Коммутация в машинах постоянного тока Электронный учебник по Эл. машинам МЭИ http://elmech.mpei.ac.ru/em/index.html Под коммутацией в собственном смысле этого слова понимают переключение секции из одной ветви обмотки якоря в другую и происходящее при этом изменение тока в ней с одного направления на другое. Под коммутацией в широком смысле слова понимаются все явления и процессы, возникающие под щеткой при работе машины. Говорят, что у машины хорошая коммутация, если нет искрения под щетками, плохая коммутация, если под Механические причины иискрения: щетками возникает искрение. •"эллиптичность" коллектора, •плохая стяжка пластин коллектора, •выступанием в отдельных местах слюды над коллекторными пластинами и пр. Под коммутацией понимают переключение секции из I a I a одной ветви обмотки якоря в другую и происходящее при N S этом изменение тока в ней с одного направления на другое. Под коммутацией так же понимают все явления и процессы, возникающие под щеткой при работе машины. Говорят, что у машины хорошая коммутация, если нет Рассмотрим вначале изменение тока в секции обмотки искрения под щетками,Когда и плохая коммутация, под якоря при его вращении. секция находитсяесли в одной щетками возникает искрение. параллельной ветви, то за время прохождения ею полюсного деления ток в ней сохраняет свое значение: Ia ia 2a Ток ветви (ia) изменяется с одного b 2 щ направления на другое за время коммутации T k Тк (- периодом коммутации; время замыкания v K k ее щеткой) Электрические причины искрения ia ia i2 = Ia - i конец коммутации и1 момент, пластина (-э.д.с I a i) . когда rсамоиндукции ( I i ) r e 1 a 2 взаимной индукции отойдет от щетки. i i1 i2 12 r1 (S1) начало i1*r1 коммутации – i2*r2 = eсоприкосновение края e — э.д.с., в секции, i 1пластиной = I a + i 2 щетки с складывается из: Ia r r e ii . r r r r - э.д.с.от поля, 2 внешнего 1 a имеющего место в 1 2 зоне 1 2 коммутационной r1 S 2 . r2 (S2) r2 S1 r1 t . r2 Tк t сопротивления переходных контактов сбегающего и набегающего краев щетки - r1 и r2, S1 и S2 – площади соприкосновения Прямолинейная коммутация. • Если сумма э.д.с., наведенных в секции равна нулю: e = 0. 2t i ia 1 . Tк r2 r1 i ia . r1 r2 i ia ia Tk t При прямолинейной коммутации плотность тока под щеткой в любой момент времени распределена равномерно. Замедленная коммутация Примем, что в коммутационной зоне нет внешнего поля (например, при положении щеток на физической нейтрали). Согласно закону Ленца она будет задерживать визменение коммутируемой секции будут иметь место тока. Ток i вследствие этого будеттолько э.д.с. проходить нулевое значение позже, чем при самоиндукции и э.д.с. взаимной индукции - eR di di прямолинейной коммутации. Такая eR коммутация ( L M ) LR . dt dt называется замедленной. i ia i a t При замедленной коммутации плотность тока на сбегающем Tkпроисходит выгорание (искрение) крае щетки возрастает – щетки при разрыве цепи в момент, когда коллекторная пластина 1 отходит от щетки. Ускоренная коммутация Полярность Электродвижущая внешнего сила, поля устанавливается наведенная в коммутируемой таким образом, чтобы секции ек была внешним направлена полем, называется против еR. Тогда коммутирующей суммарная- ек. e = ек - еR э.д.с.: Если ек > еR, то процесс изменения тока i ускоряется i ia ia t T k При ускоренной коммутации перегружается током набегающей край щетки. Электродвижущие силы коммутируемой секции di di eR ( L M ) LR . dt dt wciwc 6 2 LR R wc R , i ai eR 2 wC A l v 10 B где ψ и wс — потокосцепление секции и ее число витков; ΛR — расчетная магнитная проводимость R 2 l 10 6 Коэффициент ξ может быть определен опытным путем. Его значение для машин с открытыми пазами ξ = 3,7÷6, для машин с полузакрытыми пазами на якоре ξ = 6÷9; Электродвижущие силы коммутируемой секции Коммутирующая э.д.с., наведенная в коммутируемой секции внешним полем: (Э.Д.С. в проводнике) eK 2 wC BK l va ; B Магнитный поток, созданный реакцией якоря, направлен таким образом, что коммутирующая ЭДС и собственная ЭДС секции суммируются: e eR eK Способы улучшения коммутации Ток коммутации i можно считать состоящим из тока прямолинейной коммутации iпр r2 r1 iпр ia r1 r2 И накладывающегося на него добавочного тока iдоб. iдоб e r1 r2 Способы улучшения коммутации основаны на уменьшении добавочного тока iдоб. Способы улучшения i e доб r1 r2 коммутации 1. Добавочный ток уменьшается при увеличении сопротивления щеток. r1 + r2, что достигается выбором Стремятся сумму э.д.с.результирующая сделать равной Чем ожидаемая э.д.с. е, тем тверже 2. В больше машинах мощностью не свыше 0,5нулю: кВт должны быть щетки ,поле так как создают всчёт переходном контакте коммутирующее получают реакции якоря е = e Rони + e к =за0. относительно большоещеток сопротивление. путём смещения с геометрической нейтрали. по вращению в генераторе и против вращения в двигателе. 3. В машинах больших мощностей для создания коммутирующего поля применяются дополнительные Под дополнительные полюса устанавливаются диамагнитные прокладки, полюса.толщина Их обмотка соединяется последовательно с которых(δДМ) подбирается с учётом необходимой обмоткойнамагничивающей якоря. При этом индукция коммутирующего силы (Fдп) дополнительных полюсов: поля (Вком) увеличивается пропорционально току FДП I a WДП о BКОМ ( ДМ ) якоря. Система главных и дополнительных полюсов электродвигателя НБ-418к Классы коммутации