Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 63
Текст из файла (страница 63)
поэтому комненсационная обмоткь у машины постоянного токз есть лишь в случаях крайней необ. ходимости 138. КОММУТАЦИЯ 8 МАШИНАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА Искрообрзэованис нод шетками ведет к быстрому рзэрушению коллектора. Причины искрообрповзния люгут быть механическилги и электрическими. Механическая причина искрения — это ухугннсние контакта между коллектором и щетками, что может быть следствием 391 неровности коллектора, дрожания щеток и т. п,, а неудовлетворительная коммутация — электрическая причина искрения Коммутацией в алек грических машинах называется вся совокупность явлений при изменении направления тока в секциях обмотки якоря во время замыкания щетками этих секций накоротко. В то время как пластины коллектора, к которым присоединены концы секций, замкнуты щеткой накоротко, секция переходит из одной параллельной ветви обмотки в другую.
Сущность процесса коммутации поясним на простейпвм примере петлсвой обмотки якоря (рис, 13.20), Время, в течение которого секция обмотки вращающегося якоря замкнута щеткой накоротко, называется периодом коммутации Т. За зто время ток в секции должен измениться от значения (рис. 13,20, а) до значения — 1 (рис. 13.20, в), т, е, на 21. Чем быстрее вращается якорь и чем меньше ширина щетки Ь, тем меньше щ' период коммутации; (! 3.3) Т = Ь /г'~, где г' — окружная скорость коллектора. к Если бы в коммутируемой секции не индуктировалась никакая ЭДС, то ход процесса коммутации тока в секции определялся бы только соотношениями переходных сопротивлений контактов щетки с двумя пластинами коллектора Одна из этих пластин постепенно уходит из-под щетки, а вторая входит под щетку.
Для упрощения рассуждений будем считать, что ширина щетки не больше ширины одной коллекторной пластины, и пренебрежем небольшими по срав. нению с переходным сопротивлением г контакта щетки и коллек- Щ тара сопротивлениями провопов, соединяющих обмотку якоря с коллектором, и самой секции Во время коммутации щетка касается сразу двух пластин коллектора и образует с н змн два переходных сопротивления, обратно пропорциональных соответствующим площадям контактов.
Следовательно, переходное сопротивление контакта с пластиной, уходяшей из-под щетки, возрастает, т. е Т) (Т вЂ” г), ш а с пластиной, набегающей на щетку, уменьшается: г, =- г Т(г, где г — время от начала коммутации. Ток 2' щетки должен распределиться между двумя пластинами коллектора обратно пропорционачьно их переходным сопротивлениям. 1~!(г = гг2г1 = (Т вЂ” г) /г 292 Согласно первому закону Кирхгофа ток коммутируемой секции (рис. ! 3 20, б) ! =е! — 1, а ток внецаеей цепи во время коммутации складываесся из токов в двух переходных контактах щетки. 21= !', + следовательно, 21 = е, Т((Т вЂ” !) или 2, = 21(Т вЂ” !)1Т, а ток в коммутируемой секции !' = 21 (Т - !)/(Т- 1) = 1(Т вЂ” 2!)(Т.
В начале коммутации при ! = 0 этот ток ! =1, а в конце коммутации при ! =Т он будет ! = — 1. Ток 1 (рис, 13.20) — это ток одной параллельной ветви обмотки якорч. В общем случае при 2а параллельных ветвях ток якоря 1 и = 2а1 Следовательно, ток в коммутируемой секции ! Т вЂ” 2! и ! 2а T (13.4) Рис ! 320 Элеи е е е! Рис. 13 21 Еа 393 т. е, изменяется во время кол!мутации линейно (рис.
13.2!, а). Такая коммутация называется прямолинейной В этом идеальном случае плотность тока под всей щеткой одинакова и неизменна во все время коммутации, благодаря чему отсутствуют коммутационные причины искрения. Здесь бьш рассмотрен простейший случай с шириной щетки Ь не ш больше ширины коллекторной пластины. В цействительности щетка всегда перекрывает несколько коллекторных пластин, но это обстоятельство не изменяет линейный характер процесса коммутации при отсутствии в коммутируемой секции ицлуктированных ЭДС.
Однако в реальных условиях неизбежно возникновение ЭДС само- индукции в коммутируемой секции; витки секции лежат в пазах ферромагнитного тела — сердечника якоря, следовательно, секция обладает заметной индуктивностью А и изменение тока при коммутации должно индуктировать в секции некоторую ЗДС самоиндукции ег. К этой ЭДС добавляется еще ЭДС взаимной индукции е, индуктируемая изменениями тока в соседних секциях, коммутируемых одновременно.
Обе ЭДС согласно принципу Ленца противодействуют изменению тока в секции, задерживают это изменение. Результирующую ЗДС, индуктируемую изменениями тока, принято называть реактивной ЭДС: е =еЬ + еМ. Р Ее можно выразить как ЭДС самоиндукции [см. (2.2)) через некоторую индуктивность секции Ь и изменение тока во времени: с е = — 2,,44'1/и'г. Реактивная ЭДС зацерживает пзмененне тока (рис. 13.21.
