Физическая сущность коммутации
Секция, в которой происходит коммутация, называется коммутирующей секцией, а время, в течение которого происходит процесс коммутации, называется периодом коммутации. На рис. 4.10,а,б,в показаны последовательные моменты коммутации секции К. Ширина щетки принята равной коллекторному делению.
Рис. 4.10
Будем полагать, что в коммутирующей секции в течении всего периода коммутации не индуктируются электродвижущие силы. За период коммутации ток в секцииизменяется от до
и представляет собой прямую линию (1, рис. 4.11). Такую коммутацию называют прямолинейной или идеальной. Прямолинейная коммутация является наиболее желательным видом коммутации, так как не вызывает искрения.
![]() |
В реальных условиях процесс коммутации протекает значительно сложнее. При быстром изменении тока в коммутируемой секции возникает ЭДС самоиндукции
где - индуктивность секции.
Так как в одном реальном пазу могут быть несколько элементарных, то в коммутируемой секции возникают ЭДС взаимоиндукции
где - взаимная индуктивность одновременно коммутирующих секций.
Обе ЭДС создают в коммутирующей секции реактивную ЭДС
Кроме того, в коммутирующей секции наводится ЭДС от поля поперечной реакции якоря, которая направлена согласно с реактивной ЭДС
В машинах с добавочными полюсами их магнитный поток индуктирует ЭДС в коммутирующей секции
Таким образом, в коммутирующей секции наводятся ЭДС
Рассмотрим три основных случая коммутации (рис. 4.11):
1. наблюдается прямолинейная коммутация (1);
2.
наблюдается замедленная коммутация (2);.
3.
наблюдается ускоренная коммутация (3).
В случае замедленной или ускоренной коммутации в коммутирующей секции появляется добавочный ток
где - сумма электрических сопротивлений добавочному току коммутации.
Способы улучшения коммутации
На основе анализа формулы для определения добавочного тока возможны следующие пути улучшения коммутации:
1. Применение добавочных полюсов для создания коммутирующей ЭДС
2. Уменьшение реактивной ЭДС
3. Подбор марки щеток.
В случае отсутствия добавочных полюсов величина реактивной ЭДС может быть уменьшена за счет уменьшения индуктивности секции
, уменьшением числа витков секции
Улучшить коммутацию можно путем подбора марки щеток. Целесообразнее применять щетки угольно-графитные, графитные и электрографитированные, так как они обеспечивают наибольшую величину переходного сопротивления.
Электродвижущая сила обмотки якоря и электромагнитный момент
ЭДС якоря
Среднее значение ЭДС, индуктируемой в одном проводнике обмотки якоря, равно
где - среднее значение индукции в воздушном зазоре;
– длина магнитопровода якоря;
- линейная скорость вращения якоря;
– частота вращения якоря;
- диаметр якоря.
Длину окружности якоря выразим через полюсное деление
тогда
Значение ЭДС обмотки якоря равно
где – число эффективных проводников обмотки якоря;
– число ее параллельных ветвей.
Подставив в выражение для
получим
или
где
Электромагнитный момент
Электромагнитная сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, равна
где - ток, протекающий по проводнику.
Электромагнитный момент машины равен
Так как
получим
где