Коммутация: общие положения. Причины искрения на коллекторе, способы улучшения коммутации. Виды обмоток якоря. Потери и КПД машин постоянного тока, страница 4

Изменение тока i_ПР будет происходить линейно от вре­мени (рис. 44.6), в связи с чем такой вид коммутации по­лучил название прямолинейной.

Выясним распределение плотностей тока под щеткой для этого вида коммутации. Плотность тока под набегающей

Рис. 44.6. Изменение тока в коммутируе­мой секции при пря­молинейной коммута­ции

частью щетки . Согласно рис. 44.6 времени t соответствует отрезок ab, а току i₂=(i_a-i) — отрезок df. Тогда

Для сбегающей части щетки плотность тока равна:

Так как , a , то

В данном случае α₁=α₂, а следовательно, J_Щ1=J_Щ2, откуда следует, что при прямолинейной коммутации ток равномерно распределяется по всей ширине щетки.

Замедленная коммутация происходит, когда в контуре коммутируемой секции реактивная ЭДС имеет большее значение, чем компенсирующая ее ЭДС е_BP , а также тогда, когда е_BP совпадает по направлению с е_P . Такой вид коммутации обычно на­блюдается в машинах постоянного тока, у которых отсутст­вуют дополнительные полюсы, а щетки установлены на геометрической нейтрали. Замедленная коммутация про­исходит также в машинах, имеющих слабые дополнитель­ные полюсы.

При замедленной коммутации под действием не пол­ностью скомпенсированной реактивной ЭДС в контуре ком­мутируемой секции появляется добавочный ток , который стремится задержать изменение тока в ней. Вследствие этого ток в секции будет изменяться медлен­нее, чем при прямолинейной коммутации (рис. 44.7).

Позже ток i будет проходить и через нулевое значение. По этой причине этот вид коммутации носит название замед­ленной коммутации.

В соответствии с (44.9) ток i при замедленной комму­тации можно представить в виде двух составляющих;

где i_ПР — ток, соответствующий прямолинейной коммута­ции.

Добавочный ток i_Д замыкается поперек щетки, причем в скользящем контакте под сбегающей ее частью при за­медленной коммутации он имеет такое же направление, как и ток нагрузки (ток i_a), а под набегающей частью — встречное. Вследствие этого плотность тока в контакте под сбегающим краем щетки будет больше, чем под набе­гающим. Это следует также из рис. 44.7. Например, для времени t от начала коммутации α₂<α₁ и, следовательно, J_Щ2<J_Щ1.

Замедленный характер коммутации часто сопровожда­ется искрением сбегающего края щетки. Искрение возни­кает тогда, когда при завершении коммутации секции (t→T_K) ток i_Д не успевает достигнуть нулевого значения (рис. 44.8) и при ее размыкании происходит разрыв тока. Ток i_Д при t=T_K называется током разрыва — i_РЗ. Чем больше ток разрыва, тем сильнее искрение сбегающего края щетки. По этой причине замедленной коммутации стараются избегать.

Ускоренная коммутация имеет место при , что наблюдается в машинах постоянного тока при сильных дополнительных полюсах. При ускоренной коммутации также появляется добавочный ток i_Д, но он будет иметь противоположное направление по сравнению с током при замедленной коммутации. Вследствие этого ток i в коммутируемой секции будет изменяться быстрее, чем при прямолинейной коммутации (рис. 44.9), а плот­ность тока под набегающей частью щетки будет больше, чем под сбегающей (α₂>α₁). При сильно ускоренной ком­мутации возможно появление тока разрыва i_РЗ (рис. 44.10, кривая 1), что приводит к искрению щеток. Поэтому силь­но ускоренная коммутация является недопустимой. Одна­ко некоторое ускорение коммутации, при котором ток в секции i достигает значения, близкого к току параллельной ветви i_a, до завершения коммутационного процесса (рис. 44.10, кривая 2) является желательным. В этом случае ток сбегающей части щетки i₁ еще до завершения комму­тации будет равен нулю, что уменьшает вероятность появ­ления искрения щеток. Во многих случаях такой вид ком­мутации в машинах постоянного тока предпочитают пря­молинейному.

Реактивная ЭДС