Gebruik van DC-motoren in mijnen: bediening, inspectie en onderhoud

Na het lezen van dit artikel leert u over: - 1. Inleiding tot DC-motor gebruikt in mijnen 2. Locomotief Batterijen van een DC-motor 3. Laadstation van een DC-motor 4. Onderdelen 5. Bediening 6. Types 7. Starten van een DC Motor 8. Elektrisch remsysteem 9. DC-wikkelmotoren 10. Inspectie en onderhoud van DC-motoren 11. Foutopsporingstabellen.

Inhoud:

Introductie van DC-motor die wordt gebruikt in mijnen
Locomotief Batterijen van een gelijkstroommotor
Laadstation van een gelijkstroommotor
Delen van een gelijkstroommotor
Werking van een gelijkstroommotor
Typen motoren met gelijkstroom
Starten van een gelijkstroommotor
Elektrisch remmen
DC-wikkelmotoren
Inspectie en onderhoud van DC-motoren
Foutopsporingstabellen

1. Inleiding tot gelijkstroommotor gebruikt in mijnen:

In de metro worden de meeste elektrische locomotieven in gebruik aangedreven door gelijkstroommotoren die werken vanuit een secundaire batterijvoeding. Serie dc-motoren worden meestal gebruikt, omdat hun armaturen permanent gekoppeld zijn aan de aandrijfwielen om elke mogelijkheid van afremmen te voorkomen.

De meeste locomotieven hebben twee aandrijfmotoren, één aan elk uiteinde; op sommige locomotieven zijn twee motoren in serie geschakeld, in andere zijn ze parallel geschakeld.

Elke motor is uitgerust met een reeks startweerstanden en de bestuurder schakelt deze geleidelijk uit door zijn bedieningshendel te draaien totdat alle weerstanden uit het circuit zijn wanneer de locomotief op volle snelheid rijdt. De bestuurder gebruikt dezelfde weerstanden als een middel om de snelheid van de locomotieven te regelen.

2. Locomotiefbatterijen van een gelijkstroommotor:

De batterijen van een locomotief zijn van het loodzuurtype. Wanneer ze volledig zijn opgeladen, moeten ze genoeg energie opslaan om de locomotief gedurende minimaal drie tot vijf uur te laten rijden. In feite zijn batterijen met de vereiste capaciteit noodzakelijkerwijs omvangrijk en vormen ze meestal een groot deel van de locomotief.

3. Laadstation van een DC-motor:

Wanneer de nuttige lading van de batterijen bijna op is, wordt de locomotief naar een ondergronds laadstation gebracht, zodat de batterijen kunnen worden opgeladen. De batterijen staan op een platform op het chassis van de locomotief. Bij sommige typen locomotieven is het platform voorzien van rollen, zodat de batterijen op dezelfde manier naar een platform naast de locomotief kunnen worden geschoven.

Als alternatief kunnen de batterijen worden geladen en gelost door middel van riemen of stroppen. Bij het laadstation worden de batterijen opgeladen en krijgen ze alle aandacht die ze nodig hebben.

Het laden van batterijen wordt zorgvuldig gecontroleerd om de snelheid waarmee waterstof wordt geproduceerd te minimaliseren. Tijdens het eerste deel van de laadperiode passeert een zware laadstroom de batterij. Na een periode van ongeveer vijf uur begint het begassen en als de zware ladingsnelheid wordt voortgezet, worden gevaarlijke hoeveelheden waterstof uitgestoten.

De lading wordt daarom aangevuld met een verminderde stroom. Waterstof wordt geproduceerd gedurende de gehele verminderde stroomlaadperiode, maar de laadstroom wordt zorgvuldig aangepast om de afstelling tot een minimum te beperken. De ventilatie van het laadstation wordt zorgvuldig geregeld om te voorkomen dat waterstof zich ophoopt. De totale laadperiode voor een locbatterij is acht tot tien uur.

4. Onderdelen van een DC-motor:

De twee hoofdonderdelen van een gelijkstroommotor zijn een roterend onderdeel dat het anker wordt genoemd en een stationair deel dat het veld wordt genoemd. Daarnaast is er een commutator gemonteerd op de ankeras, waardoor stroom wordt geleverd aan de ankerwikkeling en een set borstels die contact maken met de commutator en een circuit naar het anker voltooien.

Laten we nu kijken wat de belangrijke onderdelen van DC-motoren zijn. Een korte beschrijving wordt hieronder gegeven:

(1) Armatuur:

Het anker bestaat uit een cilindrische kern opgebouwd uit zachtijzeren lamellen en gemonteerd op een stalen as. Het anker draagt een wikkeling, waarvan de geleiders meestal worden gelegd in longitudinale sleuven gesneden in het buitenoppervlak van de kern. De afzonderlijke geleiders zijn geïsoleerd van elkaar en van de kern.

Ze worden meestal op hun plaats gehouden door wiggen van hout of gegoten isolatie zoals prespahn bakeliet die de open uiteinden van de gleuven afdichten. De wikkelingen en gleufwiggen worden op hun plaats gehouden door banden van stalen stroken of draden, om te voorkomen dat ze naar buiten vliegen wanneer het anker draait op snelheid, zoals weergegeven in Fig. 16.1. De armatuurschacht wordt ondersteund door lager aan beide uiteinden en afgedicht met binnenste en buitenste lagerkappen.

