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.

Рис. 4.11

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