Jaké jsou metody zlepšení komutace?

Jak lze zlepšit komutaci?

Definice komutace

Komutace je proces obrácení proudu v cívi, aby motor běžel efektivně.

Existuje tři hlavní metody zlepšení komutace. 

• Komutace odporu

• Komutace E.M.F.

• Kompensační cívky

Komutace odporu

Tato metoda komutace používá ke snížení jiskření čepičky s vysokým elektrickým odporem. Toho lze dosáhnout nahrazením nízkoodporných měděných čepiček vysokoodpornými uhlíkovými čepičkami.

Z obrázku je zřejmé, že proud IC z cívky C může do čepičky dorazit dvěma způsoby během období komutace. Jedna cesta je přímo přes segment komutátoru b a do čepičky a druhá cesta je nejprve přes krátkodobou spojnici cívky B a pak přes segment komutátoru a do čepičky. Pokud je odpor čepičky nízký, pak proud IC z cívky C následuje nejkratší cestu, tj. první cestu, protože její elektrický odpor je srovnatelně nižší, jelikož je kratší než druhá cesta.

Použití čepiček s vysokým odporem znamená, že když se čepička pohybuje směrem k segmentům komutátoru, kontaktní plocha mezi čepičkou a segmentem b klesá a kontaktní plocha s segmentem a roste. Protože elektrický odpor je nepřímo úměrný kontaktní ploše, odpor Rb se zvýší a Ra klesne, jak se čepička pohybuje. Tímto způsobem se proud preferuje druhou cestou, aby došel k čepičce.

Tento postup zajišťuje rychlé obrácení proudu ve ždanej směr, což zlepšuje komutaci.

ρ je specifický odpor vodiče.

l je délka vodiče.

A je průřez vodiče (zde je použito jako kontaktní plocha).

 Komutace E.M.F.

Hlavní příčinou zpoždění času obrácení proudu v krátkodobé spojnici cívky během období komutace je induktivní vlastnost cívky. V tomto typu komutace je reaktanční napětí vyprodukované cívkou kvůli své induktivní vlastnosti neutralizováno produkcí obrácené E.M.F. v krátkodobé spojnici cívky během období komutace.

Reaktanční napětí

Napětí, které v krátkodobé spojnici cívky vznikne kvůli induktivní vlastnosti cívky a brání obrácení proudu během období komutace, se nazývá reaktanční napětí.

Obracenou E.M.F. můžeme vyprodukovat dvěma způsoby:

• Posunutím čepiček.

• Použitím mezipólů nebo komutačních pólů.

 Metoda posunutí čepiček pro komutaci

 V této metodě zlepšení komutace jsou čepičky posunuty dopředu pro DC generátory a vzadu pro motory, aby byla vyprodukována dostatečná obracená E.M.F. pro eliminaci reaktančního napětí. Když jsou čepičky posunuty dopředu nebo vzadu, přichází krátkodobá spojnici pod vliv dalšího pólu, který má opačnou polaritu. Pak strany cívky protínají potřebné magnetické pole z hlavních polů opačné polaritou, aby byla vyprodukována dostatečná obracená E.M.F. Tato metoda se zřídka používá, protože pro nejlepší výsledek musí být čepičky při každé změně zatížení posunuty.

Metoda použití mezipólů

 V této metodě jsou malé póly, nazývané mezipóly, pevně upevněny na yoke a umístěny mezi hlavními póly. Pro generátory odpovídá jejich polarita sousedním hlavním pólům, a pro motory předchozím hlavním pólům. Mezipóly indukují E.M.F. v krátkodobé spojnici cívky během období komutace, což oproti reaktančnímu napětí zajišťuje komutaci bez jisker.

Kompensační cívky

Je to nejúčinnější způsob eliminace problému s armaturou a flash over tím, že vyvažuje armaturu mmf. Kompensační cívky jsou umístěny v slotách poskytnutých na plochách pólů paralelně s rotorovými (armaturou) vodiči.

Hlavní nedostatek kompenzačních civek je jejich vysoká cena. Používají se hlavně v velkých strojích, které jsou vystaveny silným přetížením nebo plugging, a v malých motorech, které vyžadují náhlé obrácení a vysokou akceleraci.