der Millivolt-Abfall zwischen den Segmenten gemessen wird.

Der Widerstand zwischen jedem Segmentpaar sollte innerhalb einer vom Hersteller angegebenen Toleranz gleich sein. Jede Abweichung außerhalb der Toleranz weist auf einen Fehler hin. Ein hoher Widerstand (oder Millivoltabfall) zwischen einem Paar von Segmenten zeigt einen offenen Stromkreis in der Wicklung an, während ein niedriger Widerstand (oder Millivoltabfall) einen Kurzschluss anzeigt. Der Millivolt-Abfall muss nahe an den vom Hersteller angegebenen Ergebnissen liegen.

11. Fehlersuche Tabellen:

(a) Wenn der Motor nicht läuft:

1. Armatur nicht frei laufen

Möglicherweise ein Fehler im mechanischen Antrieb der Maschine. Der Anker eines Serienmotors kann jedoch gegen die Feldwicklungen blockieren, wenn die Maschine laufen gelassen wurde und die Ankerbänder platzten oder ein mechanisches Blockieren aufgetreten ist.

2. Defekte Terminalverbindungen:

Wegen Überhitzung / Misshandlung sofort beseitigen.

3. Aktueller Pfad durch unterbrochene Bürsten:

Eine oder mehrere Bürsten haben keinen Kontakt zum Kommutator oder eine unterbrochene Verbindung zur Bürstengarnitur.

4. Offener Stromkreis in Feldwicklungen:

Testen Sie den Widerstand der Feldwicklungen mit einem niederohmigen Ohmmeter.

5. Kurzschluss in der Feldwicklung:

Testen Sie den Widerstand der Feldwicklungen mit einem niederohmigen Ohmmeter.

(b) Motorschaltgerät:

Mögliches Symptom des Fehlers: / Ursachen

1. Öffnungskreis im Startwiderstand:

Dieser Fehler würde verhindern, dass der Motor mit dem Widerstand im Stromkreis startet. Der Bediener sollte den Starthebel nicht in die Position „RUN“ bewegen, wenn der Motor nicht normal startet.

2. Hauptschütz oder Umkehrschalter schließen die Schaltung nicht ab.

Überprüfen Sie die Kontakte auf allgemeinen Zustand. Stellen Sie sicher, dass die Kontakte ausreichend Druck ausüben.

(c) niedrige Drehzahl des Motors (unterhalb der Nenndrehzahl):

Mögliches Symptom einer Störung / Ursachen und / oder Auffinden der Ursachen

1. Widerstand im Starterfeld nicht richtig geschaltet:

Schalter ist möglicherweise defekt. Fehler prüfen und beheben.

2. Hoher Widerstand in der Armatur:

Überprüfen Sie die Lötstellen zwischen den Kommutator-Risern und den Widerständen der Ankerleiter.

3. Kurzschluss in der Armatur:

Führen Sie einen Spannungsabfalltest am Anker und / oder einen Induktionstest durch.

4. Unzureichender Kontakt zwischen Bürsten und Kommutator:

Untersuchen Sie die Bürsten, um sicherzustellen, dass ihre Kontaktfläche in den Kommutatorbogen eingelegt ist und dass sie nicht beschädigt sind, Funken bilden oder mit einem durch Oxidation verursachten Film bedeckt sind.

5. Unzureichender Bürstenfederdruck:

Messen Sie den Druck der Bürstenfedern mit einer Federwaage. Stellen Sie sicher, dass die Bürsten nicht so stark abgenutzt sind, dass die Bürstenfedern oder der federbelastete Hebel effektiv auf sie wirken können.

(d) hohe Geschwindigkeit (über der Nenngeschwindigkeit):

Symptom / Ursachen und / oder Ursachen ermitteln

1. Compound- oder Interpolwicklung kurzgeschlossen, offen oder umgekehrt:

Untersuchen Sie die Verbindungen zu diesen Wicklungen. Testen Sie ihren Widerstand mit einem niedrigen Ohmmeter.

