4 Способи покрашення комутації.

Основна причина незадовільної комутації в машинах постійного струму - додатковий струм комутації

Тут - сума електричних опорів додаткового струму комутації іД :опір секції, місць пайки, в петушках, перехідного контакту між колекторними пластинами і щіток, і самою щіткою.

Однак з перерахованих опорів, що входять в ,найбільше значення має опір щітки й перехідного контакту, тому, позначивши їх rш , з деяким наближенням можна записати

З отриманого вираження видно, що зменшити струм іД, а відповідно поліпшити комутацію, можна або збільшенням опору rш, або зменшенням сумарної ЕРС в комутуючій секції. Звідси випливає ряд способів поліпшення комутації,

Вибір щіток. З погляду забезпечення задовільної комутації доцільніше застосовувати щітки з більшим перехідним спаданням напруги в перехідному контакті щітці, тобто щітки з більшим опором rш. Однак припустима щільність струму в щітковому контакті цих щіток невелика, а тому їхнє застосування в машинах зі значним робочим струмом веде до необхідності збільшення площі щіткового контакту, що вимагає збільшення площі колектора за рахунок його довжини. Це привело б до збільшення габаритів машини і додатковій витраті міді. Тому щітки з більшим rш застосовують переважно в машинах з відносно високою напругою, а отже, і з невеликим робочим струмом.

Вибирають щітки відповідно до рекомендацій, виробленими на підставі багаторічного досвіду проектування і експлуатації електричних машин. Найбільше застосування в машинах постійного струму з напругою 110-440 В

мають електрографітованні щітку .Збільшенню перехідного опору щіткового контакту а отже поліпшенню комутації, сприяє політура колектора - тонка оксидна плівка на поверхні колектора що володіє підвищеними опрами.

Зменшення реактивної ЭДС. Істотний вплив на сумарну ЕРС комутуючій секції робить реактивна ЕРС ер=еL+еМ .ЕРС взаємоіндукції еМ у значній мірі залежить від ширини щітки: чим ширше щітка, тим більше число колекторних пластин перекриває вона одночасно, а отже, тим більше секцій одночасно комутується, що викликає підвищення ЕРС взаємоіндукції еМ .Однак занадто вузькі щітки також небажані через недостатню механічну міцність, а також тому, що для створення необхідної площі контактної поверхні у вузькій щітці довелося б збільшити її довжину, а це привело б до необхідності збільшення довжини колектора. Найбільш доцільні щітки шириною у два-три колекторні розподіли.

Помітний вплив на реактивну ЕРС робить тип обмотки якоря. Так, якщо обмотку якоря виконати з укороченим кроком (у1<τ) то активні сторони одночасно комутуючих секцій виявляться в різних пазах, що буде сприяти зменшенню ЕРС самоіндукції. Реактивна ЕРС може бути ослаблена зменшенням індуктивності секцій Lc. Для цього не слід застосовувати в обмотці якоря секції з більшим числом витків (Lc.=ωс) і напівзакриті пази. Однак здійснення цих заходів привело б до створення громіздких і неекономічних машин. Тому при проектуванні машин постійного струму вибір зазначених параметрів зв'язують із прагненням одержати компактну й економічну машину. Що ж стосується реактивної ЕРС, то вона може бути в значній мірі зменшена, або навіть повністю усунута створенням у зоні комутації (по осі щіток) комутуючого поля певної полярності і значення. Створюється таке поле додатковими полюсами або зсувом щіток з геометричної нейтрали.

Додаткові полюси. Призначення додаткових полюсів – створення магнітного поля в зоні комутації з магнітною індукцією такого значення й напрямку, щоб наведена цим полем ЕРС обертання, була, рівна, і протилежна за напрямком реактивній ЕРС ер. У цьому випадку сумарна ЕРС комутуючої секції і комутація стане прямолінійною (ідеальної). Додаткові полюси розташовують між головними. При цьому щітки встановлюють на геометричної нейтралі.

Всі машини постійного струму потужністю понад 1 кВт забезпечуються додатковими полюсами, число яких приймають рівні числу головних полюсів або ж удвічі меншим. Наявність додаткових полюсів дозволяє збільшити лінійне навантаження машини

при заданій потужності одержати машину меншої ваги і габаритів. Кількість витків обмотки додаткових полюсів вибирають таким, щоб МРС додаткових полюсів компенсувала МРС якоря по поперечній осі в зоні комутації й мала деякий надлишок, необхідний для створення комутуючого поля з індукцією Вк, спрямованого протилежно полю реакції якоря (Рисунок 6,3). Виходячи із цього, МРС в повітряному зазорі з додатковими постійного струму приймають рівної (А)

полюсами в генераторному (Г) де

де - коефіцієнт, що враховує необхідне перевищення МРС обмотки додаткового полюса FД над МРС якоря Fа Для машин постійного струму сучасних єдиних серій цей коефіцієнт приймають рівним = 1,2...1,45.

Рисунок 6,3 Результуюче магнітне поле додаткового полюса для некомпенсованих машин

Якщо машина оснащена компенсаційною обмоткою, то МРС додаткових полюсів варто зменшити на МРС компенсаційної обмотки Fко

Звичайно в компенсованих машинах постійного струму МРС додаткових полюсів на 15-30% більше МРС якорі.

Додаткові полюси й компенсаційна обмотка хоча й послабляють небезпеку виникнення колового вогню, але повністю її не усувають. Тому для захисту обмотки якоря від ушкодження електричною дугою у випадку виникнення колового вогню в електричних машинах, що працюють в умовах частих перевантажень, між колектором й обмоткою на якорі встановлюють ізолюючий екран. У деяких машинах застосовують повітряне дуття, який здуває дугу убік підшипника, захищеного теплостійкою ізоляційною перегородкою. Для створення перешкоди на шляху поширення дуги між щітками різної полярності встановлюють бар'єри з ізоляційного матеріалу

(рисунок 6.7 б).

Рисунок 6.7 Розтягання електричної дуги на обертовому колекторі (а) і розташування між щітками (б)

Лекція

Розділ 2. Електричні машини змінного струму