(2) Commutator:

De commutator bestaat uit een rond gedeelte dat is opgebouwd uit koperen segmenten, die van elkaar zijn geïsoleerd door dunne vellen van mica van de beste kwaliteit. De segmenten worden meestal op hun plaats gehouden door twee geïnstalleerde vleugels die strak worden vastgezet met bouten of een schijfmoer zoals weergegeven in Fig. 16.2.

Het oppervlak van de ronde commutator is machinaal bewerkt tot een zeer gladde afwerking, zodat borstels die op het oppervlak ervan rusten, goed elektrisch contact kunnen maken, terwijl het anker roteert, met zo min mogelijk wrijving, trillingen en schommelingen. Elk segment van de commutator is verbonden met een punt in de ankerwikkeling.

De ankerkern heeft gewoonlijk een grotere diameter dan de commutator en de verbindingen worden daarom gemaakt door koperen staven die uitsteken vanuit de commutator. De verbindingen worden commutator-stijgbuizen of commutator-radialen genoemd.

(3) Veldjuk:

Het veld bestaat uit wikkelingen die zijn ontworpen om een intens statisch magnetisch veld te creëren wanneer aangesloten op de voeding. De veldwikkelingen worden namelijk in een holle cilinder of een juk geplaatst. Poolstukken of poolschoenen, opgebouwd uit lamineringen van zacht ijzer, zijn vastgeschroefd binnen het juk en de veldwikkeling bestaat uit spoelen gewonden rond de pooldelen.

Fig. 16.3 toont het juk met veld van een gelijkstroommotor. De figuur geeft een eenvoudig isometrisch aanzicht van een juk.

(4) Penseeluitrusting:

In een gelijkstroommotor wordt de stroom aan het anker geleverd door koolstofborstels die op het oppervlak van de commutator rusten. Een borstel is gewoonlijk rechthoekig in doorsnede, en het einde is ingebed in de boog van de commutator om een maximaal contactoppervlak en derhalve minimale contactweerstand te verzekeren.

Fig. 16.4. (A) toont één koolborstel. De borstels worden in een open borstelhouder (of borstelbox) gehouden, waarin ze goed passen, maar vrij kunnen worden geschoven. Een veer of veerbelaste hefboom draagt op het boveneinde van de borstel en houdt de borstel in contact met het commutatoroppervlak.

De druk uitgeoefend door de veer is voldoende om een goed elektrisch contact te behouden tussen de borstel en de commutator en om te voorkomen dat de borstel terugkaatst. Fig. 16.4 (b) toont de borstel in een borstelhouder, voor gemakkelijke verwijzing.

Elke borstel is verbonden met een vaste aansluiting door een flexibele koperen vlechtconnector. Het ene uiteinde van de connector is ingebed in de bovenkant van de borstel en het andere uiteinde heeft een terminal-tag die wordt gebruikt om het vast te maken aan de terminal.

Over het algemeen zijn de penselen verdeeld in een aantal sets. Een set op een kleine motor kan bestaan uit een enkele borstel, maar op een grotere machine zal een set bestaan uit twee of meer borstels die contact maken met de commutator op dezelfde radiale positie.

De borstelsets zijn gemonteerd in een geïsoleerde borstelring die met bouten aan het juk of het motorhuis is bevestigd. Het aantal borstelsets dat een motor nodig heeft, hangt af van de manier waarop het anker is gewikkeld. In het algemeen worden twee soorten ankerwikkelingen gebruikt, namelijk rondwikkelen en golfwikkeling.

Lapwikkeling:

In dit type worden de geleiders teruggewonden op zichzelf en vormen een reeks lussen (of "lappen" zoals het losjes wordt genoemd) of lappen rond het anker, waarbij aangrenzende lussen zijn verbonden met aangrenzende commutatorsegmenten.

Het aantal stroompaden door de ankerwikkeling is gelijk aan het aantal hoofdpolen in het veld, zodat de motor hetzelfde aantal borstelsets heeft als veldpolen. De borstelsets liggen op gelijke afstanden rond de commutator en zijn verbonden met de positieve en negatieve toevoerleidingen.

Wave windingen:

In dit type wikkelingen worden de geleiders in golven rond het anker (en dus de naam golfwikkeling) naar voren gewikkeld, zodat elke dirigent op zijn beurt elke pool van het veld 'bezoekt'. Er zijn slechts twee stroompaden door de armatuurwikkeling, zodat de machine slechts twee borstelsets nodig heeft, ongeacht het aantal veldpolen.

De afstand tussen de penseelstellen hangt af van ^- het aantal palen; op een vierpolige machine zouden de borstelsets feitelijk in een rechte hoek worden geplaatst.

5. Werking van een gelijkstroommotor:

We weten uit het eerste principe dat een geleider die een stroom voert en geplaatst is in een magnetisch veld de neiging zal hebben zich door het magnetische veld te bewegen. De bewegingsrichting hangt af van de richting van de stroom in de geleider en de polariteit van het veld volgens de regelmotormotor van Fleming.

In feite bepalen de sterkte van het magnetische veld en de sterkte van de stroom die in de geleider stroomt samen de sterkte van de kracht die op de geleider inwerkt.

In een gelijkstroommotor wordt een stationair magnetisch veld geproduceerd door de stroom die in de veldwikkelingen vloeit. De geleiders in het anker die onder de pooldelen van het veld liggen, bevinden zich dus in een intens magnetisch veld. Als er een stroom in deze geleiders stroomt, werkt er een kracht op.

