Prekidanje u istosmjernim strojevima

Prebacivanje u istosmjernim strojevima shvaća se kao pojava uzrokovana promjenom smjera struje u žicama armaturnog namota kada se kreću s jedne paralelne grane na drugu, odnosno kada prelaze liniju duž koje se nalaze četkice ( od latinski commulatio — promjena). Razmotrimo fenomen komutacije na primjeru prstenaste armature.

Na sl. Slika 1 prikazuje snimku dijela armaturnog namota koji se sastoji od četiri žice, dijela kolektora (dvije kolektorske ploče) i četkice. Žice 2 i 3 tvore sklopljenu petlju, koja na sl. 1, a je prikazan u položaju koji zauzima prije prebacivanja, na sl. 1, c - nakon prebacivanja, a na sl. 1, b - tijekom razdoblja prebacivanja. Kolektor i namot armature okreću se u smjeru strelice brzinom rotacije n, četka miruje.

U trenutku prije uključivanja, struja armature Iya prolazi kroz četkicu, desnu kolektorsku ploču i dijeli se na pola između paralelnih grana namota armature. Žice 1, 2 i 3 i žica 4 tvore različite paralelne grane.

Nakon prebacivanja žice 2 i 3 prebacile su se na drugu paralelnu granu, a smjer struje u njima promijenio se u suprotan. Ta se promjena dogodila u vremenu jednakom uklopnom razdoblju Tk, tj. u vremenu koje je potrebno četkici da se pomakne s desne ploče na susjednu lijevu (zapravo četka preklapa nekoliko kolektorskih ploča odjednom, ali to u principu ne utječe na proces prebacivanja) ...

Riža. 1. Dijagram procesa preklapanja struje

Jedan od trenutaka razdoblja prebacivanja prikazan je na sl. 1, b. Ispostavilo se da je strujni krug koji treba uključiti kratki spoj iz kolektorskih ploča i četke. Budući da tijekom komutacijskog perioda dolazi do promjene smjera struje u petlji 2-3, to znači da kroz petlju teče izmjenična struja stvarajući izmjenični magnetski tok.

Potonji inducira e. U sklopljenoj petlji. itd. v. samoindukcija eL ili reaktivna e. itd. v. Prema Lenzovu principu na pr. itd. c. samoindukcija nastoji zadržati struju u žici u istom smjeru. Stoga se smjer eL poklapa sa smjerom struje u petlji prije sklopke.

Pod utjecajem e. itd. c. samoindukcija u kratkom spoju 2-3, teče velika dodatna struja id, budući da je otpor petlje mali. Na mjestu dodira četke s lijevom pločom id struja je usmjerena protiv struje armature, a na mjestu dodira četke s desnom pločom smjer ovih struja se podudara.

Što je bliže kraju razdoblja prebacivanja, to je manja kontaktna površina četke s desnom pločom i veća je gustoća struje. Na kraju razdoblja uključivanja prekida se kontakt četke s desnom pločom i stvara se električni luk.Što je trenutni ID veći, to je luk moćniji.

Ako se četkice nalaze na geometrijskoj neutralnoj točki, tada u sklopljenom krugu magnetski tok armature inducira e. itd. v. rotacija hebr. Na sl. 2 prikazuje u uvećanom mjerilu vodiče sklopljene petlje smještene na geometrijskoj neutralnoj liniji i smjer e. itd. c. vlastiti induktivitet eL za generator koji se podudara sa smjerom armaturne struje u ovoj žici prije sklopke.

Smjer Heb određen je pravilom desne ruke i uvijek se poklapa sa smjerom eL. Kao rezultat toga, id se još više povećava. Električni luk koji nastaje između četkice i ploče kolektora može uništiti površinu kolektora, što rezultira lošim kontaktom između četkice i kolektora.

Riža. 2. Smjer elektromotorne sile u komutacijskoj petlji

Kako bi se poboljšali uvjeti prebacivanja, četke se pomiču u fizičku neutralnost. Kada se četkice nalaze na fizičkoj neutralnoj poziciji, uključena zavojnica ne prolazi vanjski magnetski tok i npr. itd. v. rotacija nije izazvana. Ako pomaknete četke izvan fizičke neutralnosti kao što je prikazano na sl. 3, tada će u sklopljenoj petlji rezultirajući magnetski tok inducirati e. itd. s ek, čiji je smjer suprotan smjeru e. itd. v. samoindukcija eL.

Na ovaj način, ne samo e. Bit će kompenzirana. itd. v. rotacija, ali i e. itd. v. samoindukcija (djelomično ili potpuno). Kao što je ranije spomenuto, kut smicanja fizičke neutralne točke stalno se mijenja, pa se stoga četke obično montiraju pomaknuto pod nekim prosječnim kutom u odnosu na nju.

Smanjenje e. itd. su uključenoj petlji dovodi do smanjenja struje id i slabljenja električnog pražnjenja između četke i kolektorske ploče.

Moguće je poboljšati sklopne uvjete ugradnjom dodatnih polova (Ndp i Sdn na sl. 4). Dodatni pol se nalazi duž geometrijske neutralne linije. Za generatore, dodatni pol istog imena nalazi se iza glavnog pola u smjeru vrtnje armature, a za motor - obrnuto. Namoti dodatnih polova spojeni su serijski s kotvnim namotom na način da je tok Fdp koji oni stvaraju usmjeren na armaturni tok Fya.

Riža. 3. Smjer elektromotorne sile u sklopnoj petlji kada se četke pomaknu izvan fizičke neutralnosti

Riža. 4. Shema spoja namota dodatnih polova

Budući da oba toka stvara jedna struja (struja armature), moguće je odabrati broj zavoja namota dodatnih polova i zračni raspor između njih i armature tako da tokovi budu jednake vrijednosti na svakoj armaturi trenutni . Tok pomoćnog pola uvijek će kompenzirati fluks armature i stoga e. itd. v. neće biti rotacije u sklopljenoj petlji.

Dodatni polovi obično se izrađuju tako da njihov tok inducira e u sklopljenom krugu. d. s jednako zbroju eL + heb. Zatim u trenutku odvajanja četke od desne kolektorske ploče (vidi sliku 1, c) električni luk se ne pojavljuje.

Industrijski istosmjerni strojevi snage 1 kW i više opremljeni su dodatnim polovima.