В тот момент, когда половина щетки стоит на первой, а вторая половина щетки на второй коллекторной пластине, ток в короткозамкнутой секции не равен нулю, в ней проходит ток £_дое» определяемый величиной суммарной э. д. с. и сопротивлением короткозамкнутой цепи. Так как добавочный ток £_дое, складываясь с током £_я, приводит к повышению плотности тока под сбегающим краем щетки, то под щеткой появляется искрение. Под набегающим краем щетки уменьшается плотность тока, так как ток г_доб вычитается из тока г_я.

Если коммутирующая э. д. с. е_к больше реактивной е_р, то коммутация ускоренная (рис. 46, б). В этом случае появление добавочного тока 1_доб вызывает искрение под набегающим краем щетки.

2. Способы улучшения коммутации

Самой лучшей коммутацией считается прямолинейная, при которой ток г_Доб равен нулю.

Так как величина добавочного тока г_ДОб зависит от величины э. д. с. в коммутируемой секции и от сопротивления переходного контакта между щеткой и коллекторными пластинами

^гдоб

(32)

то улучшать коммутацию можно, увеличивая сопротивление щеток или уменьшая э. д. с. в коммутируемой секции до нуля. Увеличение сопротивления щеток для улучшения коммутации может быть применено только в машинах малой мощности, так как при больших значениях тока якоря повышение сопротивления щеток приведет к перегреву щеток и коллектора и к увеличению потерь в машине.

Для улучшения коммутации стремятся уменьшить сумму э. д. с. до нуля.

Чтобы добиться равенства е_р + е_к — 0, нужно в зоне коммутации создать магнитное поле, которое индуктировало бы в коммутируемой секции коммутирующую э. д. с. е_к, равную по величине реактивной э. д. с. е_р и противоположную ей по знаку. Это может быть достигнуто сдвигом щеток с физической нейтрали по направлению вращения якоря у генераторов и против направления

51

вращения якоря у двигателей. При вращении якоря генератора по часовой стрелке в проводах обмотки якоря, находящихся под северным полюсом, э. д. с. и ток направлены от нас (+) (рис. 47). В проводах коммутируемой секции, находящихся на физической нейтрали, коммутирующая э. д. с. е_к равна нулю, а реактивная e_v имеет такой же знак, который имела коммутирующая э. д. с. в проводах, находящихся под северным полюсом. Это объясняется тем, что реактивная э. д. с. препятствует изменению тока в коммутируемой секции, который при коммутации сначала уменьшается, а затем увеличивается в противоположном направлении, поэтому реактивная э. д. с.

Коммутация

ЗДС. и ток до коммутации

+ Ток при коммутации

вр при соЬиге —~—

е_к теток для улучшения

коммутации

ЗДС. и ток до коммутации

Рис. 47, Улучшение коммутации сдвигом щеток с физической

нейтрали.

направлена в ту же сторону, что и ток в коммутируемой секции до начала коммутации. Но нам необходимо добиться создания коммутирующей э. д. с. е„ в коммутируемой секции, равной и противоположной по знаку реактивной э. д. с. е_р. Для этого нужно сдвинуть щетки с физической нейтрали по направлению вращения якоря генератора, т. е. поместить коммутируемую секцию в магнитное поле противоположной полярности, под южный полюс.

Однако равенство е_р = — е_к достигается только при какой-то определенной нагрузке, так как при изменении нагрузки физическая нейтраль смещается и это равенство нарушается. Поэтому при каждом изменении нагрузки для того, чтобы коммутация была безыскровой, нужно передвигать щетки, что практически трудно осуществить.

52

Этот способ улучшения коммутации может быть применен при постоянной нагрузке или у машин небольшой мощ- ности.

В современных машинах для улучшения коммутации применяют дополнительные полюса. Их де- лают меньшего сечения и располагают между главными полюсами (рис. 48). Обмотки дополнительных полюсов включают последовательно с обмоткой якоря, и через них проходит весь ток нагрузки.

Основное назначение дополнительных полюсов — ком-

пенсировать магнитное дополнительных полю- сов направлен навстре- чу магнитному потоку якоря, а так как оба они пропорциональны току нагрузки, то по- лучается автоматиче- ская компенсация маг- нитного поля якоря при любой нагрузке. Для этого дополнительные полюса выполняются такого сечения, чтобы сталь полюсов не была

насыщена, т. е. чтобы магнитный поток был пропорцио- нален току нагрузки.

Но число витков обмотки дополнительных полюсов рассчитывают так, чтобы магнитный поток, создаваемый ими, был на 15—30% больше магнитного потока якоря, как раз на такую величину Ф_к, чтобы индуктировать в короткозамкнутой секции коммутирующую э. д. с. е_и, равную по величине реактивной э. д. с. е_р и противополож- ную ей по направлению. А так как величины э. д. с. е_к и е_р пропорциональны току якоря, то достигается автоматич- ность действия дополнительных полюсов.

Необходимо отметить, что для хорошей коммутации нужно, чтобы коллектор был цилиндрическим и гладким, щетки хорошо притерты к коллектору и легко передви- гались в обоймах щеткодержателей, пружины щеткодер- жателей были нормально натянуты, щетки стояли на физической нейтрали, а электрическая машина не была перегружена.

поле якоря. Магнитный поток

Фдоп пол

Рис. 48. Схема включения дополни- тельных полюсов.

53

При наличии дополнительных полюсов щетки с геометрической нейтрали не сдвигают.

Порядок чередования полярности главных и дополнительных полюсов по направлению вращения якоря следующий:

у генератора N — s— S — п; у двигателя N — п — S — s

Рис. 49. Станина машины постоянного тока с компенсационной обмоткой.

(заглавными буквами обозначены главные полюса, прописными — дополнительные полюса).

В машинах большой мощности для компенсации магнитного поля якоря применяют компенсационную о б м о т к у. Ее укладывают в пазы наконечников полюсов и включают последовательно с обмоткой якоря так, чтобы магнитный поток компенсационной обмотки был направлен против магнитного потока якоря (рис. 49). Так как оба магнитных потока пропорциональны току

54