De richting van de stroomstroming in de geleiders kan zodanig worden gemaakt dat de krachten in dezelfde richting rond het anker zullen werken. Vervolgens wordt een koppel ontwikkeld dat het anker roteert. Dit is in feite de eenvoudigste beschrijving. Voor meer detail, kunnen de boeken die uitgebreid met de theorie te maken hebben, worden doorverwezen.

Commutatie:

Tijdens de omwenteling van het anker worden op elk moment circuits gemaakt door de ankerwikkeling van de commutatorsegmenten in contact met positieve borstels, door geleiders direct onder de polen, naar segmenten in contact met negatieve borstels. Terwijl het anker ronddraait, komen er nieuwe geleiders onder elke paal en maken nieuwe segmenten contact met elke set borstels.

Wanneer een geleider van bijvoorbeeld een noordpool afstapt, wordt het circuit er door verbroken door de commutatorsegmenten die onder de borstels doorgaan. Naarmate het anker blijft ronddraaien, komt deze geleider dan onder een zuidpool. Een circuit wordt opnieuw voltooid door dezelfde twee commutatorsegmenten die onder borstels van tegengestelde polariteit komen.

Stroom vloeit door de geleider in de tegenovergestelde richting. De geleider blijft daarom het koppel in dezelfde richting ontwikkelen. Omdat de geleiders afwisselend onder polen van tegengestelde polariteit passeren, draagt elke geleider in feite een wisselstroom.

Het doel van commutatie is om de huidige paden van de ankerwikkeling stationair in de ruimte te houden, terwijl het anker zelf roteert zodat het koppel continu wordt ontwikkeld. Fig. 16.5 illustreert het punt. Merk echter op dat de armatuuropstelling vereenvoudigd is om de illustratie te helpen, en geen operationele ankerwikkeling presenteert.

Omkering van rotatie:

De draairichting van de adc-motor wordt omgekeerd door de aansluitingen naar het veld of de borstels om te keren. De draairichting blijft hetzelfde als beide sets aansluitingen zijn omgekeerd.

Back EMF:

Wanneer het anker binnen het magnetische veld roteert, wordt emfs geïnduceerd in zijn geleiders vanwege de relatieve beweging tussen de geleiders en het veld. De emf die op enig moment in een geleider wordt geïnduceerd, is tegengesteld aan de emf-aandrijfstroom door die geleider. De geïnduceerde emf is daarom een back-emf

De back-emfs in de individuele geleiders vormen samen een ankerrug emf, tegenover de voedingsspanning die over de borstels is verbonden. De sterkte van de back-emf in het anker is evenredig met de sterkte van het veld en de rotatiesnelheid van het anker. Omdat de weerstand van de ankerwikkeling laag is (in het algemeen minder dan 1, 0 ohm), is back-emf de belangrijkste factor bij het beperken van de stroom in het ankercircuit.

Snelheid:

Wanneer de motor loopt, zal het potentiaalverschil dat de stroom door de ankerwikkeling leidt, het verschil zijn tussen de voedingsspanning over de borstels en de totale back-emf van het anker. Om ervoor te zorgen dat de motor zijn belasting aandrijft, moet de stroom die feitelijk in het anker stroomt, voldoende zijn om het nodige koppel te produceren. Daarom is de snelheid waarmee de motor loopt, die waarbij de back-emf net voldoende stroom door het anker laat stromen om het koppel te produceren dat nodig is om de belasting aan te drijven.

Snelheid wordt echter aanzienlijk beïnvloed door verschillende factoren, zoals hieronder vermeld:

1. Laad:

Als de belasting toeneemt en het geproduceerde koppel onvoldoende is om te rijden, vertraagt het anker. Bij een langzamere snelheid wordt de back-emf gereduceerd en stroomt er meer stroom, zodat een verhoogd koppel wordt geproduceerd om de extra belasting aan te drijven. Omgekeerd, als de belasting wordt verminderd, is een kleiner koppel vereist en daarom is minder stroom nodig om het te laten rijden. Het anker versnelt dan en verhoogt uiteindelijk de back emf

2. Spanning toegepast op armatuur:

De stroom die in het anker vloeit, is evenredig met het verschil tussen de aangelegde spanning en de spanning van de back-emf. Als de spanning op het anker wordt verhoogd, neemt het verschil tussen het anker en de back-emf toe, en ook de stroom die in het anker stroomt.

De snelheid van het anker neemt toe, het verschil tussen de aangelegde spanning en de back-emf wordt hersteld. Omgekeerd, als de spanning die op het anker wordt toegepast afneemt, vertraagt het anker waardoor de back-emf wordt verminderd.

3. Kracht van veld:

Als de sterkte van het veld toeneemt, neemt de terug emf die wordt geïnduceerd bij elke rotatiesnelheid toe. De ankerstroom neemt af en dat geldt ook voor het koppel. Om zijn lading te laten rijden, moet het anker daarom langzamer draaien. Omgekeerd, als de sterkte van het veld wordt verminderd, wordt de back-emf bij elke rotatiesnelheid verminderd en neemt de ankerstroom toe.

De motor heeft daarom de neiging om zijn belasting sneller te laten rijden als de veldsterkte wordt verminderd. Aangezien het koppel echter zowel afhangt van de sterkte van het veld als van de sterkte van de ankerstroom, is er meer stroom nodig in het anker om een gegeven belasting te rijden, als de veldsterkte wordt verminderd.

