Welche Methoden gibt es zur Verbesserung der Kommutation?
Welche Methoden gibt es zur Verbesserung der Kommutation?
Definition der Kommutation
Kommunikation ist der Prozess des Umkehrens des Stroms in der Spule, um den effizienten Betrieb des Motors sicherzustellen.
Es gibt drei Hauptmethoden zur Verbesserung der Kommutation.
Widerstands-Kommutation
E.M.F.-Kommutation
Ausgleichswicklungen
Widerstands-Kommutation
Bei dieser Methode der Kommutation verwenden wir Bürsten mit hohem elektrischem Widerstand, um funkenfreie Kommutation zu erreichen. Dies kann durch den Austausch von Bürsten mit niedrigem Kupferwiderstand gegen Bürsten mit hohem Kohlenstoffwiderstand erreicht werden.
Wir können aus dem Bild deutlich erkennen, dass der Strom IC aus der Spule C während der Kommutationsperiode auf zwei Arten zur Bürste gelangen kann. Der eine Weg führt direkt über das Kommutatorsegment b zur Bürste, und der zweite Weg führt zunächst durch die Kurzschluss-Spule B und dann über das Kommutatorsegment a zur Bürste. Wenn der Bürstenwiderstand gering ist, folgt der Strom IC aus der Spule C dem kürzeren, also dem ersten Weg, da sein elektrischer Widerstand vergleichsweise geringer ist, weil er kürzer als der zweite Weg ist.
Wenn Bürsten mit hohem Widerstand verwendet werden, verringert sich bei der Bewegung der Bürste in Richtung der Kommutatorsegmente der Kontaktbereich zwischen Bürste und Segment b, während der Kontaktbereich mit Segment a zunimmt. Da der elektrische Widerstand umgekehrt proportional zum Kontaktbereich ist, wird der Widerstand Rb zunehmen und Ra abnehmen, wenn sich die Bürste bewegt. Dann wird der Strom den zweiten Weg zur Bürste bevorzugen.
Diese Methode gewährleistet eine schnelle Umkehrung des Stroms in die gewünschte Richtung und verbessert die Kommutation.
ρ ist die spezifische Widerstandszahl des Leiters.
l ist die Länge des Leiters.
A ist der Querschnitt des Leiters (in dieser Beschreibung wird es als Kontaktfläche verwendet).
E.M.F.-Kommutation
Der Hauptgrund für die Verzögerung der Stromumkehrzeit in der Kurzschluss-Spule während der Kommutationsperiode ist die induktive Eigenschaft der Spule. Bei dieser Art der Kommutation wird die durch die induktive Eigenschaft der Spule erzeugte Blindspannung durch die Erzeugung einer umgekehrten Spannung in der Kurzschluss-Spule während der Kommutationsperiode neutralisiert.
Blindspannung
Die Spannungssteigerung in der Kurzschluss-Spule aufgrund ihrer induktiven Eigenschaft, die der Stromumkehr in der Kommutationsperiode entgegenwirkt, wird als Blindspannung bezeichnet.
Wir können die umgekehrte Spannung auf zwei Arten erzeugen:
Durch Verschieben der Bürsten.
Durch die Verwendung von Zwischenpolen oder Kommutationspolen.
Methode der Bürstenvorschubkommutation
Bei dieser Methode zur Verbesserung der Kommutation werden die Bürsten bei Gleichstromgeneratoren in Vorwärtsrichtung verschoben und bei Motoren in Rückwärtsrichtung, um eine ausreichende umgekehrte Spannung zur Eliminierung der Blindspannung zu erzeugen. Wenn die Bürsten nach vorne oder hinten verschoben werden, bringt dies die Kurzschluss-Spule unter den Einfluss des nächsten Pols, der die entgegengesetzte Polarität hat. Dann schneiden die Seiten der Spule die notwendige Flussdichte aus den Hauptpolen entgegengesetzter Polarität, um eine ausreichende umgekehrte Spannung zu erzeugen. Diese Methode wird selten verwendet, da für optimale Ergebnisse bei jeder Laständerung die Bürsten verschoben werden müssen.
Methode der Verwendung von Zwischenpolen
Bei dieser Methode werden kleine Pole, sogenannte Zwischenpole, an der Yoke befestigt und zwischen den Hauptpolen platziert. Für Generatoren stimmt ihre Polarität mit den benachbarten Hauptpolen überein, und für Motoren mit den vorhergehenden Hauptpolen. Die Zwischenpole erzeugen während der Kommutationsperiode eine Spannung in der Kurzschluss-Spule, die die Blindspannung kompensiert und eine funkenfreie Kommutation sicherstellt.
Ausgleichswicklungen
Dies ist die effektivste Methode, um das Problem der Armaturreaktion und der Funkenbildung durch Ausbalancieren der Armatur-MMF zu eliminieren. Ausgleichswicklungen sind in den im Polenmantel bereitgestellten Nuten parallel zu den Rotor-Leiterplatten angeordnet.
Der Hauptnachteil von Ausgleichswicklungen ist ihr hoher Kosten. Sie werden hauptsächlich in großen Maschinen, die schweren Überlastungen oder Blockierungen ausgesetzt sind, sowie in kleinen Motoren, die plötzliche Umdrehungen und hohe Beschleunigungen erfordern, eingesetzt.
