Коммутация в машинах постоянного тока

Коммутация - это процесс переключения секций обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую, сопровождаемые изменением направления тока в секциях. Процесс перехода щетки с коллекторной пластины 2 на 1 рассмотрен на рисунке 4.32.

Когда щетка касается только одной пластины, снимаемый ток (рис. 4.32) I_я = 2I_пр.

Рис. 4.32

При соприкосновении щеток с двумя пластинами секция замыкается накоротко. По проводникам течет ток i, величина которого зависит от положения щеток, во внешней цепи ток остается равным I_я = 2I_пр (рис. 4.32. б. в. г.).

В результате изменения тока в коммутируемой секции обмотки якоря возникает ЭДС самоиндукции е_L.

Если щетки делают больше по размеру, чем коллекторные пластины то коммутация происходит сразу в нескольких секциях, что вызывает в них ЭДС взаимоиндукции е_µ.

Кроме того, в коммутируемых секциях возникает ЭДС е_µ, вызываемая полем реакция якоря. Сумма этих ЭДС не невелика, но так как коммутируемая секция замкнута накоротко, в ней возникают большие токи. Плотность тока под щетками оказывается не одинаковой и к краям увеличивается, это приведет к искрению под щеткой, что нежелательно. Наиболее целесообразный способ борьбы с этим явлением - установка дополнительных полюсов на статоре вдоль геометрической нейтрали, которые создают в зоне коммутации магнитное поле. ЭДС, индуктируемая в коммутируемых секциях этим полем компенсирует ЭДС.

е_L; е_µ; е_υ

Обмотку дополнительных полюсов включают последовательно с обмоткой якоря, так как эти ЭДС зависят от тока якоря. Кроме следствия коммутации, искрение может быть вызвано загрязнением и окислением щеток в щеткодержателе.