книги / Устройство, эксплуатационно-техническое обслуживание и ремонт станционного оборудования радиорелейных линий связи
..pdfря. В мощных машинах используют более эффективные системы охлаждения.
Чтобы защитить машину от пыли и влаги конструктивные окна, обеспечивающие доступ к коллектору и щеткам, закрывают съемными стальными лентами или пластинами.
Из электрических машин наиболее просто устроены асинхрон ные двигатели с короткозамкнутой обмоткой ротора. Отсутствие коллектора и щеток существенно повышает надежность и упро щает эксплуатацию машины по сравнению с двигателями по стоянного тока. Недостаток асинхронного двигателя — сложность регулирования частоты его вращения.
Двигатели переменного тока с фазной обмоткой ротора до пускают регулирование частоты вращения в ограниченных пре делах. Характерный признак этих двигателей — наличие кон тактных колец и щеток.
Статор синхронного генератора принципиально не отличает ся от статора асинхронного двигателя. Что касается ротора, то его конструкция зависит от частоты вращения, на которую рас считана машина. Возбуждение синхронного генератора осущест вляется либо от генератора постоянного тока, либо через выпря мительную схему (самовозбуждение).
В процессе эксплуатации электрической машины необходимо:
поддерживать номинальное напряжение на зажимах по показаниям вольт метра;
проверять наличие смазки в подшипниках;
следить |
за |
щетками (в случае их стирания — заменять на новые), регули |
ровать силу нажатия пружин щеткодержателя; |
||
регулярно |
протирать коллектор или кольца сухой тряпкой, следить, чтобы |
|
их блеск |
был |
равномерным, отсутствовали выбоины, царапины, обгорелые |
места; следить за искрением на коллекторе: допускается появление отдельных искр,
при сильном искрении, переходящем в круговой огонь, машину необходимо немедленно выключить и отправить в ремонт.
В процессе эксплуатации электрических машин довольно часто возникают неисправности, которые на первый взгляд кажутся довольно сложными, а на самом деле являются следствиями простых причин, которые можно устранить собственными силами (табл. 9),
Т а б л и ца 9
Неисправность |
Причины неисправности |
Способы устранения неисправ |
|
ности |
|||
|
|
Искрение под щет ками у части щеток или у всех щеток
Щетки неправильно уста новлены или слабо прижаты к коллектору
Проверить положение ще ток по заводским данным. Увеличить нажатие их пру жинами, проверить сколь жение щеток в щеткодержа телях
Неисправность
Заметный нагрев коллектора и щеток
Круговое легкое искрение (перескаки вающие искры по по верхности коллектора со щеток одного по люса на щетки друго го полюса)
Круговой огонь по коллектору
Причины неисправности
Рабочая поверхность ще ток зазубрена, обожжена, загрязнена медной пылью, обломана по краям или пло хо отшлифована
Щетки слишком свободно перемещаются в щеткодер жателе
Поверхность коллектора загрязнена смазкой, уголь ной пылью и др.
Неровности коллектора; плохо протерт коллектор после его шлифовки
Неподходящая марка ще ток (слишком мягкие); не правильное положение ще ток относительно нейтрали; неправильное чередование главных и дополнительных полюсов
Дрожание щеток |
Ослаблено крепление |
|
пальцев, на которых сидят |
|
щеткодержатели. Выступает |
|
изоляция (миканит) между |
|
пластинами коллектора |
Перегрев всей ма |
Машина перегружена. |
шины |
Засорены вентиляционные |
|
каналы |
Перегрев обмотки |
Межвитковое замыкание |
якоря |
секций якоря |
Генератор плохо |
Короткое замыкание сек |
возбуждается |
ций якоря |
Способы устранения неисправ ности
Щетки с зазубринами, же лобками и обломанными краями предварительно об работать напильником.В ос тальных случаях следует протереть их мелкой стек лянной бумагой и отшлифо вать
По окончании шлифовки протереть коллектор чистой сухой тряпкой
Щетки заменить новыми, соответствующими разме рам обойм щеткодержателей
Протереть коллектор чис той неволокнистой тряпкой, слегка смоченной в бензине или спирте, и отшлифовать мелкой стеклянной бумагой. Шлифовать коллектор с по мощью специальной колод ки. Бумагу увлажнить мас лом или вазелином
Неровную поверхность коллектора отшлифовать, если шлифовка не помогает, то коллектор проточить
Заменить щетки более твердыми. Установить щет ки на нейтраль (по завод ской метке) или определить нейтраль по отсутствию маг нитного потока. Проверить правильность чередования главных и дополнительных полюсов
Подтянуть гайки крепле ния пальцев. Продорожить изоляцию между пластина ми коллектора на глубину 0,5 — 1 мм; коллектор от шлифовать стеклянной бу магой, при надобности про точить
Устранить перегрузку. Очистить вентиляционные пути и продуть сжатым воз духом при давлении 2 атм.