4. Ankerreactie:

Wanneer een motor loopt, circuleert de stroom in de wikkelingen van het anker en creëert een magnetisch veld. De sterkte van het ankerveld hangt af van de sterkte van de stroom die in het anker stroomt en dus van het koppel dat door de motor wordt uitgeoefend.

Het door het anker gecreëerde veld is stationair in de ruimte, maar de polariteit ervan valt niet samen met de polariteit van het hoofdveld. Het effectieve veld waarin het anker loopt, is het resultaat van het hoofdveld en het ankerveld zoals weergegeven in figuur 16.6.

De polariteitsas van het resulterende veld valt niet samen met de as van de mechanische poolstukken, en de positie ervan varieert met de belasting die door de motor wordt aangedreven. De vervorming van het effectieve veld van de motor wordt een ankerreactie genoemd.

5. Borstelpositie:

Borstels moeten rond de commutator worden geplaatst op een manier dat de stroomrichting in elke geleider wordt gewijzigd terwijl die geleider in een neutrale positie tussen twee stukken is. Als de borstelpositie onjuist is, vindt de verandering in de stroomrichting plaats onder een paal; zodat, voor een deel van de tijd dat de geleider onder een paal staat, de stroom in de verkeerde richting stroomt.

Bij de borstels treedt zware vonkvorming op en de commutator zal waarschijnlijk worden opgeladen. De polen waaronder de geleiders lopen, zijn de polen van een effectief magnetisch veld en niet de fysieke pooldelen van de veldwikkeling.

Het effectieve magnetische veld is het resultaat tussen het magnetische veld geproduceerd door de veldwikkelingen en dat geproduceerd door het anker. De precieze positie van de effectieve polen, en daarmee de juiste positie van de borstels, wordt bijgevolg bepaald door de sterkte van de ankerstroom.

Omdat de sterkte van de ankerstroom wordt bepaald door de snelheid van de motor en de belasting die wordt aangedreven, hangt de precieze positie van de effectieve polen, en daarmee de juiste borstelpositie, ook af van de snelheid en belasting. Een gelijkstroommotor zoals tot nu toe beschreven, met borstels in een vaste positie, zou daarom efficiënt kunnen werken met slechts één snelheid en belasting.

6. Borstel schommelen:

Een methode voor het accommoderen van verandering van de positie van het resulterende veld is om de borstels op de borstelring te bewegen die kan worden geroteerd (of geschommeld) rond de as van de commutator. De positie van de borstels kan daarom worden ingesteld voor elke belasting die de motor overbrengt.

Deze methode is alleen geschikt voor motoren die worden gebruikt voor het aandrijven van een lading met constante snelheid en wanneer veranderingen in belasting voorkomen met onregelmatige intervallen. Het is niet geschikt voor motoren die bedoeld zijn om onder verschillende belasting- en snelheidsomstandigheden te werken en wordt zelden gebruikt op moderne machines.

7. Interpalen:

Motoren die zijn ontworpen om met variabele snelheden te werken, of om sterk verschillende belastingen te nemen, zijn meestal voorzien van tussenpolen, dat wil zeggen kleine poolwindingen die tussen de hoofdpolen van het veld worden geplaatst om het resulterende veld te stabiliseren. Interpolen creëren een magnetisch veld dat het effect van de ankerreactie tegenwerkt.

De wikkelingen zijn in serie verbonden met het anker, zodat de sterkte van het tussenpoolveld toeneemt of afneemt met de sterkte van de ankerreactie. De tussenpolen stabiliseren het effectieve magnetische veld over een reeks belastingen en snelheden. Eén borstelpositie blijft correct over dit bereik, zodat de motor verschillende belastingen efficiënt en zonder vonken aan de borstels kan rijden.

6. Soorten gelijkstroommotoren:

De veldwikkelingen van de motor kunnen ofwel in serie met het anker of parallel daarmee zijn verbonden. Deze twee methoden van veldverbinding produceren twee verschillende typen motoren met verschillende karakteristieken. Een derde type motor combineert hun eigenschappen.

1. Shuntmotor:

De veldwikkelingen zijn parallel verbonden met het anker zoals weergegeven in Fig. 16.7. Zowel het veld als het anker zijn daarom direct over het aanbod verbonden. De stroom die in de veldwikkelingen vloeit, is constant, zodat de veldsterkte ook constant is.

De stroom die in het anker stroomt, en dus de snelheid van de motor, hangt af van de belasting, maar de noodzakelijke snelheidsvariatie is meestal een vrij klein percentage van de totale snelheid van de motor. Een shuntmotor wordt daarom gebruikt waar een bijna constante snelheid vereist is over een breed gebied van belasting.

2. Serie motoren:

In Fig. 16.7 (b) wordt getoond dat de veldwikkelingen in serie met het anker zijn verbonden. De veldstroom en daarmee de veldsterkte wordt daarom bepaald door de ankerstroom. Wanneer de ankerstroom hoog is, is het veld sterk en wanneer de ankerstroom laag is, is het veld zwak.

De snelheid van een seriemotor varieert aanzienlijk met de belasting. Bij het zwaar belasten is een zware stroom vereist. Het veld is van nature sterk en een sterke back-emf wordt met een vrij lage snelheid geïnduceerd, zodat het anker langzaam draait. Bij lichte belastingen is een kleinere ankerstroom vereist, zodat het veld zwak is.

