Способы улучшения коммутации в машинах постоянного тока

Основная причина неудовлетворительной коммутации в машинах постоянного тока – добавочный ток коммутации.

Из перечисленных сопротивлений наибольшее значение имеют сопротивление щетки и переходного контакта.

Из полученного выражения следует, что уменьшить ток i _Д, а следовательно улучшить коммутацию, можно либо увеличением сопротивления Σr _к, либо уменьшением суммарной ЭДС Σе в коммутирующей секции.

Отсюда вытекают способы улучшения коммутации. Рассмотрим некоторые из них.

Выбор щеток. Целесообразно выбирать щетки с большим электрическим сопротивлением. Однако допустимая плотность тока в этих щетках невелика, а поэтому их применение в машинах с большим рабочим током ведет к необходимости увеличения площади щеточного контакта, что требует увеличения длины коллектора, а следовательно и габаритов машины. Поэтому щетки с большим электрическим сопротивлением применяют в машинах с небольшим рабочим током (в высоковольтных машинах).

Увеличению переходного сопротивления щеточного контакта, а следовательно улучшению коммутации, способствует политура коллектора – тонкая оксидная пленка на поверхности коллектора, обладающая повышенным электрическим сопротивлением.

Уменьшение реактивной ЭДС. Существенное влияние насуммарную ЭДС в коммутирующей секции оказывает реактивная ЭДС е _р = е _L +е _М.

1) ЭДСвзаимоиндукции е _М в значительной степени зависит от ширины щетки: чем шире щетка, тем большее число секций под ней одновременно коммутирует, что вызывает увеличение ЭДС взаимоиндукции е _М.

Наиболее целесообразны щетки шириной 2-3 коллекторные пластины. Более узкие щетки нежелательны из-за недостаточной механической прочности, а также потому, что для создания необходимой площади щеточного контакта пришлось бы увеличивать её длину, а следовательно и габариты машины.

При применении обмоток с укороченным шагом (у₁<τ) пазовые стороны секций, коммутирующих под соседними щетками, оказываются в разных пазах. Это тоже способствует уменьшению ЭДС взаимоиндукции е _М.

2) ЭДС самоиндукции е _L может быть ослаблена уменьшением индуктивности секций. Для этого следует применять секции обмотки якоря с меньшим числом витков.

Добавочные полюсы. Предназначены для улучшения коммутации. Они создают в зоне коммутации, магнитное поле такой величины и направления, чтобы наводимая этим полем в коммутирующей секции ЭДС была равна по величине и противоположна по направлению суммарной ЭДС Σ е. Так как величина Σ е зависит от величины тока якоря I _а, а ток зависит от нагрузки машины, то обмотку добавочных полюсов включают последовательно с обмоткой якоря. Добавочные полюсы устанавливают между главными и их число равно числу главных или вдвое меньше.