Общие положения теории коммутации

Реакция якоря в двигателе постоянного тока.

При том же направлении вращения якоря и полярности напряжения на зажимах машины направление реакций якоря в двигателе отличны от случая генератора. Это связано с тем, что отлично направление тока в проводниках обмотки якоря.

В двигателе поперечная реакция якоря усиливает магнитное поле под набегающим краем полюсного наконечника, и ослабляет – под сбегающим. Линия физической нейтрали смещается против направления вращения якоря.

Возникающая при сдвиге щёток с геометрической нейтрали продольная реакция якоря намагничивает двигатель при сдвиге по направлению вращения якоря и размагничивает при сдвиге щёток против направления вращения якоря.

Коммутация представляет собой совокупность явлений, связанных с изменением тока в проводниках обмотки якоря при прохождении их через зону, где они замыкаются накоротко щётками, наложенными на коллектор.

Согласно ГОСТ степень искрения под сбегающим краем щётки оценивается по шкале искрения. Шкала искрения делится на 5 классов коммутации.

Класс коммутации	Характеристика степени искрения	Состояние коллектора и щёток
	отсутствие искрения	отсутствие почернения на коллекторе и нагара на щётках
1^1/4	слабое точечное искрение под небольшой частью щётки	то же
1^1/2	слабое искрение под большей частью щётки	появление следов почернения и нагара, устраняемых протиранием бензина
	искрение под всем краем щётки (допустимо только при перегрузках, толчках)	следы не удаляются бензином
	значительное искрение с крупными и вылетающими искрами (допустимо только при реверсе)	значительное почернение на коллекторе, а также подгар и разрушение щёток

Причины искрообразования между щёткой и коллектором:

1. Механические причины. Связаны с геометрическим несовершенством выполнения коллектора и щёточного аппарата. Эллиптическая форма коллектора, выступание отдельных коллекторных пластин, недостаточная балансировка коллектора, дрожание и вибрация щёток в обойме и т.п.

2. Электрические причины. Повышение напряжения между коллекторными пластинами выше допустимого, появление кругового огня на коллекторе, повышенные напряжения и плотности тока в момент разрыва контура между щёткой и пластиной и др.

Анализ электрических причин искрения имеет смысл лишь при отсутствии механических причин.

Классическая теория коммутации (Е. Арнольд) предполагает, что:

1. Коллектор и щётки механически совершенны;

2. Удельное сопротивление контакта между щёткой и коллектором постоянно ρ = const и независимо от плотности тока в контакте и площади контактной поверхности ρ ≠ f(j_конт, S_конт).

15. Коммутация сопротивлением без учёта ЭДС, индуктируемой в контуре к.з. секции.

Допущения:

1. Толщина изоляционной прокладки между коллекторными пластинами = 0.

2. Ширина щётки = одному коллекторному делению (щётка контактирует максимум с двумя пластинами).

3. Сопротивление секции обмотки и «петушков» = 0.

4. ЭДС, наводимые в коммутируемой секции, отсутствуют или они компенсируют друг друга.

Сопротивление контактов щётки и коллекторных пластин:

Схема замещения коммутируемой секции с учётом 3 допущения:

График изменения тока в коммутируемой секции при переходе щётки с одной коллекторной пластины на другую:

При переходе щётки на последующую пластину коллектора ток i аналогично возрастает до значения +i_a и т.д.

Плотности тока: полная j₀, под сбегающим j₁ и набегающим j₂ краями щётки одинаковы:

Дата добавления: 2015-04-24