Hvad er Metoderne til Forbedring af Kommutation?

Hvad er metoderne for at forbedre kommutation?

Kommutationsdefinition

Kommutation er processen med at vende strømmen i spolen for at holde motoren kørende effektivt.

Der er tre hovedmetoder til at forbedre kommutation. 

• Modstandskommutation

• E.M.F. kommutation

• Kompenserende vindinger

Modstandskommutation

I denne kommutationsmetode bruger vi børster med høj elektrisk modstand for at opnå glimfri kommutation. Dette kan opnås ved at erstatte børster med lav modstand (kobber) med børster med høj modstand (kul).

Vi kan klart se på billedet, at strømmen IC fra spolen C kan nå børsten på to måder i kommutationsperioden. En vej er direkte gennem kommutatorsegmentet b og til børsten, og den anden vej er først gennem kortslutningsspolen B, derefter gennem kommutatorsegmentet a og til børsten. Når børstens modstand er lav, vil strømmen IC fra spolen C følge den korteste vej, dvs. den første vej, da dens elektriske modstand er relativt lav, da den er kortere end den anden vej.

Når der bruges børster med høj modstand, så når børsten sig mod kommutatorsegmenterne, formindskes kontaktarealet mellem børsten og segmentet b, mens kontaktarealet med segmentet a øges. Da elektrisk modstand er omvendt proportional med kontaktarealet, vil modstanden Rb stige, og Ra falde, når børsten bevæger sig. Så vil strømmen foretrække den anden vej for at nå børsten.

Denne metode sikrer hurtig omvending af strømmen i den ønskede retning, hvilket forbedrer kommutationen.

ρ er ledbarets resistivitet.

l er ledets længde.

A er ledbarets tværsnit (her anvendes det som kontaktareal).

 E.M.F. kommutation

Den primære årsag til forsinkelsen i strømretningen under kommutationsperioden i kortslutningsspolen er spolens induktive egenskaber. I denne type kommutation neutraliseres reaktansspændingen, der produceres af spolen på grund af dens induktive egenskaber, ved at producere en reverserende E.M.F. i kortslutningsspolen under kommutationsperioden.

Reaktansspænding

Spændingsstigningen i kortslutningsspolen på grund af dens induktive egenskaber, som modarbejder strømretningen i den under kommutationsperioden, kaldes reaktansspænding.

Vi kan producere reverserende E.M.F. på to måder

• Ved at flytte børsterne.

• Ved at bruge interpoler eller kommuteringspoler.

 Metoden med børsteflytning

 I denne metode for at forbedre kommutation flyttes børsterne i fremadretning for DC-generatorer og bagud for motorer for at producere tilstrækkelig reverserende E.M.F. for at eliminere reaktansspændingen. Når børsterne gives en frem- eller bagled, bringer det kortslutningsspolen ind under indflydelse af den næste pol, som har modsat polaritet. Derefter vil siderne af spolen skære nødvendigt flux fra de hovedpoler med modsat polaritet for at producere tilstrækkelig reverserende E.M.F. Denne metode bruges sjældent, fordi for bedste resultat skal børsterne flyttes for hver variation i belastning.

Metoden med brug af interpoler

 I denne metode fastgøres små poler, kaldet interpoler, til yoken og placeres mellem de hovedpoler. For generatorer matcher deres polaritet de naboende hovedpoler, og for motorer matcher de de forudgående hovedpoler. Interpolerne inducerer en E.M.F. i kortslutningsspolen under kommutationsperioden, hvilket modvirker reaktansspændingen og sikrer glimfri kommutation.

Kompenserende vindinger

Dette er den mest effektive metode til at eliminere problemet med armaturreaktion og blinkoverladning ved at balancere armaturets mmf. Kompenserende vindinger placeres i slots i polflader parallelle med rotor (armaturet) ledere.

Den største ulempe ved kompenserende vindinger er deres høje omkostninger. De bruges hovedsageligt i store maskiner, der udsættes for tunge overbelastninger eller blokering, samt i små motorer, der kræver pludselig omvending og høj acceleration.