Kateri so metode za izboljšanje komutacije?

Kako izboljšati komutacijo?

Definicija komutacije

Komutacija je postopek obrnjanja toka v zavitu za učinkovito delovanje motorja.

Obstajajo tri glavne metode za izboljšanje komutacije.

• Komutacija s uporabo odpornosti

• Komutacija s strmi silo

• Kompenzacijski zaviti

Komutacija s uporabo odpornosti

Pri tej metodi komutacije uporabljamo štoperce z visoko električno odpornostjo za dosego breziskrne komutacije. To lahko dosežemo z zamenjavo štopercev iz nizkega odpornostnega bakra z štoperji iz visokega odpornostnega ogljika.

Jasno lahko vidimo iz slike, da tok IC iz zavita C lahko dosegne štoperc na dva načina v obdobju komutacije. Ena pot je neposredna skozi segment komutatorja b in do štoperca, druga pa je preko kračnega zavita B in nato skozi segment komutatorja a do štoperca. Ko je odpornost štoperca nizka, bo tok IC iz zavita C sledil najkrajši poti, torej prvi poti, ker je njena električna odpornost primeroma nižja, ker je krajša od druge poti.

Ko se uporabljajo štoperce z visoko odpornostjo, se, ko se štoperc premika proti segmentom komutatorja, kontaktna površina štoperca in segmenta b zmanjša, medtem ko se poveča kontaktna površina z segmentom a. Ker je električna odpornost obratno sorazmerna s kontaktno površino, bo odpornost Rb narastla in Ra padla, ko se štoperc premika. Torej bo tok preferiral drugo pot, da doseže štoperc.

Ta metoda zagotavlja hitro obrnitev toka v želeni smeri, kar izboljša komutacijo.

ρ je specifična električna odpornost vodnika.

l je dolžina vodnika.

A je prečni prerez vodnika (v tem opisu se uporablja kot kontaktna površina).

 Komutacija s strmi silo

Glavni razlog za zamudo pri obrnjanju toka v kračnem zavitku med obdobjem komutacije je induktivnost zavita. Pri tej vrsti komutacije se reaktivna napetost, ki jo zavitek ustvari zaradi svoje induktivnosti, neutralizira z ustvarjanjem obrnjene EMF v kračnem zavitu med obdobjem komutacije.

Reaktivna napetost

Napetost, ki se dvigne v kračnem zavitu zaradi induktivnosti zavita in nasprotuje obrnitvi toka v njem med obdobjem komutacije, se imenuje reaktivna napetost.

Obrnjeno EMF lahko ustvarimo na dva načina:

• S premikanjem štopercev.

• Z uporabo mehurkov ali komutacijskih polov.

 Metoda premikanja štopercev za komutacijo

 Pri tej metodi izboljšanja komutacije so štoperce premaknjeni v smeri naprej za DC generatorje in nazaj za motorje, da bi ustvarili dovolj obrnjene EMF za odstranitev reaktivne napetosti. Ko se štoperce premaknejo naprej ali nazaj, to pripelje kračni zavitek pod vpliv naslednjega pola, ki ima nasprotno polariteto. Nato bodo strani zavita presekale potrebno magnetno tokovno gostoto iz glavnih polov nasprotne polaritete za ustvarjanje dovolj obrnjene EMF. Ta metoda se redko uporablja, ker za najboljše rezultate morajo biti štoperce premaknjeni ob vsaki spremembi optoge.

Metoda uporabe mehurkov

 Pri tej metodi so na jok fiksirani majhni poli, imenovani mehurki, in postavljeni med glavne pole. Za generatorje je njihova polariteta enaka sosednjim glavnim polom, za motorje pa predhodnim glavnim polom. Mehurki inducirajo EMF v kračnem zavitu med obdobjem komutacije, nasprotujejo reaktivni napetosti in zagotavljajo breziskrno komutacijo.

Kompenzacijski zaviti

To je najučinkovitejši način za odpravljanje težav z armaturno reakcijo in iskrjenjem z uravnoteževanjem armaturnega MMF. Kompenzacijski zaviti so postavljeni v prostore, ki so zagotovljeni na polnih površinah vzporedno s rotorinskimi (armaturnimi) vodniki.

Glavni nedostatek kompenzacijskih zavitev je njihova visoka cena. Uporabljajo se predvsem v velikih strojih, ki so podvrženi močnim preobremenitvam ali blokiranju, in v majhnih motorjih, ki zahtevajo nenadno obrnitev in visoko pospeševanje.