Які є методи покращення комутації?

Які методи покращення комутації?

Визначення комутації

Комутація - це процес зміни напрямку струму в катушці для ефективної роботи двигуна.

Існує три основні методи покращення комутації.

• Резистивна комутація

• Е.Д.С. комутація

• Компенсаційні обмотки

Резистивна комутація

У цьому методі комутації використовуються щітки з високою електричною опором для досягнення безискрової комутації. Це можна отримати, замінивши мідні щітки з низькою опором на вуглецеві щітки з високою опором.

З малюнка видно, що струм IC з катушки C може досягти щітки двома шляхами під час періоду комутації. Один шлях - прямо через сегмент колектора b і до щітки, а другий шлях - спочатку через короткозамкнену катушку B, а потім через сегмент колектора a і до щітки. Коли опір щітки низький, струм IC з катушки C буде слідувати найкоротшому шляху, тобто перший, оскільки його електричний опір нижчий, ніж у другого шляху, оскільки він коротший.

При використанні щіток з високим опором, коли щітка рухається до сегментів колектора, площа контакту щітки і сегмента b зменшується, а площа контакту з сегментом a збільшується. Тепер, оскільки електричний опір обернено пропорційний площі контакту, то опір Rb зростатиме, а Ra зменшуватиметься при русі щітки. Тоді струм буде переважно слідувати другому шляху, щоб дістатися до щітки.

Цей метод забезпечує швидке змінення напрямку струму в бажаному напрямку, покращуючи комутацію.

ρ - це удельна електрична провідність провідника.

l - це довжина провідника.

A - це поперечне перерізання провідника (у цьому описі використовується як площа контакту).

 Е.Д.С. комутація

Основна причина затримки зміни напрямку струму в короткозамкненій катушці під час періоду комутації - індуктивні властивості катушки. У цьому типі комутації реактивне напруга, що виробляється катушкою через її індуктивні властивості, нейтралізується шляхом вироблення протилежної Е.Д.С. в короткозамкненій катушці під час періоду комутації.

Реактивна напруга

Напруга, що зростає в короткозамкненій катушці через індуктивні властивості катушки, що протидіє зміні напрямку струму в ній під час періоду комутації, називається реактивною напругою.

Можна виробити протилежну Е.Д.С. двома способами

• Переміщенням щіток.

• Використанням міжполюсників або комутаційних полюсів.

 Метод переміщення щіток для комутації

 У цьому методі покращення комутації щітки переміщуються вперед для генератора постійного струму і назад для двигуна, щоб виробити достатню протилежну Е.Д.С. для ліквідації реактивної напруги. Коли щіткам надається передній або задній хід, короткозамкнена катушка потрапляє під вплив наступного полюсу, який має протилежну полярність. Тоді сторони катушки будуть різати необхідний потік від головних полюсів протилежної полярності для вироблення достатньої протилежної Е.Д.С. Цей метод рідко використовується, оскільки для найкращого результату, з кожним зміненням навантаження, щітки треба переміщати.

Метод використання міжполюсників

 У цьому методі, малих полюсів, відомих як міжполюсники, фіксуються на ярмі і розташовуються між головними полюсами. Для генераторів їх полярність збігається з полярністю суміжних головних полюсів, а для двигунів - з полярністю попередніх головних полюсів. Міжполюсники виробляють Е.Д.С. в короткозамкненій катушці під час періоду комутації, протидіючи реактивній напрузі і забезпечуючи безискрову комутацію.

Компенсаційні обмотки

Це найбільш ефективний спосіб усунення проблеми реакції якоря та пробою за допомогою збалансування магнітної сили якоря. Компенсаційні обмотки розташовані в пазах, наданих на поверхні полюсів, паралельно провідникам ротора (якоря).

Основна недолік компенсаційних обмоток - висока вартість. Вони використовуються в основному в великих машинах, що підвержені важким перевантаженням або блокуванню, а також в малих двигунах, які потребують швидкого зворотного руху та високого прискорення.