Het anker bereikt daarom een hoge snelheid voordat de vereiste rugzijde wordt geïnduceerd. Een seriemotor wordt gebruikt waar snelheidsregeling en een zwaar startkoppel vereist zijn, bijvoorbeeld als in een tractiemotor voor een elektrische locomotief. In feite mag een seriemotor nooit zonder belasting draaien, omdat hij uit de hand loopt en het anker gevaar loopt uiteen te vallen en de isolatie ernstig beschadigt.

3. Samengestelde motor:

In dit type motor zijn er twee veldwikkelingen, één in serie met het anker en één parallel daaraan, zoals weergegeven in Fig. 16.7 (c). Een samengestelde motor kan in feite, net als een seriemotor, een zwaar koppel uitoefenen bij lage snelheden, maar wordt voorkomen door de shuntwikkeling uit het racen wanneer deze niet wordt belast.

7. Starten van een DC-motor:

Sommige shuntmotoren kunnen worden gestart door de voeding rechtstreeks op de motor aan te sluiten. De ankerwikkeling heeft een zeer lage weerstand, meestal minder dan 1 ohm. Op het moment van starten is er geen back-emf Als de volledige voedingsspanning is aangesloten op het anker, zal er een zeer zware stroom vloeien en kan het anker uitbranden voordat het kan gaan draaien.

Een weerstand is daarom in serie verbonden met het anker om de stroom bij het starten te beperken. De weerstand wordt progressief verminderd als de motor versnelt en volledig wordt uitgeschakeld wanneer de volledige snelheid wordt bereikt, zoals weergegeven in Fig. 16.8. Een serie of samengestelde wondmotor kan echter worden gestart door direct schakelen, omdat de gecombineerde weerstand van het serieveld en het anker voldoende is om een gevaarlijk sterke stroom te voorkomen.

De totale weerstand van de motor is waarschijnlijk niet meer dan een paar ohm, zodat de startstroom enkele malen groter zal zijn dan de maximale belasting. Als gevolg hiervan is het startkoppel zeer groot, bijvoorbeeld zeven of acht keer het koppel bij vollast, zodat een startweerstand nodig kan zijn om dit koppel te beperken zoals weergegeven in Fig. 16.8. (b) De weerstand wordt geleidelijk verminderd als de motor versnelt.

Snelheidscontrole:

De snelheid van een shuntmotor kan worden verlaagd door de startweerstanden in serie met het anker te gebruiken zoals uitgelegd in Fig. 16.8 (a). In feite verlaagt een toename van de serieweerstand in deze methode de motorsnelheid en omgekeerd. De methode van de auteur om de snelheid van een shuntmotor te regelen, is echter om een variabele weerstand in serie met het veld te verbinden zoals weergegeven in Fig. 16.9. (een). Deze weerstand wordt gebruikt om de veldstroom en daarmee de sterkte van het veld te variëren.

Elke toename hier in de weerstand verhoogt het motortoerental (maar verlaagt de maximale belasting die de motor zal rijden) en vice versa. Voor een serie- of samengestelde motor wordt de snelheid geregeld door een variabele weerstand in serie met de gehele motor [zie Fig. 16.8. (b)], of parallel aan het serieveld [zie Fig. 16.9. (B)]. Een toename van de weerstand verlaagt de motorsnelheid en vice versa.

8. Elektrisch remmen:

Motoren kunnen worden gebruikt om een remkoppel op de belasting toe te passen. Twee soorten remmen worden vaak gebruikt: dynamisch en regeneratief. Bij dynamisch remmen wordt de motor gebruikt als een generator en is gemaakt om elektrisch vermogen te voeden naar een weerstandsbelasting. Deze kracht wordt als warmte afgevoerd. Regeneratief remmen gebruikt de motor als een generator maar voert de elektrische stroom terug naar de voeding.

Dynamisch remmen is flexibeler dan regeneratief remmen, maar geeft het probleem van het dissiperen van warmte van de weerstand. Het is minder efficiënt dan regeneratief remmen en is de vorm van remmen die op veel wisselstroomwikkelaars wordt toegepast. Regeneratief remmen is de vorm die wordt gebruikt op gelijkstroomwinderaandrijvingen, waarbij de energie die wordt verwijderd om de transporteurs in rust te brengen wordt teruggebracht naar de voeding.

9. DC-wikkelmotoren:

Elke gelijkstroommotor die wordt gebruikt om een kolenwalsmotor aan te drijven, moet geschikt zijn voor gebruik in voorwaartse of achterwaartse richting en in staat zijn om een maximaal uitgangskoppel te produceren bij alle snelheden, van stilstand tot volledige snelheid.

De verbinding van veldwikkelingen op een dergelijke motor verschilt van de vorige typen en zijn als volgt:

(a) De spoelen op de hoofdpolen zijn vergelijkbaar met het shunttype maar zijn verbonden met een afzonderlijke constante voedingsspanning.

(b) De tussenpolen zijn in serie verbonden met het anker zoals in voorgaande typen.

(c) Er wordt een compensatie-wikkeling gebruikt die bestaat uit geïsoleerde koperen staven die in sleuven in de vlakken van de hoofdpolen worden ingebracht, zodat ze zo dicht mogelijk bij het anker komen. De uiteinden van de staaf zijn verbonden door een geïsoleerde, gevormde koperen riem om te wikkelen, die in serie is verbonden met het anker. Deze wikkeling neutraliseert verder de effecten van de eerder beschreven ankerreactie.

