комутація струму
§ 109. КОМУТАЦІЯ СТРУМУ
Комутацією струму називається процес зняття струму з колектив-тора, пов'язаний з перемиканням секцій з однієї паралельної гілки в іншу. Струм в комутованій секції змінює направле-ня.
При обертанні якоря машини колекторні пластини Поочье-редную приходять в зіткнення зі щітками, так що в певні проміжки часу секція або кілька секцій заступники-каються щіткою. Оскільки перехідний опір між щіткою і колекторної пластиною порівняно мало, то замикання секцій щіткою близько до їх короткого замикання.
На рис. 140, а показана секція простий паралельної обмотки. У цій секції протікає струм однієї паралельної гілки:
де I я - струм навантаження,
2а - число паралельних гілок обмотки.
При обертанні якоря його обмотка і колектор переміщаються відносно нерухомої щітки справа наліво. В деякий момент, відповідний початку комутації, щітка стикається з колекторної пластиною 1, з'єднаної з двома проводами обмотки, в кожному з яких протікає струм однієї паралельно гілки Iя.
Таким чином, через колекторну пластину і щітку протікає струм, який дорівнює сумі струмів двох паралельних гілок 2iя. У виділеної нами секції струм дорівнює струму однієї паралельної гілки і в даний момент спрямований проти годинникової стрілки.
Надалі при обертанні якоря щітка буде стикатися з колекторними пластинами 1 і 2, замикаючи виділену нам секцію (рис. 140, б). У певний момент щітка повністю перейде на колекторних пластину 2, і ток в виділеної нам секції змінить напрямок на протилежне (рис. 140, в), т. Е. Секції перемикається з однієї паралельної гілки в іншу. Час перемикання секції, зване періодом комутації, мало і а цей час в секції відбувається зміна струму від + Iя до -iя.
При зміні струму в секції створюється е. д. з. самоіндукції яка може досягати порівняно великих значень.
Крім того, оскільки процес комутації відбувається одночасно в декількох секціях під усіма щітками, то в кожній секції створюються е. д. з. взаємоіндукції.
Е. д. С. самоіндукції і взаємоіндукції, звані реактивними е. д. з, перешкоджаючи змінам струму, викликають нерівномірний розподіл щільності струму під щіткою, що є причиною утворення іскріння, яке особливо інтенсивно в момент розмикання щіткою секції обмотки.
Надмірна щільність струму при наявності різниці потенціалів між щіткою і колектором забезпечує появу дугового розряду, який іонізує найтонші шари повітря, що знаходиться між щіткою і колектором, і сприяє розвитку дуги. Дуга може перейти до щітки іншої полярності, утворивши круговий вогонь на колекторі, і це призведе до пошкодження послід нього.
Іскріння щіток може бути також викликано рядом інших причин, як-то: нерівністю поверхні колектора, биттям щіток забрудненістю поверхні колектора, наявністю вологи на ні і т.д.
Навіть незначне іскріння щіток є небажаний так як збільшується знос щіток і колектора і підвищуєте нагрів останнього за рахунок збільшення перехідного опору між щіткою і колектором.
Найбільш ефективним способом поліпшення комутації є компенсація реактивних е. д. з. Для цього в зоні комутації, в якій знаходяться. активні боку комутованого: секцій, необхідно створити таке зовнішнє магнітне поле, при до тором індукована в секціях Е.Д. с. обертання ЕV "буде дорівнює; і протилежна реактивної е.р.с. еr. тобто ЕV =-ЕR. Для створення такого зовнішнього магнітного поля встановлюють додатковими полюси Nк і Sк, розміщуючи їх між головними полюсами.
На рис. 141 показана схема генератора, якір якого обертається будь-яким двигуном в напрямку, показаному стріл-кою. В обмотці якоря індукується е. д.с, і при навантаженні проте-кає струм. Напрямок е. д. з. і струму в провідниках обмотки поки-зано на схемі, на якій виділені провідники 1 п 2 коммутіруя-мій секції. Реактивна е. д. з. er перешкоджаючи змінам струму комутованою секції, буде направлена в провідниках 1 і 2
зустрічно змін струму, як показано на схемі. Для компенсації реактивної е, д. З. в провідниках 1 і 2 потрібно створити е, д. з. обертання ЕV = еr. для чого і встановлені додаткові полюси Nк
Таким чином, полярність додаткового-ного полюса в генераторі повинна со-відповідати полярності наступного за ним в напрямку обертання якоря глав-ного полюса. У двигуні полярність до-виконавчими полюса повинна відпо-вовать полярності попереднього по на-правлінню обертання якоря головного полюса.
Обмотку збудження додаткових-них полюсів з'єднують послідовно
з обмоткою якоря для того, щоб реактивна е. д. з. була компенсуючого-рована при будь-якому навантаженні машини. Для цієї ж мети магнітна ланцюг додаткових полюсів ненасичений, т. Е. Між сердечником якоря і додатковим полюсом створений порівняно великий повітряний проміжок. Так як реактивна е. д. з. пропорциональ-на току в якорі, то вона компенсується при будь-якому навантаженні машини в тому випадку, якщо е. д. з. обертання також пропорційна току (навантаження. Тому магнітне поле в зоні комутації має изме-тися пропорційно току якоря.