Сменить якорь
Сменить якорь
Неисправность |
Причины неисправности |
Способы устранения неисправ |
|
ности |
|||
|
|
П ер егрев коллекто ра и щ еток
П ерегрев обм отки
в озб у ж д ен и я |
ген ер а |
тора или дви гателя |
|
Г енератор |
не р а з |
вивает ном инального н апряж ени я
Г енератор р а зв и вает н ап р я ж ен и е вы ше или н иж е ном и нального
И ск р ообр азов ан и е
Слиш ком тверды е щетки
Н аж и м щ еток излиш не велик
В елик ток в о збуж д ен и я в следствие того, что ск о рость вращ ения маш ины ум еньш илась
П олю сы генератора р а з магничены в резул ьтате толчков и тряски во время перевозки или в резул ьтате перем агничивания при сл у чайном п р охож ден ии тока чер ез обм отки магнитны х полю сов в обратном н апр ав лении
Щ етки см ещ ены от нейт рального полож ения
Н еправильное н ап р ав л е ние вращ ения маш ины или неправильное соеди нени е ш унтовой обм отки с якорем
Ш унтовая обм отка за м к нута на корпус в двух м ес тах
О бры в или плохой кон такт в цепи в озбуж д ен и я
Ч астота вращ ения якоря маш ины превы ш ает ном и нальную или не дости гает
ее
У странить и ск р ообр азов а ние, как ук азан о выше
Зам ен и ть щетки на бол ее мягкие
Отрегулировать наж им
щеток в соответствии с оп и санием маш ины
Отрегулировать скорость вращ ения маш ины соотв ет ственно указанной в за в о д ском паспорте
Намагнитить генератор,
пропустив ток через обм отку в озбуж д ен и я от посторонне го источника
Проверить п олож ен ие
щеток и правильно их у ст а новить
Перем енить направление вращ ения или соединить ш унтовую обм отку с обм от кой якоря согласн о оп и са нию маш ины
У странить зам ы кание на корпус
Оты скать с помощ ью контрольной лампы или ом метра м есто плохого контак та и устранить повреж дени е
О трегулировать частоту вращ ения приводного д в и гателя
§57. Регулирование, стабилизация
ивыпрямление напряжения
Линии электропередачи, обмотки трансформаторов трансформа торных подстанций, кабельные линии электроснабжения РРС обладают собственным сопротивлением, на котором теряется часть напряжения сети.
Эти потери напряжения пропорциональны току и изменяются при изменении потребляемой мощности (тока нагрузки). Соот-
ветственно колеблется и напряжение на зажимах, к которым подключены потребители. Колебания напряжения относительно невелики (они составляют несколько процентов от номинального значения), но изменение питающего напряжения даже на 3—5 % неблагоприятно сказывается на работе электрооборудования станции: заметно увеличивается ток, потребляемый асинхронным двигателем, снижается световой поток осветительных приборов и др. Недопустимы заметные колебания напряжения и для радио аппаратуры.
Пределы, в диапазоне которых допускается отклонение напряжения питания блоков РРС, оговариваются в технических заданиях на разработку аппаратуры и должны строго выдерживаться при ее эксплуатации.
Возникает необходимость регулировать напряжение электро сети. В большинстве случаев это производят изменением числа витков первичной или вторичной обмотки трансформатора. Значи тельно реже, и главным образом в трансформаторах относитель но небольшой мощности, шунтируют основной магнитный поток трансформатора с помощью магнитопроводящего шунта.
Для изменения числа витков обмоток трансформатора созда ют ответвления (отпайки) либо от обмотки высшего, либо, от об мотки низшего напряжения (вторичной обмотки понижающего трансформатора). В соответствии с ГОСТом в трансформаторах
средней мощности делают пять ответвлений, в трансформаторах повышенной мощности число ответвлений может быть больше.