Dit type motor wordt meestal 'afzonderlijk geëxciteerd' genoemd en is binnen kleine limieten (vanwege verliezen en RI-dalingen) recht evenredig met de waarde van de toegepaste ankerspanning (en de polariteit), bij alle uitgangskoppelingen van nul tot maximaal . Het uitgaande koppel is in feite evenredig met de ankerstroom. Het zal duidelijk zijn dat door toevoer van de ankerstroom vanuit een variabele spanningsbron de snelheid van de motor kan worden geregeld.

Dit soort machines leent zich op bewonderenswaardige wijze voor taken die een fijne snelheidsregeling vereisen tijdens versnelling en vertraging in voor- en achterwaartse richtingen zoals in mijnopwinder of walserijen.

Er zijn in feite twee gebruikelijke werkwijzen in gebruik voor het verkrijgen van de variabele gelijkstroomspanning voor snelheidsregeling van de gelijkstroommotor, namelijk:

(1) Het Ward-Leonard-systeem, en

(2) Het gelijkrichtersysteem.

(1) Controle door Ward-Leonard-systeem:

In dit systeem wordt de variabele spanning verkregen uit een motor-generatorset die in wezen bestaat uit een AC-motor met een relatief constante snelheid (di slipringinductie of synchroon type), stevig en mechanisch gekoppeld aan een afzonderlijk aangeslagen DC-generator. Het systeem wordt schematisch uitgelegd in Fig. 16.10.

De uitgangsklemmen van de gelijkstroomgenerator zijn elektrisch gekoppeld met de ingangsklemmen van de gelijkstroommotor om een ankerluscircuit met zware stroom te vormen. De snelheid en richting van de gelijkstroommotor is daarom afhankelijk van de grootte en de polariteit van het gelijkstroomgeneratorveld dat op geschikte wijze wordt bestuurd door de beweging van de bedieningshefboom van de opwikkelwerktuigen.

In zijn eenvoudige en originele vorm bestond deze regeling uit een serieschakeling van een constante gelijkstroomspanningsvoeding met een variabele weerstand-reostaat, (bediend door de bedieningshendel) veldstroom en voor- en achterwaartse contactors (ook geselecteerd door de hendel) die de richting regelt van huidige stroom.

De richting van de stroom in het veld van de gelijkstroomgenerator bepaalt de polariteit van de uitgangsspanning en dus de draairichting van de gelijkstroommotor. De grootte van de veldstroom van de gelijkstroomgenerator bepaalt de uitgangsspanning en daarmee de snelheid van de gelijkstroommotor.

De constante spanning dc voeding voor het DC-motorveld, DC-generatorveld en regelcircuits is afgeleid van een afzonderlijke DC-bekrachtiger die deel kan uitmaken van de motor-generatorset, of afzonderlijk kan worden aangestuurd door een AC-motor. In dit eenvoudige regelsysteem zal echter bij elke specifieke waarde van aangelegde spanning het motortoerental enigszins dalen bij toename in belasting en staat bekend als een "open lus" systeem.

Op de meeste Ward Leonard-wikkelaars die sinds eind jaren veertig zijn geïnstalleerd, heeft de besturing van het gesloten-lussysteem plaatsgevonden. Met dit systeem is er geen variatie in snelheid met belasting. Dit is nodig voor het automatisch opwinden om ervoor te zorgen dat de kooien bij landingen nauwkeurig worden afgedekt. Bij gesloten-lusbesturing wordt een vergelijking gemaakt tussen het motortoerental dat wordt gevraagd door de positie van de hendel van de bestuurder en de werkelijke snelheid van de motor.

Dit wordt getoond in Fig. 16.11. De hendel van de bestuurder, natuurlijk, exploitanten een potentiometer van waaruit een referentiespanning wordt verkregen die evenredig is aan de beweging van de hendel en het vereiste motortoerental, dwz 100% referentiespanning bij volledige hendelworp die 100% motorsnelheid vereist, 50% referentie spanning bij halve hendelworp waarbij 50% snelheid nodig is, of nulreferentiespanning met hendel in neutraal waarbij de motor bij stilstand vereist is.

Een tacho-generator wordt door de motor aangedreven om een spanningsoutput te geven die evenredig is aan het werkelijke motortoerental. Deze twee spanningen worden vergeleken en het verschil, bekend als de foutspanning, en op geschikte wijze versterkt, wordt gebruikt om de stroom van het generatorveld te verhogen of te verlagen totdat er geen fout is, dat wil zeggen de motor loopt op de snelheid vereist door de positie van de stuurhendel.

(2) Gelijkrichtersysteem:

In dit systeem wordt de gelijkstroomvoeding naar de spoelmotor geleverd door een gelijkrichter. In het verleden waren deze meestal van het kwikboogtype waarin de uitgangsspanning wordt geregeld door middel van anoderoosters. De roosters kunnen worden voorgespannen om het moment van het afvuren van de anode tijdens de positieve halve cyclus af te houden en zo de uitgangsspanning van maximaal naar nul te variëren. In het huidige en moderne systeem worden voor dit type regeling thyristors gebruikt.

In dit boek gaan we niet diep in op de details van het principe van dit systeem. Het is echter belangrijk om op te merken dat de stroom door de gelijkrichter unidirectioneel is, het is noodzakelijk om het spoelmotorveld om te keren om de motor in de omgekeerde richting te laten draaien.

