Процесс коммутации

ЭДС в коммутируемых секциях. Уравнения и кривая процесса коммутации.

Допущения:

1. Скользящий контакт щетка – коллектор считать идеальным;

2. Постоянство удельного сопротивления щеточного контакта . Рассмотрим коммутацию на при мере простотой петлевой обмотки.

Рис. 1.40. Последовательные моменты коммутации секции

Рис. 1.41.

а) прямолинейная коммутация б) коммутация с учетом сопротивления секции и «петушков»

Изменяется направление тока в секции при окончании коммутации. Т_к – период коммутации – время, в течение которого секция замкнута накоротко щеткой и коммутируется.

Поскольку

, (1.107)

где – ширина щетки, – окружная скорость коллектора.

То для – диаметра коллектора и числа коллекторных пластин коллекторное деление равно

. (1.108)

Соответственно коэффициент щеточного перекрытия (обычно , а для сложных петлевых обмоток достигает 7,0).

(1.109)

Тогда (1.110)

Для простой петлевой обмотки

. (1.111)

Время коммутации Т_к – тысячные доли секунды.

Действительно, для машины с простой петлевой обмоткой и , , .

с.

По отношению к внешней цепи машины процесс коммутации является высокочастотным периодическим процессом ( Гц).

Рассмотрим процесс коммутации для времени t.

Для данной секции запишем уравнения по первому и второму закону Кирхгофа (рис. 1.41).

(1.112)

где – ток в коммутирующей секции (принимаем положительным для начального периода коммутации); токи, протекающие через соединительные проводники («петушки») и коллекторные пластины 1, 2 к щеткам; – сопротивление секции; – сопротивление «петушка»; сопротивление щеточного контакта между пластинами 1, 2 и щеткой; – сумма ЭДС, индуцируемых в коммутирующей секции в результате процесса самоиндукции в короткозамкнутой секции, и взаимоиндукции.

Суммарная э.д.с. возникает при коммутации и является вредной и нежелательной при коммутации.

Это э.д.с. самоиндукции . Коммутируемая секция обладает индукцией, вследствие чего в ней при коммутации индуктируется э.д.с.

Это э.д.с. взаимоиндукции (отрицательная, если коммутируют несколько секций) – взаимная индуктивность между рассматриваемой секцией и одновременно с ней коммутирующей секцией. Э.д.с. и препятствуют изменению тока в секции, замедляют этот процесс, и обычно их объединяют в одну реактивную э.д.с. .

(1.113)

Э.д.с. относится к вредным э.д.с. ибо замедляют коммутацию.

Э.д.с. от поля поперечной реакции якоря также относится к вредным э.д.с., которые сопровождают коммутацию

, (1.114)

где – индукция поперечной реакции якоря; – число витков в секции; – окружная скорость якоря.

Все вредные ЭДС пропорциональны току якоря и скорости вращения якоря.

Вредные э.д.с. необходимо компенсировать с целью улучшения коммутации.

Сделать это можно только с помощью внешнего коммутирующего поля.

Очевидно, что это поле должно действовать в зоне коммутации. Это поле может быть создано дополнительными полюсами. В этом случае необходимо добиться с помощью внешнего поля индуктора компенсации э.д.с. и .