Inkoppling av DC-maskiner

Omkoppling i DC-maskiner förstås som fenomen som orsakas av en förändring i strömriktningen i ankarlindningens trådar när de rör sig från en parallell gren till en annan, det vill säga när de korsar linjen längs vilken borstarna är placerade (från latinets commulatio — förändring). Låt oss överväga kommuteringsfenomenet med exemplet på en ringarmatur.

I fig. 1 visar en avsökning av en del av ankarlindningen bestående av fyra trådar, en del av kollektorn (två kollektorplattor) och en borste. Ledningarna 2 och 3 bildar en kopplad slinga, som i fig. I fig. 1 visas a i den position den intar före omkoppling, i fig. 1. 1, c — efter omkoppling, och i fig. 1, b — under bytesperioden. Samlaren och ankarlindningen roterar i den riktning som anges av pilen med en rotationshastighet n, borsten är stationär.

I ögonblicket före bytet passerar ankarströmmen Iya genom borsten, den högra kollektorplattan och delas på mitten mellan ankarlindningens parallella grenar. Ledningarna 1, 2 och 3 och tråd 4 bildar olika parallella grenar.

Efter bytet bytte ledningarna 2 och 3 till en annan parallell gren, och strömriktningen i dem ändrades till motsatt. Denna förändring inträffade under en tid lika med omkopplingsperioden Tk, dvs. under den tid det tar borsten att flytta från höger platta till intilliggande vänstra (egentligen överlappar borsten flera kollektorplattor samtidigt, men i princip påverkar detta inte växlingsprocessen) ...

Ris. 1. Diagram över den aktuella kopplingsprocessen

Ett av momenten i växlingsperioden visas i fig. 1, b. Kretsen som ska kopplas visar sig vara en kortslutning från kollektorplattorna och borsten. Eftersom det under kommuteringsperioden sker en förändring av strömriktningen i slingan 2-3, innebär detta att en växelström flyter genom slingan, vilket skapar ett växelmagnetiskt flöde.

Det senare inducerar e. I den kopplade slingan. etc. v. självinduktion eL eller reaktiv e. etc. v. Enligt Lenz princip bör t.ex. etc. c. självinduktion tenderar att hålla strömmen i tråden i samma riktning. Därför sammanfaller riktningen av eL med riktningen för strömmen i slingan innan växling.

Under påverkan av e. etc. c. självinduktion i kortslutning 2-3, en stor extra ström id flyter, eftersom slingresistansen är liten. I kontaktpunkten för borsten med den vänstra plåten riktas id-strömmen mot ankarströmmen, och i kontaktpunkten för borsten med den högra plåten sammanfaller riktningen för dessa strömmar.

Ju närmare slutet av växlingsperioden, desto mindre kontaktyta på borsten med rätt platta och desto högre strömtäthet. I slutet av växlingsperioden bryts borstkontakten med den högra plåten och en elektrisk ljusbåge bildas.Ju högre aktuellt ID, desto kraftfullare är bågen.

Om borstarna är placerade på den geometriska nollan, inducerar det magnetiska flödet hos ankaret i den omkopplade kretsen t.ex. etc. v. rotation av hebr. I fig. 2 visar i förstorad skala ledarna för den kopplade slingan som är belägen på den geometriska nollan och riktningen för e. etc. c. självinduktans eL för generatorn som sammanfaller med riktningen för ankarströmmen i denna tråd före omkoppling.

Riktningen på Heb bestäms av högerregeln och sammanfaller alltid med riktningen för eL. Som ett resultat ökar id:n ännu mer. Den resulterande elektriska ljusbågen mellan borsten och kollektorplattan kan förstöra ytan på kollektorn, vilket resulterar i dålig kontakt mellan borsten och kollektorn.

Ris. 2. Riktning av elektromotorisk kraft i kommuteringsslingan

För att förbättra växlingsförhållandena flyttas borstarna till fysisk neutralitet. När borstarna är placerade på den fysiska nollan korsar inte den medföljande spolen ett externt magnetiskt flöde och t.ex. etc. v. rotation induceras inte. Om du flyttar borstarna bortom fysisk neutralitet som visas i fig. 3, då i den omkopplade slingan kommer det resulterande magnetiska flödet att inducera t.ex. etc. med ek, vars riktning är motsatt riktningen för e. etc. v. självinduktion eL.

På så sätt kommer inte bara e. Det kommer att kompenseras. etc. v. rotation, men även e. etc. v. självinduktion (delvis eller helt). Som nämnts tidigare ändras skjuvvinkeln för den fysiska neutralen hela tiden, och därför monteras borstarna vanligtvis förskjutna i någon genomsnittlig vinkel mot den.

Minskning av t.ex. etc. medi den medföljande slingan leder till en minskning av ström-id och en försvagning av den elektriska urladdningen mellan borsten och kollektorplattan.

Det är möjligt att förbättra kopplingsförhållandena genom att installera ytterligare poler (Ndp och Sdn i fig. 4). Den extra stolpen är placerad längs den geometriska neutralen. För generatorer är den extra polen med samma namn placerad bakom huvudpolen i ankarets rotationsriktning och för motorn - vice versa. Lindningarna på de ytterligare polerna är anslutna i serie med ankarlindningen på ett sådant sätt att flödet Fdp som skapas av dem riktas till ankarflödet Fya.

Ris. 3. Riktningen för den elektromotoriska kraften i omkopplingsslingan när borstarna flyttas bortom den fysiska neutralen

Ris. 4. Kretsschema över lindningarna på de extra polerna

Eftersom båda flödena skapas av en enda ström (armaturström), är det möjligt att välja antalet varv av lindningen av de extra polerna och luftgapet mellan dem och ankaret så att flödena är lika i värde vid varje ankare nuvarande . Hjälppolens flöde kommer alltid att kompensera ankarflödet och därmed t.ex. etc. v. det blir ingen rotation i den switchade slingan.

De extra polerna är vanligtvis gjorda så att deras flöde inducerar e i den kopplade kretsen. d. s lika med summan eL + Heb. I det ögonblick då borsten separeras från den högra kollektorplattan (se fig. 1, c) uppstår ingen ljusbåge.

Industriella likströmsmaskiner med en effekt på 1 kW och mer är utrustade med extra poler.