2. Hoher Widerstand in der Shuntwicklung:

Überprüfen Sie die Verbindungen zu den Wicklungen und testen Sie den Widerstand mit einem niedrigen Ohmmeter. Wenn der Motor über ein Shunt-Feldsteuergerät verfügt, stellen Sie sicher, dass der Widerstand vollständig ausgeschaltet ist.

3. Eine oder mehrere Shunt-Spulen vertauscht:

Überprüfen Sie die Verbindungen.

4. Kurzschluss im Serienfeld:

Messen Sie den Widerstand der Wicklungen.

5. Bürstenposition gestört:

Prüfen Sie das Bürstenrad auf Anzeichen von Bewegungen und untersuchen Sie die Oberfläche des Kommutators auf Verbrennungen und andere Funken.

6. Maschine mit geringer Last:

Dies gilt nur für Serienmotoren.

(e) Überhitzung:

1. Kühlsystem nicht wirksam:

Der Motor wurde möglicherweise mit Kohlenstaub bedeckt oder auf andere Weise abgedeckt, sodass Luft nicht die Kühlflächen erreichen kann. Wenn ein Ventilator installiert ist, stellen Sie sicher, dass er ordnungsgemäß funktioniert und dass die Luftkanäle nicht durch Kohlenstaub oder andere Arten von Schmutz und Staub blockiert werden.

2. Kontinuierliches Arbeiten bei Überlastung:

Es muss sichergestellt sein, dass der Motor die Nennlast antreibt. Überprüfen Sie den mechanischen Antrieb, die Kupplungen, das Getriebe usw. auf Fehler, die den Motor übermäßig belasten können.

3. Kurzschluss in der Feldwicklung:

Führen Sie einen Spannungsabfalltest am Anker oder / und Induktionstest durch.

4. Schlechter Bürstenkontakt:

Messen Sie den Druck der Bürstenfeder mit einer Federwaage. Stellen Sie sicher, dass die Bürsten nicht über den Punkt hinaus abgenutzt sind, an dem die Bürstenfedern oder Federhebel voll wirksam sind. Den Zustand der Bürstenkontaktflächen und der Arbeitsfläche des Kommutators prüfen.

5. Bürstenreibung:

Die Kontaktflächen der Bürsten und die Arbeitsfläche des Kommutators auf Rauheit und Abrieb prüfen. Stellen Sie sicher, dass der Bürstenfederdruck nicht zu groß ist.

6. Überstrom, verursacht durch Nachführung zwischen Kommutatorsegmenten:

Untersuchen Sie den Kommutator auf Ablagerungen von Schmutz oder Kohlestaub in den Schlitzen zwischen den Kommutatorsegmenten oder zwischen den Steigleitungen. Und in regelmäßigen Abständen von maximal 500 Stunden reinigen.

(f) Vibration:

Möglicher Fehler:

1. Kommutator sollte geprüft werden auf:

(a) Glimmersegmente, die aus den Kupfersegmenten herausragen.

(b) Einige Kupfersegmente liegen außer Linie.

Abhilfemaßnahme:

Alle oder alle Mängel müssen in einer gut ausgestatteten Werkstatt behoben werden.

Möglicher Fehler:

2. Ankerkern lose auf der Welle:

Bewegungen des Ankerkerns an seiner Welle können manchmal durch das Auftreten von rostigem Pulver um die Mitte des Kerns und zwischen den Schichten der Kerne festgestellt werden. Die Ausrüstung sollte effizient in einer Werkstatt besucht werden.

3. Abgenutzte oder beschädigte Lager:

Abgenutzte Lager sind normalerweise bei laufendem Motor laut und verursachen außerdem Wärmeverluste. Manchmal aufgrund von Lagerdefekten kann ein frühes Ankerelement, wenn es nicht erkannt wird, mit dem Feldkern reiben und somit den gesamten Motor beschädigen.