10. Inspectie en onderhoud van DC-motoren:

Het regulier routine-onderhoud van gelijkstroommotoren wordt hieronder op een systematische manier gegeven:

(1) Commutator en borstel:

Op regelmatige tijdstippen worden koolstofafzettingen uit het inwendige van het huis van het borstelwiel en van het oppervlak van de collector verwijderd. De commutators worden regelmatig onderzocht op hun perfecte oppervlak, geschikt voor goed elektrisch contact. De borstels worden ook onderzocht om er zeker van te zijn dat ze nog steeds goed op de commutator zijn geplaatst en om na te gaan of ze moeten worden vernieuwd.

Borstels moeten worden vernieuwd voordat de koperen connector die erin is ingebracht op het contactoppervlak wordt blootgesteld, anders zal de borstel de collector beschadigen. De fabrikanten specificeren de hoeveelheid slijtage die is toegestaan voordat de borstel moet worden vernieuwd. Als er tekenen van zware vonkvorming op de borstels zijn, bijvoorbeeld als er brandplekken zijn op de commutatorsegmenten, moet de oorzaak worden gevonden en verholpen voordat de motor weer in gebruik wordt genomen.

(2) Inspectie van isolatie:

De isolatie van de veld- en ankerwikkelingen wordt van tijd tot tijd geïnspecteerd op tekenen van verslechtering.

De volgende voorwaarden geven aan dat aandacht vereist is:

(a) Vochtigheid en vuil, die de isolatieweerstandswaarde verminderen.

(b) Gebarsten vernis, waardoor de isolatie kwetsbaar is voor penetratie door vuil en vocht.

(3) Isolatieweerstandtests:

Isolatieweerstand moet worden gecontroleerd tussen:

(a) De veldwikkelingen en het frame van de motor.

(b) De commutatorsegmenten (die de ankerwikkeling opnemen) en de ankerkern.

(c) Het borsteltandwiel en het frame van de machine worden periodiek getest, meestal door een isolatieweerstandstester, zoals een Metro-ohm of een Megger. De resultaten die bij de opeenvolgende tests zijn verkregen, worden geregistreerd, zodat elke neiging tot aftakeling kan worden opgemerkt en noodzakelijke preventieve actie onmiddellijk kan worden ondernomen. Als de twee veldwikkelingen van een samengestelde wikkelingmotor elektrisch kunnen worden ontkoppeld, is het gebruikelijk ook de isolatieweerstand tussen twee sets wikkelingen te nemen.

(4) Winding weerstandstest:

Met een regelmatig interval wordt de weerstand van elke wikkeling van het veld gemeten met een ohmmeter voor directe aflezing en deze moet worden vergeleken met de correcte waarde die door de fabrikant wordt geleverd.

(5) Onderzoek van het anker:

Wanneer het anker tijdens een revisie van de motor wordt verwijderd, moet de volgende inspectie zonder enige twijfel worden uitgevoerd:

(1) De ankerbanden die de wikkelingen bevestigen, worden geïnspecteerd om er zeker van te zijn dat ze zich in een goede staat bevinden, dat wil zeggen dat er geen losse windingen van binddraad zijn en dat de soldeer- en borgklemmen vast zitten.

(2) Een isolatieweerstandstest wordt gewoonlijk uitgevoerd tussen de banden en de ankerwikkeling en ook tussen de banden en de ankerkern.

(3) Accumulatie van vuil en koolstofstof van de borstels wordt verwijderd uit de omgeving van de commutator, bijv. Tussen de commutatorstijgbuizen en van de blootliggende oppervlakken van de isolerende eindringen.

(4) Het werkoppervlak van de commutator wordt zeer grondig onderzocht, als er enig teken van verbranding of putjes is, kan het oppervlak worden hersteld door heel voorzichtig te draaien. De oorzaak van vonkvorming of slijtage die het oppervlak van de collector heeft beschadigd, moet tegelijkertijd worden vastgesteld en verholpen.

(5) De micasegmenten van de commutator worden onderzocht. Als er een teken van verbranding of verkoling is, moeten de micasegmenten worden vervangen.

(6) Het oppervlak van de collector wordt onderzocht om ervoor te zorgen dat er geen micasegmenten uit de koperen segmenten uitsteken. De mica segmenten worden gewoonlijk iets lager (zeg ongeveer 1/32 inch tot 1/6 inch diep) onder het niveau van de koperen segmenten ondersneden om elke mogelijkheid van vervuiling met de borstels te voorkomen. Op de meeste machines worden de mica's echter vlak met de koperen segmenten afgewerkt.

(7) De gesoldeerde verbindingen met de commutator worden onderzocht om te verzekeren dat het soldeer niet is weggegooid en dat de verbindingen niet zijn gebarsten. Het gooien van soldeersel duidt op losse wikkelingen in de ankersleuven.

De weerstand van ankergeleiders wordt verkregen door te testen tussen elk paar aangrenzende commutatorsegmenten. Een gevoelige direct aflezende ohmmeter zoals een ducter kan worden gebruikt, maar meer nauwkeurige resultaten worden verkregen door een zware stroom door het anker te voeren en de millivolt-daling tussen segmenten te meten.

De weerstand tussen elk paar segmenten moet hetzelfde zijn binnen een tolerantie die is opgegeven door de maker. Elke afwijking buiten de tolerantie duidt op een fout. Een hoge weerstand (of millivolt-daling) tussen een paar segmenten wijst op een open circuit in de wikkeling, terwijl een lage weerstand (of millivolt-daling) een kortsluiting aangeeft. De millivolt-daling moet nagenoeg gelijk zijn aan de resultaten die door de fabrikant zijn opgegeven.

