Indkobling af DC-maskiner

Skift i DC-maskiner forstås som fænomener forårsaget af en ændring i retningen af ​​strømmen i ankerviklingens ledninger, når de bevæger sig fra en parallel gren til en anden, det vil sige når de krydser linjen, langs hvilken børsterne er placeret (fra den latinske commulatio — forandring). Lad os overveje kommutationsfænomenet ved at bruge eksemplet med en ringarmatur.

I fig. 1 viser en skanning af en del af ankerviklingen bestående af fire tråde, en del af solfangeren (to kollektorplader) og en børste. Ledningerne 2 og 3 danner en omkoblet sløjfe, som i fig. 1 er vist a i den stilling, den indtager før omskiftning, i fig. 1, c — efter omskiftning, og i fig. 1, b — i skifteperioden. Samleren og ankerviklingen roterer i pilens retning med en rotationshastighed n, børsten er stationær.

I øjeblikket før skift passerer ankerstrømmen Iya gennem børsten, den højre kollektorplade og er delt i halvdelen mellem de parallelle grene af ankerviklingen. Ledning 1, 2 og 3 og ledning 4 danner forskellige parallelle forgreninger.

Efter skift skiftede ledninger 2 og 3 til en anden parallel gren, og retningen af ​​strømmen i dem ændrede sig til det modsatte. Denne ændring skete i en tid svarende til koblingsperioden Tk, dvs. i den tid det tager børsten at bevæge sig fra den højre plade til den tilstødende venstre (faktisk overlapper børsten adskillige samleplader på én gang, men i princippet påvirker dette ikke omskiftningsprocessen) ...

Ris. 1. Diagram over den aktuelle koblingsproces

Et af tidspunkterne for omskiftningsperioden er vist i fig. 1, b. Kredsløbet, der skal skiftes, viser sig at være en kortslutning fra samlepladerne og børsten. Da der i løbet af kommuteringsperioden sker en ændring af strømmens retning i løkken 2-3, betyder det, at der løber en vekselstrøm gennem løkken, hvilket skaber en vekslende magnetisk flux.

Sidstnævnte inducerer e. I switched loop. etc. v. selvinduktion eL eller reaktiv e. etc. v. Efter Lenz' princip kan f.eks. etc. c. selvinduktion har en tendens til at holde strømmen i ledningen i samme retning. Derfor falder retningen af ​​eL sammen med retningen af ​​strømmen i sløjfen før skift.

Under indflydelse af e. mv. c. selvinduktion i kortslutning 2-3, en stor ekstra strøm-id løber, da sløjfemodstanden er lille. Ved børstens kontaktpunkt med venstre plade rettes id-strømmen mod ankerstrømmen, og i børstens kontaktpunkt med højre plade er retningen af ​​disse strømme sammenfaldende.

Jo tættere på slutningen af ​​omskiftningsperioden, jo mindre er børstens kontaktareal med den rigtige plade og jo højere strømtæthed. Ved afslutningen af ​​koblingsperioden brydes børstekontakten med den højre plade, og der dannes en elektrisk lysbue.Jo højere det aktuelle ID, desto kraftigere er buen.

Hvis børsterne er placeret på den geometriske neutrale, så inducerer den magnetiske flux af ankeret i det skiftede kredsløb f.eks. etc. v. rotation af hebr. I fig. 2 viser i forstørret målestok lederne af den omkoblede sløjfe placeret på den geometriske neutrale og retningen af ​​f.eks. etc. c. selvinduktans eL for generatoren, der falder sammen med retningen af ​​ankerstrømmen i denne ledning før omskiftning.

Retningen af ​​Heb er bestemt af højrehåndsreglen og falder altid sammen med retningen af ​​eL. Som et resultat stiger id'et endnu mere. Den resulterende elektriske lysbue mellem børsten og solfangerpladen kan ødelægge solfangerens overflade, hvilket resulterer i dårlig kontakt mellem børsten og solfangeren.

Ris. 2. Retning af elektromotorisk kraft i kommutationsløkken

For at forbedre koblingsforholdene flyttes børsterne til fysisk neutralitet. Når børsterne er placeret på den fysiske neutral, krydser den medfølgende spole ikke en ekstern magnetisk flux og f.eks. etc. v. rotation er ikke induceret. Hvis du flytter børsterne ud over den fysiske neutralitet som vist i fig. 3, så vil den resulterende magnetiske flux i den omkoblede sløjfe inducere f.eks. etc. med ek, hvis retning er modsat retningen af ​​e. etc. v. selvinduktion eL.

På denne måde vil det ikke kun e. blive kompenseret. etc. v. rotation, men også e. mv. v. selvinduktion (delvis eller fuldstændig). Som tidligere nævnt ændres forskydningsvinklen for den fysiske neutrale hele tiden, og derfor er børsterne normalt monteret forskudt i en gennemsnitlig vinkel til den.

Reduktion af f.eks. etc. medi den medfølgende sløjfe fører til et fald i strøm-id og en svækkelse af den elektriske udladning mellem børsten og samlepladen.

Det er muligt at forbedre koblingsforholdene ved at installere yderligere poler (Ndp og Sdn i fig. 4). Den ekstra stang er placeret langs den geometriske neutral. For generatorer er den ekstra pol af samme navn placeret bag hovedpolen i ankerets rotationsretning og for motoren - omvendt. Vindingerne af de ekstra poler er forbundet i serie med ankerviklingen på en sådan måde, at den flux Fdp, der skabes af dem, er rettet mod ankerfluxen Fya.

Ris. 3. Retningen af ​​den elektromotoriske kraft i koblingssløjfen, når børsterne flyttes ud over den fysiske neutrale

Ris. 4. Kredsløbsdiagram over viklingerne af de ekstra poler

Da begge fluxer skabes af en enkelt strøm (armaturstrøm), er det muligt at vælge antallet af vindinger af de ekstra poler og luftspalten mellem dem og ankeret, så fluxene er lige store ved hvert armatur nuværende. Hjælpepolfluxen vil altid kompensere for armaturfluxen og dermed f.eks. etc. v. der vil ikke være nogen rotation i den skiftede sløjfe.

De ekstra poler er normalt lavet således, at deres flux inducerer e i det koblede kredsløb. d. s lig med summen eL + Heb. Så i det øjeblik, hvor børsten adskilles fra den højre samleplade (se fig. 1, c) opstår den elektriske lysbue ikke.

Industrielle jævnstrømsmaskiner med en effekt på 1 kW og mere er udstyret med ekstra poler.