Основная причина неудовлетворительной коммутации в машинах постоянного тока – добавочный ток коммутации.
|
i Д= Σе/Σrк, |
(1) | |
| где |
Σrк – сумма сопротивлений секции, мест пайки в петушках, переходного контакта между коллекторными пластинами и щеткой и щетки. |
Из перечисленных сопротивлений наибольшее значение имеют сопротивление щетки и переходного контакта.
Из полученного выражения следует, что уменьшить ток iД, а следовательно улучшить коммутацию, можно либо увеличением сопротивления Σrк, либо уменьшением суммарной ЭДС Σе в коммутирующей секции.
Отсюда вытекают способы улучшения коммутации. Рассмотрим некоторые из них.
Выбор щеток. Целесообразно выбирать щетки с большим электрическим сопротивлением. Однако допустимая плотность тока в этих щетках невелика, а поэтому их применение в машинах с большим рабочим током ведет к необходимости увеличения площади щеточного контакта, что требует увеличения длины коллектора, а следовательно и габаритов машины. Поэтому щетки с большим электрическим сопротивлением применяют в машинах с небольшим рабочим током (в высоковольтных машинах).
Увеличению переходного сопротивления щеточного контакта, а следовательно улучшению коммутации, способствует политура коллектора – тонкая оксидная пленка на поверхности коллектора, обладающая повышенным электрическим сопротивлением.
Уменьшение реактивной ЭДС. Существенное влияние на суммарную ЭДС в коммутирующей секции оказывает реактивная ЭДС ер = еL+еМ.
1) ЭДС взаимоиндукции еМ в значительной степени зависит от ширины щетки: чем шире щетка, тем большее число секций под ней одновременно коммутирует, что вызывает увеличение ЭДС взаимоиндукции еМ.
Наиболее целесообразны щетки шириной 2-3 коллекторные пластины. Более узкие щетки нежелательны из-за недостаточной механической прочности, а также потому, что для создания необходимой площади щеточного контакта пришлось бы увеличивать её длину, а следовательно и габариты машины.
При применении обмоток с укороченным шагом (у1<τ) пазовые стороны секций, коммутирующих под соседними щетками, оказываются в разных пазах. Это тоже способствует уменьшению ЭДС взаимоиндукции еМ.
Рисунок 41 Коммутация при укороченном шаге обмотки якоря
2) ЭДС самоиндукции еL может быть ослаблена уменьшением индуктивности секций. Для этого следует применять секции обмотки якоря с меньшим числом витков.
Добавочные полюсы. Предназначены для улучшения коммутации. Они создают в зоне коммутации магнитное поле такой величины и направления, чтобы наводимая этим полем в коммутирующей секции ЭДС была равна по величине и противоположна по направлению суммарной ЭДС Σе. Так как величина Σе зависит от величины тока якоря Iа, а ток зависит от нагрузки машины, то обмотку добавочных полюсов включают последовательно с обмоткой якоря. Добавочные полюсы устанавливают между главными и их число равно числу главных или вдвое меньше.
Рисунок 42 Полярность добавочных полюсов при работе машины в генераторном и двигательном режимах
