Kobling i DC-maskiner

Bytte i DC-maskiner forstås som fenomener forårsaket av en endring i retningen av strømmen i ledningene til armaturviklingen når de beveger seg fra en parallell gren til en annen, det vil si når de krysser linjen langs hvilken børstene er plassert (fra den latinske commulatio - endring). La oss vurdere kommuteringsfenomenet ved å bruke eksemplet på en ringarmatur.

I fig. 1 viser en skanning av en del av ankerviklingen bestående av fire ledninger, en del av kollektoren (to kollektorplater) og en børste. Ledninger 2 og 3 danner en svitsjet sløyfe, som i fig. 1, er a vist i den stilling den inntar før veksling, i fig. 1, c — etter omkobling, og i fig. 1, b — i bytteperioden. Samleren og armaturviklingen roterer i retningen angitt av pilen med en rotasjonshastighet n, børsten er stasjonær.

I øyeblikket før bytte går ankerstrømmen Iya gjennom børsten, den høyre samleplaten og er delt i to mellom de parallelle grenene til ankerviklingen. Ledninger 1, 2 og 3 og ledning 4 danner forskjellige parallelle forgreninger.

Etter byttet byttet ledninger 2 og 3 til en annen parallell gren, og retningen til strømmen i dem endret seg til motsatt. Denne endringen skjedde i en tid lik koblingsperioden Tk, dvs. i tiden det tar børsten å bevege seg fra høyre plate til tilstøtende venstre (faktisk overlapper børsten flere samleplater på en gang, men i prinsippet påvirker dette ikke bytteprosessen) ...

Ris. 1. Diagram over gjeldende koblingsprosess

Et av øyeblikkene i bytteperioden er vist i fig. 1, b. Kretsen som skal byttes viser seg å være en kortslutning fra samleplatene og børsten. Siden det i løpet av kommuteringsperioden er en endring i strømmens retning i sløyfen 2-3, betyr dette at det går en vekselstrøm gjennom sløyfen, og skaper en vekslende magnetisk fluks.

Sistnevnte induserer e. I den svitsjede sløyfen. etc. v. selvinduksjon eL eller reaktiv e. etc. v. Etter Lenz sitt prinsipp kan f.eks. etc. c. selvinduksjon har en tendens til å holde strømmen i ledningen i samme retning. Derfor faller retningen til eL sammen med retningen til strømmen i sløyfen før bytte.

Under påvirkning av e. etc. c. selvinduksjon i kortslutning 2-3, en stor ekstra strøm id flyter, siden sløyfemotstanden er liten. I kontaktpunktet for børsten med venstre plate, er id-strømmen rettet mot ankerstrømmen, og i kontaktpunktet for børsten med høyre plate, er retningen til disse strømmene sammenfallende.

Jo nærmere slutten av bytteperioden, desto mindre er kontaktområdet til børsten med riktig plate og jo høyere strømtetthet. Ved slutten av koblingsperioden brytes børstekontakten med høyre plate og det dannes en elektrisk lysbue.Jo høyere gjeldende ID, desto kraftigere er lysbuen.

Hvis børstene er plassert på den geometriske nøytralen, induserer den magnetiske fluksen til ankeret i den svitsjede kretsen f.eks. etc. v. rotasjon av hebr. I fig. 2 viser i forstørret målestokk lederne til den svitsjede sløyfen plassert på den geometriske nøytralen og retningen til f.eks. etc. c. selvinduktans eL for generatoren som sammenfaller med retningen til ankerstrømmen i denne ledningen før veksling.

Retningen til Heb bestemmes av høyrehåndsregelen og faller alltid sammen med retningen til eL. Som et resultat øker id-en enda mer. Den resulterende elektriske lysbuen mellom børsten og oppsamlerplaten kan ødelegge overflaten på oppsamleren, noe som resulterer i dårlig kontakt mellom børsten og oppsamleren.

Ris. 2. Retning av elektromotorisk kraft i kommutasjonssløyfen

For å forbedre bytteforholdene, flyttes børstene til fysisk nøytralitet. Når børstene er plassert på den fysiske nøytralen, krysser ikke den medfølgende spolen en ekstern magnetisk fluks og f.eks. etc. v. rotasjon er ikke indusert. Hvis du flytter børstene utover fysisk nøytralitet som vist i fig. 3, så vil den resulterende magnetiske fluksen i den svitsjede sløyfen indusere f.eks. etc. med ek, hvis retning er motsatt av retningen til e. etc. v. selvinduksjon eL.

På denne måten vil ikke bare e. Det bli kompensert. etc. v. rotasjon, men også e. etc. v. selvinduksjon (delvis eller fullstendig). Som nevnt tidligere, endres skjærvinkelen til den fysiske nøytralen hele tiden, og derfor er børstene vanligvis montert forskjøvet i en gjennomsnittlig vinkel til den.

Reduksjon av f.eks. etc. medi den medfølgende sløyfen fører til en reduksjon i strøm-id og en svekkelse av den elektriske utladningen mellom børsten og samleplaten.

Det er mulig å forbedre koblingsforholdene ved å installere ekstra stolper (Ndp og Sdn i fig. 4). Den ekstra polen er plassert langs den geometriske nøytralen. For generatorer er den ekstra polen med samme navn plassert bak hovedpolen i rotasjonsretningen til ankeret, og for motoren - omvendt. Viklingene til tilleggspolene er koblet i serie med armaturviklingen på en slik måte at fluksen Fdp som skapes av dem, blir rettet mot armaturfluksen Fya.

Ris. 3. Retningen til den elektromotoriske kraften i koblingssløyfen når børstene flyttes forbi den fysiske nøytralen

Ris. 4. Kretsskjema over viklingene til tilleggspolene

Siden begge fluksene skapes av en enkelt strøm (armaturstrøm), er det mulig å velge antall omdreininger av viklingen til tilleggspolene og luftgapet mellom dem og ankeret slik at fluksene er like i verdi ved hver armatur gjeldende. Hjelpepolfluksen vil alltid kompensere armaturfluksen og dermed f.eks. etc. v. det vil ikke være noen rotasjon i den svitsjede sløyfen.

Tilleggspolene er vanligvis laget slik at deres fluks induserer e i den svitsjede kretsen. d. s lik summen eL + Heb. Så i øyeblikket for separering av børsten fra høyre samleplate (se fig. 1, c) oppstår ikke den elektriske lysbuen.

Industrielle likestrømsmaskiner med en effekt på 1 kW og mer er utstyrt med ekstra poler.