ЭДС, индуктируемые в к.з. контуре в процессе коммутации.

1) Так как за малое время коммутации T ≈ 10^-3 с ток i изменяется от –i_a до +i_a, то величина будет очень большой. Коммутируемая секция обладает вполне определенной индуктивностью L, поэтому в ней наводится ЭДС самоиндукции, препятствующая быстрому изменению тока i от +i_a до –i_a:

2) В том случае, когда щётка имеет длину более одной коллекторной пластины, ток i одинаков по модулю в каждой коммутируемой секции. Так как эти секции располагаются в одном или соседних пазах, поля токов i взаимодействуют с индуктивностью соседней секции и создают ЭДС взаимной индукции:

n – число соседних секций.

Сумма этих двух ЭДС называется реактивной ЭДС:

3) Магнитным полем основных и добавочных полюсов в зоне коммутации в коммутируемой секции наводится ЭДС вращения e_к:

w_с – число витков в секции;

ℓ – длина активной части проводника;

B_к – поле в зоне коммутации.

Зона коммутации – участок воздушного зазора, под которым находятся коммутируемые секции.

ЭДС вращения может изменять свой знак в зависимости от знака поля и может быть направлена как согласно реактивной ЭДС, так и встречно им:

4) В коммутирующей секции может наводиться пульсационная ЭДС, вызванная изменением магнитного поля в зоне коммутации, зубцовыми пульсациями, а также резким изменением нагрузки.

18. Коммутация с учётом ЭДС в к.з. контуре при ширине щёток, равной коллекторному делению.

Допущения:

1. Толщина изоляционной прокладки между коллекторными пластинами = 0;

2. Ширина щетки = ширине коллекторной пластины;

3. Сопротивление секций и соединительных элементов («петушков») = 0;

4. Пульсационные ЭДС = 0.

i_L – ток прямолинейной коммутации;

i_к – добавочный ток коммутации (ток, обусловленный наличием ЭДС в коммутируемой секции).

e_å = e_L ± e_к

(1) – прямолинейная коммутация (без учёта ЭДС e_∑ = 0);

(2) – замедленная коммутация (e_∑ = e_r – e_к > 0);

(3) – сверхзамедленная коммутация (e_∑ = e_r + e_к > 0);

(4) – ускоренная коммутация (e_∑ = e_r – e_к < 0).

Иногда при слишком замедленной коммутации ток i не успевает достичь значения –i_a на величину тока разрыва i_р, поэтому при t = T, когда щётка соскальзывает с пластины, происходит разрыв тока – очень опасный скачок тока i до величины –i_a. Аналогично, при очень ускоренной коммутации ток i может «пролететь» величину –i_a, и при t = T таким же образом произойдёт разрыв тока, только в данном случае i_р < 0 и такое явление происходит редко. Ток разрыва i_р обусловлен добавочным током коммутации i_к.

Наличие ЭДС приводит к тому, что плотность тока под сбегающим краем щётки j₁ = i₁/S₁ больше, чем под набегающим j₂ = i₂/S₂. Поэтому более сильное искрение наблюдается под сбегающим краем щётки.

19. Коммутация при ширине щёток, превышающей коллекторное деление.

Процесс коммутации протекает одновременно в нескольких короткозамкнутых рядом расположенных секциях. Эти рядом расположенные секции могут лежать в одном или соседних пазах, поэтому в каждой секции наводится ЭДС взаимной индукции:

Коэффициенты взаимоиндукции проводников, лежащих в одном пазу можно принять примерно равными:

М₂₁ » М₃₁ » … » М_n1 = M = const

Можно считать, что изменение тока во всех коммутируемых секциях происходит одинаково:

Тогда ЭДС взаимоиндукции и реактивная ЭДС равны:

L_r = L + (n – 1)∙M – реактивная индуктивность.