Среднее ответвление соответствует номинальному напряже нию. Два соседних (по обе стороны от среднего) — номинально му, увеличенному на 2,5 % и уменьшенному на тот же процент; два крайних позволяют увеличить и уменьшить напряжение на 5 % по сравнению с номинальным.
Число витков обмотки трехфазного трансформатора изменяют с помощью переключателя, принципиальная схема которого изо бражена на рис. 189. Трехфазная обмотка соединена по схеме звезда, при этом нулевая точка как бы перемещается при поворо те переключателя. Когда переключатель закорачивает зажимы X\,Y\,Z\ — задействованы все витки обмоток; при повороте пере ключателя закорачиваются зажимы Х2, Т2, Z2 и нижняя часть обмоток оказывается незадействованной (на рисунке ее можно мысленно стереть); при следующем повороте переключателя ко личество незадействованных витков увеличивается, а число ра бочих витков соответственно уменьшается.
Такой переключатель можно использовать для регулирования напряжения только предварительно выключенного (обесточен ного) трансформатора. В противном случае возникнут опасные перенапряжения, способные пробить изоляцию и вывести из строя всю электросистему.
Для регулирования напряжения под нагрузкой используют более сложные переключатели.
244
Регулирование на стороне высшего напряжения трансформа тора более точное, а размеры переключателя меньше.
Переключатель отпаек высоковольтных обмоток крепят на кор пусе трансформатора в бачке, заполненном маслом. Им управ ляют автоматически в зависимости от уровня напряжения на выходных зажимах трансформатора.
Переключатель ручного регулирования напряжения в обесто ченной сети крепят на крышке или стенке трансформаторного бака.
Переключение отпаек обмоток трансформатора скачкообразно изменяет напряжение на его зажимах, а в некоторых случаях необходимо поддерживать напряжение на зажимах потребителей стабильным, мало зависящим от колебаний напряжения в сети. Для потребителей средней мощности эту задачу решают с по мощью ферромагнитных стабилизаторов напряжения (рис. 190). Эффект стабилизации достигается последовательным соединени ем линейных и нелинейных элементов электрических цепей. На помним, что линейным элементом называется такой, в котором ток и напряжение связаны законом Ома: падение напряжения на линейном элементе прямо пропорционально возрастает с увеличе нием проходящего по нему тока.
В нелинейном элементе зависимость между током и напряже нием не линейна. Типичным представителем нелинейных элемен тов является катушка индуктивности с ферромагнитным сердеч ником в цепи переменного тока. При малых напряжениях, под веденных к ее обмотке, связь между током и напряжением под чиняется линейному закону, при существенном убеличении напря жения и тока наступает магнитное насыщение сердечника и ли нейность нарушается.
Это свойство использовано в схеме, изображенной на рис. 190. Линейным элементом здесь является конденсатор, нелинейным —
|
|
|
с |
|
|
О |
■О |
|
|
Ui |
и* |
|
|
О |
О |
Р ис. 189. П ереклю чатель |
Р ис. |
190. С хем а ф ер р о |
|
отпаек |
обм отки т р е х ф а з |
магнитного стаби ли затор а |
|
ного |
тр ан сф ор м атор а |
|
напряж ения |
индуктивная катушка с фер ромагнитным сердечником. К входным зажимам стаби лизатора подводят напряже ние U|, выходное (стабили зированное) напряжение U2 снимают с зажимов катушки.
Работа схемы иллюстри руется рис. 191: прямая ли ния /, проходящая через на чало координат, характери зует зависимость напряже ния на конденсаторе от тока в цепи; кривая 2 показывает зависимость тока от напря жения на катушке; кривая 3 — зависимость между при
ложенным к стабилизатору напряжением U\ и током, проходящим последовательно через конденсатор и катушку.
При построении кривой 3 учтено, что напряжения на конден саторе и на катушке находятся примерно в противофазе и, следо вательно, напряжение на входе равно их разности. Выберем два произвольных значения тока h и h. При токе Л напряжения на входе схемы U\. на выходе— U'K (напряжение на зажимах ка тушки). При токе h соответственно имеем U" и U" Из графика видно, что разность входных напряжений V\ и U" во много раз превышает разность выходных напряжений U'Kи U" Это и озна чает, что при значительных колебаниях напряжения на входе схе мы напряжение на выходе почти не изменяется, т. е. схема работает как стабилизатор напряжения.
