Идея улучшения коммутации сводится к тому, чтобы криволинейную коммутацию, привести к прямолинейной, а для этого необходимо, чтобы добавочный ток iдоб был равен нулю.
. Уменьшить ток iдоб можно, попытавшись увеличить сопротивление r1+r2, теоретически это возможно, но через эти сопротивления проходит и основной ток машины, что увеличит потери напряжения и нагрев пластин. Значит этим путем идти нельзя. Кроме того, марку щеток выбирают в зависимости от плотности тока и скорости вращения коллектора. Обычно для машин постоянного тока используют графитные или электрографитные щетки. Поэтому сопротивления r1+r2 определяются выбранной маркой щеток.
Уменьшить добавочный ток iдоб можем за счет уменьшения реактивной ЭДС-er.
. Уменьшая любую величину, мы уменьшаем er, но больших результатов не получим, к примеру, если уменьшим линейную нагрузку A, то это приведет к увеличению габаритов. Уменьшение скорости вращения приведет к такому же результату.
Можно уменьшить число витков в секции - Wc, но опять таки сильно уменьшить Wc нельзя, так как от Wс зависит наводимая ЭДС якоря. Остается последнее – уменьшить .
|
|
.
Для уменьшения используют обмотки с укороченным шагом, либо используют ступенчатую обмотку, рис.66 а, б.
Рис. 66 а. Рис. 66 б.
За счет укорочения шага, рис.66 а, активные стороны секций расположены в разных пазах, это приводит к тому, что ЭДС взаимной индукции в них не будет. Частично этот же результат получен при ступенчатой обмотке. Но и здесь большого эффекта достичь нельзя.
Наиболее рациональным средством в приближении коммутации к прямолинейной, т.е. при iдоб=0, является достижение равенства er=ek, т. е. необходимо получить ek=er, которые скомпенсируют друг друга и сведут добавочный ток iдоб=0.
При этом улучшение коммутации производят двумя методами:
1. За счет сдвига щеток с нейтрали,
2. За счет установки добавочных полюсов.
1. Улучшение коммутации за счет сдвига щеток с нейтрали, рис. 67 а, б, в
Если щетки установлены на геометрической нейтрали, то секция, подойдя к пластине (1), начнет коммутировать. От скорости изменения т ока в секции в ней наведется реактивная ЭДС. Кроме того, секция коммутирует во внешнем поле той же полярности. Поэтому в секции наведется ЭДС ek того же знака, что и ЭДС er. Если щетки сдвинуть на физическую нейтраль, то секция начнет коммутировать, подойдя к пластине (2), и в ней наведется ЭДС er, а ЭДС ek будет равна нулю, т.к. индукция B в точке 2 равна нулю. Затем, если сдвинуть щетки за физическую нейтраль, то секция начнет коммутировать, дойдя до пластины (3), и в ней появится ЭДС er, а индукция B в этом положении будет иметь противоположный характер, и наводимая ЭДС ek будет противоположна ЭДС er. Сдвинув щетки на соответствующий угол, можно получить полную компенсацию er и ek и тем самым свести ток iдоб =0 и привести коммутацию к прямолинейной. Этот способ улучшения коммутации применим только тогда, когда нагрузка генератора практически постоянная. В практике нагрузка, как правило, переменная. Поэтому для улучшения коммутации используют второй способ.
|
|
2. Улучшение коммутации за счет установки добавочных полюсов
Дополнительные полюса устанавливают на геометрической нейтрали. Количество их равно числу главных полюсов. Это простое и целесообразное решение. Все современные машины постоянного тока снабжены дополнительными полюсами.
Рис. 68.
Идея улучшения коммутации сводится к следующему:
Секция идет от южного полюса. Дойдя до щетки на нейтрали, секция начнет коммутировать и в ней наведется от скорости изменение тока ЭДС . Дополнительный полюс своим потоком наведет в коммутируемой секции ЭДС-ek. Для того, чтобы ЭДС ek была встречно с ЭДС er, необходимо, чтобы секция коммутировала в зоне противоположной полярности, т.е. полярность дополнительного полюса должна быть северной (N).
Обмотка дополнительного полюса включается последовательно с якорем. Это делается для того, чтобы с увеличением тока якоря одновременно изменялись ЭДС er и ek.
Для того, чтобы BkºIa, необходимо, чтобы дополнительные полюса должны быть ненасыщенные и набираться из пакета листов электротехнической стали.
Определение числа витков дополнительного полюса
Число витков дополнительного полюса выбирается исходя из равенства ЭДС er=ek.
обычно l»lk, тогда Bk=. Исходя из индукции Bk, ведется расчет числа витков дополнительного полюса.
Намагничивающая сила дополнительных полюсов складывается из двух частей:
1. Первая часть должна создать индукцию Bk,
2. Вторая часть должна компенсировать реакцию якоря, обычно эта часть больше.
Fq=Faq+Fdg=AЕ+2,
где dg – зазор под дополнительным полюсом,
Kdg – коэффициент зазора.
Намагничивающая сила дополнительных полюсов
Fg=2IaWg, откуда Wg=.
Задавшись током Ia определяем линейную нагрузку А, а по А определяем Вk и Fg.
На практике для наладки коммутации снимают кривые безискровой коммутации и по ним производят коррекцию числа витков Wg или изменяют зазор dg для того, чтобы коммутация была прямолинейна.