6) и целает коммутацию эамедленнои в течение большей части периода, но к концу периода, когда уходяшая пластина выйдет из-под щетки, ток в секции должен принудительно принять значение -1 /2а. Следователья но, в конце неизбежно ускорешюе изменение тока в секции, что вызывает увеличение реактивной ЭДС. Одновременно плотность тока под щеткой становится неравномерной. Она сильно возрастает у края пластины, которая выходит из-под щетки, а это может вызвать силь. нос нагревание края щетки и края пластины коллектора. Обе эти причины могут обусловить искрение — возникновение миниатюрных элект. рических дуг под щеткой со стороны уходяшей пластины коллектора.
Для того чтобы уничтожить нли хотя бы ослабить врецное цействие реактивной ЭДС, необхоцимо противопоставить ей вторую индуктируе мую ЭДС, называемую коммугир>юшей ЭДС е . Такил» образом, условие идеальной коммутации. е = — е =О. р к Коммутирующая ЭДС создается движением витков коммутиоуемой секции во внешнем магнитном поле, причем в большинстве случаев 394 с и~щуктируется ьяннинням нолем доно.нштельных ношосов машины К Ф, т,е, л и' с = — и г)<1~ 1,1г к с ля При изменениях негрузкн вышины изменяется и ревктивнзя ЭДС, нропорцнгнплыпя току якоря, но о,ц ивременно в тзкой же мсрс нзмс. ннется н коммутирующая Э11С ~зк кзк обмоткз донолнительныхнолюсов сосдиненз нослсэшшельно с як ~ром Тзкнм обрезом, нри изменениях нагрузки не нзручнзсгсш вынхныя компенсация ЭДС с и с р н Усилив нздлежзшим обрззом цолс !тополи!неявных нотпосов путем увеличения числз витков нх обмозкн, можно оделять с ) с, что обуслок р' вит ускорсннггю коммутацию О ю осун~сствляется в мзгнигюх, предназначенных лля особо тя колы; условий рзботы, например нрн частом реверсировании.
В машинах малой мощности гшя со ш,шия коммути!гудевшего мзгцитного поля вместо цонолннгсльпых нгиносов нримснястся сдвиг щеток с геометрической нсйзрзлн 1)рн ~зкшм сдвиге в коммутируемой секции ЭДС с нндуктг~рус~ся ыювным м:ншцным нолем, причем в генек раторе щетки должны оьнь сдвнгб ~ы но н шрзвлснию врзшения якоря, з в двигателе — против нзнрзнлсоня врзшенив (см. рис. 13.15, л) Особо опасный слу пн нсбл:шонрнгннои комлзутзции цредсгзвлнет собой лругшяой огош ло коллскг рг Это мощнзя злсктрнчсскзя дугз, ззмь~кзюгпаяся непоьрслствсшю цо ьазпек~о!ту или даже нерскидывзюшаяся нз стзнину мшшны, тзк ч~о мзшннз может тяжело нострзгтзть Кр)тиной гнонь нозннкзс ~ нри резком изменении гока в коммутируемой сскцлн обмотки яко!нк но пы~ынзст увеличение рсзктнвной ЭЛС, з последняя соз,гзс~ ьвннную л) О меж,!у щелкни н крзсм ухолящей и ыстиньн Этз ду~з нс ~зснс~ г~ ркгшнвзстся вследствие вршцсния коллекторе.
в реву.нтзгс псносрсггс~вс~ но нз коллекторе мзшнны возникает коро~кос ззмыкзшы. Вззруцпюшсс коллскшр н щсзки. 139. ГенеРАтОР о незлвиоимызт возбуждением При нсззвисилгом возбу;кцснии нспь возбуждения и цепь якоря генератора злекзрически рззцслсны !рнс. !Э '"), бцшодзря чему гок вол буждсния не ззннсит оз нзнряження гснсрзторз, з слсдовзтельио, от нзгрузки. Это дзст возмокно ть рс~улироншь магнитнь~й ноток, з вместе с ним и нзнряжснне гснсрзто!ю в о ~ель ншроких нрсдслзх 1)ля тзкон регулировки в нсш ш зг5)жлсння вводится рс<уннровочныи реостат г Схеме вклнюсння н коне~)нкцл» рсосззтз,юлжны нрсцунрсжч! дзн, возможность внезшннно н!ю!л ныння ~окз возбуждения, нзнрнмер нри отключении нсншннкз ни~зноя 1, ззк кзк обмозкз во~бужденгш об пласт знз шзсннвн) ин гуь ~ нкпс ~ью вследствие чего рзюнякзнис се цели может сонровожлз~ы.я ш~л нкпонснисм большой ЭЛС сзмо- 395 индукции, опасной для целое~и изолнции обмотки возбуждения и вы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