Эффективность схемы можно еще повысить, если в качестве нелинейного элемента использовать резонансный контур, состоя щий из конденсатора и катушки с магнитопроводящим сердеч ником. Именно такие схемы находят наибольшее практическое применение.
Помимо регулирования и стабилизации напряжения в цепях электроснабжения РРС приходится решать еще одну задачу:
преобразовывать напряжение из одного вида в другой.
Для преобразования переменного напряжения в постоянное используют статические выпрямители, представляющие собой электрические устройства, построенные на полупроводниковых диодах.
Наибольшее применение в цепях электроснабжения находят мостовые схемы выпрямления однофазного и трехфазного напря жения (тока). Поскольку выпрямленное напряжение пульсирую щее, к выходу выпрямителя подключают сглаживающие фильтры.
Пульсация выпрямленного напряжения значительно уменьша ется, если использовать трехфазную мостовую схему, предло-
246
Рис. |
192. Т р ех ф а зн а я м остовая вы прям ительная схем а (а ) и н апряж ение |
на ее |
|
|
входе |
и вы ходе (б) |
|
женную А. Н. Ларионовым |
(рис. 192, а). Напряжения на |
входе |
|
и\ |
и выходе U2 схемы показаны на рис. 192,6. |
|
|
|
Выпрямительные схемы снабжают дополнительными устройст |
||
вами, измерительными приборами, сглаживающими фильтрами |
|||
и оформляют в виде отдельных блоков (щитов), серийно изго товляемых промышленностью.
Широко распространены выпрямители типа ВСА (выпрями тель селеновый для зарядки аккумуляторных батарей). Они рас считаны на различные напряжения от 6 до 240 В и токи от 2 до 12 А.
Для параллельной работы с аккумуляторами (в буферном режиме) используют стабилизированные выпрямители типов ВБ-60, ВСП, ВУК. В их состав входят феррорезонансные стаби лизаторы напряжения, мостовые выпрямительные схемы, дроссе ли, конденсаторы и резисторы для сглаживания пульсаций вы прямленного напряжения.
Кремниевые выпрямители ВУК снабжены также автомати ческой защитой от коротких замыканий и перегрузок и устройст вом дистанционного включения и выключения.
В серию выпрямителей типа ВСП входят приборы, рассчи танные на выходные напряжения 24, 60, 120, 220 и 400 В и токи от 0,2 до 60 А. Эти характеристики отображают в маркировке выпря мителей. Так, прибор ВСП-60/20 рассчитан на выпрямленное напряжение 60 В и ток на выходе до 20 А.
Вид и параметры тока можно преобразовывать с помощью электрических машин. Известны двигатель-генераторные, двухъ якорные и одноякорные преобразователи. Однако в настоящее время эти, когда-то широко распространенные, устройства прак тически вытеснены статическими преобразователями, которые бо лее надежны и экономичны. В значительной степени этому спо собствовало быстрое совершенствование полупроводниковых приборов.
§ 58. Магнитные усилители
Усиливают сигналы в радиотехнических устройствах электрон ными усилителями, собранными на полупроводниковых элемен тах или изготовленными по микроэлектронной технологии. Такие усилители способны усиливать (без существенных искажений) радиосигналы очень высоких частот, но рассчитаны, как правило, на сравнительно небольшие мощности, а схемы их относительно сложны. Сложности особенно возрастают при изготовлении мощ ных оконечных каскадов усиления, питающих антенные контуры передающих устройств. Тем не менее, не найдено альтернативы усилению сигналов высоких частот с помощью электронных уси лителей и резонансных контуров.
Однако в автоматических устройствах регулирования пара метров автономных источников питания РРС, привода следящих антенн систем космической связи и во многих других случаях ши роко применяют усилители, которые принято называть магнит ными.
Измерительные устройства систем автоматического регулиро вания или слежения обычно вырабатывают маломощные сигналы управления, которые непосредственно нельзя использовать для того, чтобы привести в действие исполнительные механизмы.
Малая мощность управляющих сигналов — следствие стремления уменьшить влияние нагрузки на точность измерений, а также конструктивных особенностей и физической природы измеритель ных устройств.
Чтобы получить мощность, необходимую для привода испол нительных органов системы, применяют магнитные усилители мощности, основанные на свойствах ферромагнитных материалов. Эти усилители просты по устройству, неприхотливы в эксплуата ции, практически нечувствительны к вибрациям и механическим воздействиям, способны работать в широком диапазоне темпе ратур окружающей среды. Они позволяют получить значитель ные токи на выходе, сравнительно недороги и очень надежны.
