Какви са методите за подобряване на комутацията?

Какви са методите за подобряване на комутацията?

Определение на комутация

Комутацията е процесът на обръщане на тока в бобина, за да се поддържа ефективната работа на мотора.

Има три основни метода за подобряване на комутацията.

• Комутация със съпротивление

• Комутация с Е.М.Ф.

• Компенсиращи обмотки

Комутация със съпротивление

В този метод за комутация използваме щетки с висока електрическа съпротивителност, за да се получи безискрово комутиране. Това може да бъде постигнато чрез замяна на щетки от мед с високосъпротивителни графитови щетки.

Можем ясно да видим от картинката, че токът IC от бобината C може да достигне до щетката по два начина в периода на комутация. Първият път е директно през сегмента b на комутатора и до щетката, а вторият път е първо през краткосвързаната бобина B, след това през сегмента a на комутатора и до щетката. Когато съпротивлението на щетката е ниско, токът IC от бобината C ще следва най-краткия път, т.е. първия път, тъй като електрическото му съпротивление е сравнително ниско, защото е по-къс от втория път.

Когато се използват щетки с висока съпротивителност, когато щетката се придвижва към сегментите на комутатора, площта на контакт между щетката и сегмента b намалява, а площта на контакт с сегмента a увеличава. Сега, тъй като електрическата съпротивителност е обратнопропорционална на площта на контакта, Rb ще се увеличи, а Ra ще намалее, когато щетката се придвижи. Тогава токът ще предпочете втория път, за да стигне до щетката.

Този метод осигурява бързо обръщане на тока в желаната посока, подобрявайки комутацията.

ρ е удельната съпротивителност на проводника.

l е дължината на проводника.

A е пресечното сечение на проводника (в това описание се използва като площ на контакт).

 Комутация с Е.М.Ф.

Основната причина за забавянето на времето за обръщане на тока в краткосвързаната бобина по време на периода на комутация е индуктивното свойство на бобината. В този тип комутация реактивното напрежение, произведено от бобината поради нейното индуктивно свойство, се нейтрализира чрез производството на обратно Е.М.Ф. в краткосвързаната бобина по време на периода на комутация.

Реактивно напрежение

Напрежението, което се повишава в краткосвързаната бобина поради индуктивното свойство на бобината, което противодейства на обратното протичане на тока в нея по време на периода на комутация, се нарича реактивно напрежение.

Можем да произведем обратно Е.М.Ф. по два начина:

• Чрез преместване на щетките.

• Чрез използване на интерпол или комутиращи полюси.

 Метод на комутация чрез преместване на щетките

 В този метод за подобряване на комутацията щетките се преместват напред за генераторите и назад за моторите, за да се произведе достатъчно обратно Е.М.Ф. за елиминиране на реактивното напрежение. Когато щетките се преместят напред или назад, те поставят краткосвързаната бобина под влияние на следващия полюс, който има противоположна полярност. Тогава страните на бобината ще разрежат необходимия поток от главните полюси с противоположна полярност, за да се произведе достатъчно обратно Е.М.Ф. Този метод се използва рядко, тъй като за най-добри резултати, при всяка промяна на товара, щетките трябва да бъдат преместени.

Метод за използване на интерпол

 В този метод малки полюси, наречени интерпол, се фиксират към рамката и се поставят между главните полюси. За генераторите техната полярност съответства на съседните главни полюси, а за моторите - на предходните главни полюси. Интерполите индуцират Е.М.Ф. в краткосвързаната бобина по време на периода на комутация, противодействайки на реактивното напрежение и осигурявайки безискрова комутация.

Компенсиращи обмотки

Това е най-ефективният начин за елиминиране на проблема с реакцията на арматура и пробив, чрез балансиране на арматурния магнитен поток. Компенсиращите обмотки се поставят в слотове, предоставени в лицата на полюсите, успоредно с роторните (арматурни) проводници.

Основният недостатък на компенсиращите обмотки е високата им цена. Те се използват главно в големи машини, подложени на тежки прекомерни товари или блокиране, и в малки мотори, които изискват внезапно обръщане и високо ускорение.