11. Напряжение между коллекторными пластинами при нагрузке

Рассмотрим ЭМПТ в пределах одного полюсного деления (рис. 1.36).

Холостой ход: . (1.102)

Нагрузка: . (1.103)

При нагрузке под одним из краев полюса достигает некоторого максимума значениеиз-за реакции якоря.

• холостой ход

; (1.104)

• нагрузка ,(1.105)

где – коэффициент искажения магнитного поля из-за действия поля реакции якоря.

; .

Ограничивается возможность возникновения дуги между смежными пластинами.

12. Компенсационная обмотка

Компенсационная обмотка предназначена для компенсации поля реакции якоря.

Применяется для борьбы с искажениями кривой поля и увеличения напряжения между коллекторными пластинами .

Рис. 1.37. Схема размещения компенсационной обмотки

Компенсационная обмотка расположена в пазах, выштампованных в полюсных наконечниках, так, чтобы направления тока в этой обмотке и в обмотке якоря в пределах полюсного деления τ были противоположными.

Компенсационная обмотка и её МДС показаны на рисунке. F_ко – МДС компенсационной обмотки.

Компенсационная обмотка соединена последовательно с обмоткой якоря, но встречно.

Компенсационная обмотка рассчитывается так, чтобы в пределах каждого полюсного наконечника F_ко = F_aq.

Если линейные нагрузки обоих обмоток равны (А_а = А_ко), то влияние поперечной реакции якоря в пределах каждого полюсного наконечника устраняется полностью (смотри рисунок 1.37).

Рис. 1.38. Кривые поперечной МДС якоря и МДС

Компенсационной обмотки.

B_q – индукция результирующего поперечного поля машины.

13. Коммутация эмпт

Коммутация – совокупность явлений, возникающих при переходе секции обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую и изменении направления тока в них.

Таким образом, при коммутации реализуются одновременно две операции.

1. Одна секция обмотки уходит из одной параллельной ветви и приходит в другую. Это осуществляется механическим перемещением пластин коллектора, к которым присоединены концы секций и наглядно иллюстрируется при вращении коллектора

2. В секции, которая перешла в другую параллельную ветвь изменяется направление тока. Этот электрический процесс более сложен и будет рассмотрен отдельно.

Главные моменты, которые нужно учитывать при коммутации:

1. Коммутацию необходимо проводить в момент времени, когда в коммутируемой секции наводится минимальная э.д.с. Начала и концы секций обмотки должны находиться между полюсами и вне действия основного потока, который индуктирует э.д.с. в секции. Для этого щетки размещаются на геометрической нейтрали;

2. Необходимо компенсировать влияние поперечной реакции якоря. Для этого применяется компенсационная обмотка, расположенная на полюсных наконечниках основных полюсов;

3. Необходимо компенсировать реактивную э.д.с. коммутации.

Последнее достигается с помощью дополнительных полюсов, расположенных между основными полюсами.

Эти основные положения коммутации и необходимо разобрать

Период коммутации

Т_к – период коммутации – время, в течение которого секция замкнута накоротко щеткой и коммутируется. При переходе из одной параллельной ветви каждая секция обмотки якоря оказывается закороченной.

.

где – ширина щетки,– окружная скорость коллектора.

Во время коммутации секции замыкаются накоротко щетками, через которые ток из обмотки якоря передается во внешнюю цепь или из внешней цепи в обмотку якоря (рис. 1.40). Явления в щеточном контакте оказывает большое влияние на коммутацию и на работу ЭМ в целом.

Рис. 1.39. Изменение тока в секции при вращении якоря

Передача тока якоря от щетки к коллектору и обратно может осуществляться:

1. Через непосредственный механический контакт между щеткой и коллектором

2. Мелкие частицы меди и графитной пыли – пылевой контакт.

Через ионизированный воздух щели между щеткой и коллектором – ионная проводимость.

1. Из-за неровности микро рельефа щетки и коллектора механический контакт (соприкосновение щетки с коллекторными пластинами) происходит только на части контактной поверхности щеток и в отдельных точках. Точечные контакты непостоянны из-за износа, разрушения и перемещение коллектора и плотность тока велика.

2. Из-за износа щеток в контактном слое всегда есть много мелких пылинок и, следовательно, контакт и передача тока осуществляется через них.

Плотность тока велика, длительность контакта мала (из-за сгорания пылинок и движения коллектора).

3. Точки непосредственного пылевого контакта из-за большой плотности тока накаляются до красного и белого каления.

При красном калении медь и щётки поляризованы анодно, и испускают ионы.

При белом калении происходит термическая эмиссия электронов из катодно поляризованных щеток и пластин коллектора. Эмитирующие электроны ионизируют воздух в контактном слое, и создается ионная проводимость тока.