Основной недостаток магнитных усилителей, ограничивающий область их применения,— низкий предел частот усиливаемых сиг налов, обычно не превышающий нескольких килогерц.
Взависимости от характера физических процессов, опреде ляющих принцип работы рассматриваемых устройств, различают
дроссельные и трансформаторные магнитные усилители.
Вдроссельных усилителях (рис. 193, а) рабочая обмотка ДОр/2, питаемая переменным током, выполняет роль «заслонки», ограничивающей значение тока /р в нагрузке /?, включенной по следовательно с рабочей обмоткой.
Втрансформаторных усилителях цепь нагрузки R (рис. 194) электрически не связана с цепью питания переменным током. Пе редача энергии из обмотки питания w i в обмотку нагрузки w2
IVn
a)
Р ис. 193. П ринципиальная схем а (а) и р абоч ая характеристика (б) дроссел ьного
м агнитного усилителя
осуществляется за счет магнитной связи между ними. При этом поток мощности, передаваемой в цепь нагрузки, при заданной частоте зависит от амплитуды магнитного потока, связанного с витками рабочей обмотки.
Отметим, что и в дроссельном, и в трансформаторном усили телях рабочие обмотки разделены на две половины, которые на мотаны так, чтобы их магнитные потоки в среднем стержне (в об мотке управления wy) взаимно компенсировались. Это исключает передачу энергии из рабочей цепи в цепь управления.
Чтобы принцип работы магнитного усилителя был понятен, напомним, что ферромагнитный материал сердечника состоит из микроскопических областей (доменов), самопроизвольно намаг-
Рис. 194. П р инципиальная схем а (а ) и р абоч ая характеристика (б) тр ан сф ор м а торного м агнитного усилителя
ниченных. В отсутствие внешних магнитных полей эти элементар ные «магнитики» расположены хаотически и их суммарный маг нитный поток равен нулю. В присутствии внешнего магнитного поля «магнитики» ориентируются в направлении магнитных си ловых линий и создают значительный суммарный магнитный по ток. Если направление внешнего магнитного потока, создавае мого рабочей обмоткой, изменяется, то меняется и направление суммарного магнитного потока в сердечнике.
Предположим, что ток управления /у в обмотке управления wy равен нулю. При этом переменный магнитный поток, создавае мый током /р в рабочей обмотке, периодически меняет ориентацию элементарных «магнитиков», а следовательно, и направление суммарного магнитного потока. В рабочей обмотке возникает большая эдс самоиндукции, направленная навстречу напряже нию питания. Ток в ней и в нагрузке R минимален (его значение определяется относительно небольшими потерями холостого хода).
Начнем постепенно увеличивать ток управления. Этот посто янный ток создаст постоянный магнитный поток, который все бо лее и более будет ограничивать подвижность «магнитиков». «Размах колебаний» суммарного магнитного потока рабочей об мотки уменьшится, уменьшится эдс самоиндукции. Ток в рабочей обмотке увеличивается пропорционально току управления. При не котором значении тока управления рост рабочего тока прекра щается. Это значит, что под действием постоянного магнитного потока управления все домены сориентировались в одном направ лении. Зависимость /р от /у называется рабочей характеристикой магнитного усилителя (см. рис. 193,6), она характеризует его усилительные свойства: чем круче поднимается характеристика, тем больше коэффициент усиления.
В трансформаторном магнитном усилителе по мере увеличе ния тока управления и ограничения подвижности доменов маг нитный поток связи обмоток w| и W2 уменьшается, при этом умень шается и поток энергии из первой обмотки во вторую и соответ ственно ток /р в нагрузке R. Рабочая характеристика трансфор маторного магнитного усилителя (рис. 194, 6) является как бы зеркальным отражением рабочей характеристики дроссельного магнитного усилителя (см. рис. 193,6).
Как дроссельные, так и трансформаторные магнитные усили тели могут быть собраны по однотактной или двухтактной схемам.
В однотактных магнитных усилителях фаза тока в нагрузке не зависит от полярности входного сигнала. В двухтактных — фаза рабочего тока меняется на 180° при изменении полярности тока управления.
Для повышения коэффициента усиления в магнитный усили тель вводят обмотку обратной связи, а для уменьшения тока хо лостого хода — обмотку смещения. Применение этих обмоток и