4 Исследование коммутирующей способности электрощёток и способы её улучшения
4.1. Оценка коммутирующей способности электрощеток
Коммутирующая способность электрощеток определяется двумя факторами. Во-первых, каждая щетка для обеспечения удовлетворительной коммутации должна создать хороший контакт в механическом отношении, зависящий в основном от упругих свойств щетки и ее фрикционных характеристик. Во-вторых, щетка должна оказывать воздействие на ток коммутируемого контура и в завершающей фазе процесса обеспечивать отсутствие тока в сбегающей части щетки к моменту окончания коммутации.
Коммутирующую способность щеток можно связать с ее вольт-амперной характеристикой. О. Г. Вегнер вводит понятие о вынуждающей коммутирующей э.д.с.
ек= ∆Uщ2-∆Uщ1. (4.1)
При замедленном процессе коммутации плотность тока под сбегающей частью щетки больше, чем под набегающей и ∆Uщ2>∆Uщ1. В этом случае вынуждающая коммутирующая э. д. с. действует встречно добавочному току коммутируемой секции, т. е. стремится ускорить процесс изменения тока.
Зависимость величины ек от свойств щетки, ярко выраженных в характере ее вольт-амперной характеристики, поясняется в графической части на листе 5.
4.2. Вентильно-механическа коммутация машин постоянноготока
Развитие полупроводниковой техники дало толчок новому направлению поисков средств улучшения коммутации машин постоянного тока. В настоящее время созданы многочисленные схемы с использованием полупроводниковых, следовательно, повысить коммутационную надежность и мощность машины.
В графической части на листе 6 представлена одна из возможных схем вентильно-механической коммутации. В этом случае щетка состоит из двух частей: основной А и вспомогательной В щеток, соединенных между собой вентилем (неуправляемым диодом). Расстояние между щетками такие, что когда основная щетка сходит с коллекторной пластины, вспомогательная уже набежала на нее, т. е. обе щетки в течение некоторого времени перекрывают одну пластину. Ширину вспомогательной щетки В выбирают меньше толщины изоляции между коллекторными пластинами для того, чтобы щетка В не замыкала секцию накоротко.
Очевидно, что коллектор должен иметь специальную конструкцию— с большими изоляционными промежутками. Чтобы вспомогательная щетка не провалилась в изоляционный промежуток, в изоляционную прокладку встраивают холостые медные пластины, не имеющие контакта с коллекторными пластинами.
Предположим, что щетка А перекрывает коллекторные пластины 1 и 2. Ток в коммутирующей секции предполагаем изменяющимся ускоренно. Ток в петушке второй коллекторной пластины изменяется от 2ia до нуля,как показано в графической части на листе 6. Период коммутации из расчета, что ширина эквивалентной щетки определяется расстоянием между набегающим А и сбегающим В краями щеток, равен Т. При сбегании щетки А с коллекторной пластины 2 сопротивление сбегающего края щетки резко возрастает. Под действием возрастающего напряжения на сбегающем крае основной щетки в
какой-то момент времени t1 вентиль открывается и ток переходит во вспомогательную ветвь щетки В.
Таким образом, в момент времени t2, когда основная щетка сбегает с коллекторной пластины 2, ток во вспомогательной ветви становится равным току i2 и сбегающий край щетки А оказывается обесточенным. В интервале времени t1 —t2 ток в сбегающем крае щетки А уменьшается по прямой с — d, а ток щетки В растет по прямой е — fи становится равным такому току i2, который щетка А должна была бы разорвать при отсутствии щетки В.
С момента времени t2 вентиль оказывается включенным последовательно в контур коммутируемой секции и дальнейшее изменение тока в секции и коллекторной пластине 2 определяется действующими в коммутируемом контуре э. д. с.
В момент времени tз ток в сбегающей коллекторной пластине проходит через нуль и вентиль закрывается. Цепь коммутируемой секции оказывается разомкнутой и щетка В обесточенной. При прямолинейной коммутации момент времени t3 совпадает
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
