🗊Презентация Коммутация в машинах постоянного тока

Понятие о коммутации. Коммутацией называется процесс переключения секций обмотки из одной параллельной ветви в другую с изменением направления тока в них на обратное. Коммутация считается хорошей, когда процесс изменения тока в секциях не сопровождается искрообразованием между щетками и коллектором и поверхность коллектора остается чистой, не поврежденной при длительной работе машины .

Классическая теория коммутации ± ia – ток в одной и другой параллельных ветвях; НБ и СБ – набегающий и сбегающий края щетки; i – ток, который протекает в коммутируемой секции; Т – период коммутации; а – i

Если считать что в коммутируемой секции за время изменения тока с +ia на –ia не возникает никакой ЭДС (то есть Σe = 0) , то тогда ток будет изменяться по характеристике на рис. 1.2 Если считать что в коммутируемой секции за время изменения тока с +ia на –ia не возникает никакой ЭДС (то есть Σe = 0) , то тогда ток будет изменяться по характеристике на рис. 1.2

Реактивная ЭДС в коммутируемой секции Величина периода коммутации очень мала, если линейная скорость коллектора 20 м/с, то процесс коммутации будет длиться всего 0,0002c. Следовательно, ток будет изменяться весьма быстро. По законам электротехники всякому изменению тока в обмотке препятствует ЭДС самоиндукции. В результате, под влиянием ЭДС самоиндукции, прямолинейная коммутация замедляется (рис. 1.3).

Классическая теория коммутации

Определение и уменьшение реактивной ЭДС

Рис. 1.5. Коммутация: 1 – нормально ускоренная; 2 – сильно ускоренная Если в коммутирующей секции ek = er, то коммутация будет прямолинейной, если же добиться условия ek>er, то коммутация будет ускоренной, появится добавочный ток другого знака. Лучшей из двух ускоренных коммутаций будет коммутация по кривой 1 (рис.1.5), т.к она приходит в ту же точку что и график прямолинейной коммутации

Экспериментальная проверка настройки коммутации. Для проверки теории коммутации был пазработан экспериментальный метод оценки коммутации. Схема на рис.2.1. Эта схема позволяет усиливать или ослаблять дополнительные полюса

Рис.2.2. Кривые подпитки ДП. Рис.2.2. Кривые подпитки ДП.

Исследование коммутации датчиком тока разрыва Щетка состоит из двух частей: основной – 1 и измерительной – 2, расположенной со стороны сбегающего края. Основная часть щетки от измерительной изолирована по всей высоте, а также измерительная часть щетки изолирована от металлического щеткодержателя. Ширина измерительной части щетки 2 меньше ширины межламельной 4 изоляции, с той целью, чтобы она не могла перекрывать две соседние коллекторные пластины. При окончании процесса коммутации с током разрыва между сбегающей частью измерительной щетки и коллекторной пластиной, например от недокоммутации при слабых дополнительных полюсах будет ток разрыва одной полярности, что зафиксирует амперметр 6 (среднее значение импульсов тока разрыва). Если окончание процесса коммутации сопровождается током разрыва другой полярности, например, от перекоммутации из-за сильных дополнительных полюсов, то стрелка амперметра отклониться в другую сторону. При завершение коммутации без тока разрыва, показания амперметра будут равны нулю.

Датчик поперечного тока в теле щетки. Работу датчика поперечного тока можно проследить по рис.3.2. Электроды 1, расположенные на близком и одинаковом расстоянии от коллекторной поверхности 2, имеют на участке ab электрический контакт с телом щетки 3. Выводы электродов 4 изолированы и ни имеют контактов не со щеткой, ни со щеткодержателем.  При равномерной плотности тока через поперечное сечение тела щетки падение напряжения на будет одинаковым и прибор, измеряющий набегающем крае щетки и на сбегающем разность потенциалов между электродами покажет отсутствие поперечного тока, т.е. ноль. Если сбегающий край щетки окажется с большей плотностью тока, чем набегающий, то между электродами появится разность потенциалов и стрелка прибора отклониться в одну какую-то и тем больше, чем больше будет нагружен сбегающий край щетки. Если же набегающий край щетки окажется с большей плотностью тока, чем сбегающий, а это возможно при сильных добавочных полюсах, то стрелка прибора будет отклоняться в другую сторону.

Проведенный теоретический и экспериментальный анализ работы двух датчиков по определению состояния коммутации показывает: 1. С помощью датчика поперечного тока возможно настраивать намагничивающую силу дополнительных полюсов только на прямолинейную коммутацию. Но при такой коммутации и больших токах в обмотке якоря возможен процесс искрообразования под щеткой, так как переходное сопротивление перехода щетка – коллектор не в состоянии погасить плотность тока при отрыве щетки от коллекторной пластины. 2. Датчик тока разрыва позволяет настраивать намагничивающую силу дополнительных полюсов на нормально – ускоренную коммутацию, когда при окончании процесса iсб=0 и di/dt=0. Эксперименты подтверждают что такой коммутации соответствует средняя линия безыскровой зоны.