Процес комутації і ЕРС в комутованій секції

Розглянемо процес комутації в секції, що показана на рис. 5.1, вважаючи, що:

а) ширина щітки дорівнює колекторній поділці , тобто щіткове перекриття ;

б) щітка, всією своєю поверхнею щільно пристає до колектора;

в) питомий опір контакту щітка - колектор не залежить від густини струму в ньому.

В початковий момент часу (), коли щітка контакту з пластиною 1 (рис. 5.1а), струм в секції , струм в першому "півникові" , а в другому - . Через час , який називається періодом комутації, щітка зійде з пластини 1 і встановиться на пластині 2 (рис. 5.1в), при цьому , .

Таким чином, протягом періоду комутації струм в секції змінюється від до , тобто на .

Секція, що лежить у пазах осердя якоря, володіє повною власною індуктивністю . Значить в проміжку часу в короткозамкненій секції індукується ЕРС самоіндукції

(5.1)

Оскільки якірні обмотки є двошаровими, навіть при в реальному пазові знаходяться дві сторони різних секцій. Якщо обмотка діаметральна (), то всі ці секції комутують одночасно, оскільки вони замкненірізними щітками (див. рис. 5.3а). Крім того, якщо щітка перекриває кілька колекторних пластин , а , то в одному реальномупазові будуть комутувати кілька секцій одночасно. В обох цих випадках інші комутовані секції призведуть до виникнення в секції, яку ми розглядаємо, ЕРС самоіндукції

(5.2)

де - взаємна індуктивність.

Сума ЕРС само- і взаємоіндукції називається реактивною ЕРС:

(5.3)

де - еквівалентна індуктивність секції, що визначаться кількістю її витків щ і магнітною провідністю навколишнього середовища . Тоді

(5.4)

Щітка закорочує секцію в тому випадку, коли остання знаходиться на лінії геометричної нейтралі машини; тому в секції індукується ЕРС обертання від зовнішнього магнітного поля. Це зовнішнє поле є результуючим полем., яке створюється за рахунок реакції якоря і додатковими полюсами, що встановлюються для покращення процесу комутації. Таким чином, в комутованій секції виникають дві. ЕРС: реактивна і комутаційна .

Нехтуючи (як надто малими) опорами самої секції і "півників", складаємо рівняння для короткозамкненої секції (рис. 5.16), на основі закону Кірхгофа:

(5.5)

де і - опори контакту щітка - колектор відповідно на пластинах 1 і 2.

Рівняння (5.5) називають основним рівнянням комутації. Воно є нелінійним диференціальним рівнянням, оскільки реактивна ЕРС пропорційна , а комутаційна, як ЕРС обертання, - індукції , створюваної в зоні, де переміщуються комутовані секції. Розв’язок рівняння (5.5) може бути отриманий при різних спрощуючих умовах.

Дата добавления: 2014-12-25