1.4. Понятие о коммутации.

Коммутацией называется процесс изменения направления тока в секциях обмотки якоря при переходе их из одной параллельной ветви обмотки якоря в другую.

Она необходима для сохранения постоянным направления тока в секциях обмотки якоря при прохождении ими под каждым из главных полюсов. Это, в свою очередь, сохраняет постоянным направление электромагнитных сил, создающих вращающий момент.

Процесс коммутации разделяется на три стадии (рис. 6):

1 - со щёткой соприкасается первая коллекторная пластина коллектора. Часть тока 2я обмотки якоря величиной я протекает по коммутируемой секции (проводники 1-4) и проводник 3 в правую параллельную ветвь обмотки якоря, а вторая половина – по проводнику 2 в левую параллельную ветвь этой обмотки.

2 - со щёткой соприкасаются 1 и 2 коллекторные пластины коллектора. Половина тока обмотки якоря величиной я протекает по проводникам обмотки якоря 2 и 3, соответственно, в левую и в правую ветвь обмотки. По коммутированной секции, в идеальном случае, ток не проходит.

3 - со щёткой соприкасается только 2 коллекторная пластина коллектора. Теперь половина тока обмотки якоря величиной я протекает по коммутируемой секции по проводнику 2 в левую параллельную ветвь обмотки якоря, т.е. коммутируемая секция перешла из правой параллельной ветви обмотки якоря в левую и в ней направление тока изменилось на противоположное.

Характерной является вторая стадия. Процесс коммутации начинается в момент соприкосновения со щёткой первой коллекторной пластины и заканчивается в момент схода с неё второй коллекторной пластины и происходит за время Тк = 0,001 – 0,0001 сек. За это время на этой стадии коммутации происходит следующее:

 в коммутируемой секции ток спадает до нуля, а затем в момент схода щётки с первой пластины, в конце этой стадии, изменяет свое направление, Поэтому в этой секции, из-за изменения направления тока, индуцируется э.д.с. самоиндукции. Кроме того, щётка соединяет более двух пластин и в коммутации участвует несколько секций. Изменение направления тока в них, а значит и магнитного потока, приводит к появлению в этих секциях э.д.с. взаимоиндукции. Сумма этих двух э.д.с. и составляет реактивную э.д.с. е_р, которая наводит в коммутируемой секции добавочный ток коммутации к. Величина этого тока выражается формулой:

е_р

_к = 

r_к

где_: е_р – реактивная э.д.с.; r_{к –} сопротивление коммутируемой секции.

 величина тока коммутации _к большая по причине того, что незначительно сопротивление коммутируемой секции, и большая величина реактивной э.д.с. Её составляющие э.д.с. самоиндукции и э.д.с. взаимоиндукции большие по величине из-за большой скорости изменения направления тока, так как время коммутации незначительно:

 направление тока коммутации _к такое же, как и начале коммутации так как реактивная э.д.с. препятствует изменению направления тока;

Исходя из того, что между коллекторными пластинами и краями щётки проходят два различных тока

и, учитывая направление тока коммутации, можно сделать вывод:

• величина тока между щёткой (сбегающий её край) и 1- ой коллекторной пластиной будет равна: ₁ = _я+_к (плотность тока повышенная);

• величина тока между щёткой (набегающий её край) и 2-ой коллекторной пластиной будет равна: ₂=_я- _к ( плотность тока пониженная).

При сходе со щётки первой коллекторной пластины между её сбегающим краем и пластиной, из-за повышенной плотности тока, возникает искрение. При соответствующих условиях оно может превратиться в дуговой разряд, а затем и в круговой огонь.

Рис. 6 .Три стадии процесса коммутации.