11. Fault-finding tabellen:

(a) Als de motor niet draait:

1. Armature niet vrij om te rennen:

Mogelijk een storing in de mechanische aandrijving van de machine. Het anker van een seriemotor kan echter vergrendelen tegen de veldwikkelingen als de machine heeft mogen racen en de ankerbanden zijn gebarsten of als er mechanische storing is opgetreden.

2. Verbroken terminalverbindingen:

Als gevolg van oververhitting / verkeerde behandeling, onmiddellijk worden verholpen.

3. Huidig pad door onderbroken borstels:

Een of meer borstels die geen contact maken met de commutator, of een verbroken verbinding met het borstelsysteem.

4. Open circuit in veldwikkelingen:

Test de weerstand van de veldwikkelingen met een laagohmige ohmmeter.

5. Kortsluiting in veldwikkeling:

Test de weerstand van de veldwikkelingen met een laagohmige ohmmeter.

(b) Motorschakelaars:

Mogelijk symptoom van storing: / Oorzaken

1. Opening-circuit in startende weerstand:

Deze fout zou voorkomen dat de motor start met weerstand in circuit. De bestuurder mag de starthendel niet in de stand "RUN" zetten als de motor niet normaal start.

2. Hoofdschakelaar of omkeerschakelaar die het circuit niet voltooit.

Bestudeer de contactpersonen op algemene voorwaarden. Zorg dat de contacten voldoende druk uitoefenen.

(c) lage snelheid van motor (onder nominale snelheid):

Mogelijk symptoom van storing / oorzaken en / of lokaliseren van de oorzaken

1. Weerstand in startpaneel niet correct uitgeschakeld:

Schakelaar is mogelijk defect. Controleer en verwijder fout.

2. Hoge weerstand in armatuur:

Controleer gesoldeerde verbindingen tussen de collectorstangen en de weerstanden van de armatuurgeleiders.

3. Kortsluiting in armatuur:

Voer een spanningsvaltest uit op het anker en / of een inductietest.

4. Ontoereikend contact tussen borstels en commutator:

Onderzoek de borstels om er zeker van te zijn dat hun contactoppervlak op de commutatorboog ligt en dat ze niet beschadigd zijn, door vonkvorming putten of bedekt zijn met een film veroorzaakt door oxidatie.

5. Ontoereikende borstelveerdruk:

Meet de druk van de borstelveren met een veerbalans. Zorg ervoor dat de borstels niet versleten zijn tot voorbij het punt waar de borstelveren of veerbelaste hefboom ze effectief kan dragen.

(d) Hoge snelheid (hogere snelheid)

Symptoom / oorzaken en / of oorzaken lokaliseren

1. Samengestelde of interpolale wikkeling kortsluiting, open circuit of omgekeerd:

Bestudeer de verbindingen met deze wikkelingen. Test hun weerstand met een lage ohmmeter.

2. Hoge weerstand in shuntwikkeling:

Onderzoek de verbindingen naar de wikkelingen en test de weerstand ervan met een lage ohmmeter. Als de motor een snelheidsregeleenheid met shuntveld heeft, moet u ervoor zorgen dat de weerstand volledig is uitgeschakeld.

3. Een of meer shuntbatterijen omgekeerd:

Controleer de verbindingen.

4. Kortsluiting in het serieveld:

Meet de weerstand van de wikkelingen.

5. Borstelpositie gestoord:

Check the brush gear for any signs of movements, examine the surface of the commutator for burns pitting and other signs of sparking.

6. Machine on light load:

This is only for series motor.

(e) Overheating:

1. Cooling system not effective:

The motor may have been working covered by coal dust, or otherwise covered so that air cannot reach the cooling surfaces. If a fan is fitted, ensure that it is working properly and that the air ducts are not blocked by coal dust or any other type of dirt and dust.

2. Continuous working on overload:

It must be checked that the motor is driving the rated load. Check for faults in the mechanical drive, couplings, gearbox etc. which may impose excessive load on the motor.

3. Short circuit in field winding:

Carry out a voltage drop test on armature or / and induction test.

4. Poor brush contact:

Measure the brush spring pressure with a spring balance. Check that the brushes are not worn beyond the point where the brush springs or spring levers are fully effective. Examine the condition of the brush contact surfaces and the commutator working surface.

5. Brush friction:

Examine the brush contact surfaces and the commutator working surface, for roughness and abrasion. Ensure that the brush spring pressure is not too great.

6. Excess current caused by tracking between commutator segments:

Examine the commutator for deposits of dirt or carbon dust, in the slots between commutator segments or between the risers. And clean at regular intervals of maximum 500 hours operation.

(f) Vibration:

Possible Fault:

1. Commutator should be checked for:

(a) Mica segments standing out of the copper segments.

(b) Some copper segments out of line.

Remedial Action:

Any or all of the defects must be corrected in a well-equipped workshop.

Possible Fault:

2. Armature core loose on shaft:

Movements of the armature core on its shaft can sometimes be detected by the appearance of rusty powder around the centre of the core, and between the lamination of the cores. The equipment should be attended in a workshop efficiently.

3. Worn or damaged bearings:

Worn bearing are usually noisy when the motor is running and also cause heat loss. Sometimes due to defect in bearing if not detected early armature can rub with the field core, and thus damage the whole motor.