Commutat en màquines de corrent continu

La commutació a les màquines de corrent continu s'entén com els fenòmens provocats per un canvi en la direcció del corrent en els cables del bobinat de l'induït quan es mouen d'una branca paral·lela a una altra, és a dir, en creuar la línia al llarg de la qual es troben els raspalls (des de el llatí commulatio — canvi). Considerem el fenomen de commutació utilitzant l'exemple d'una armadura d'anell.

A la fig. La figura 1 mostra una exploració d'una part del bobinatge de l'induït que consta de quatre cables, una part del col·lector (dues plaques de col·lector) i un raspall. Els cables 2 i 3 formen un bucle commutat, que a la fig. 1, es mostra a en la posició que ocupa abans de canviar, a la fig. 1, c — després de canviar, i a la fig. 1, b — durant el període de canvi. El col·lector i el bobinat de l'induït giren en la direcció indicada per la fletxa amb una velocitat de gir n, el raspall està estacionari.

En el moment abans de canviar, el corrent de l'induït Iya passa pel raspall, la placa col·lectora dreta i es divideix per la meitat entre les branques paral·leles de l'enrotllament de l'induït. Els cables 1, 2 i 3 i el cable 4 formen diferents branques paral·leles.

Després de canviar, els cables 2 i 3 van canviar a una altra branca paral·lela i la direcció del corrent va canviar al contrari. Aquest canvi es va produir en un temps igual al període de commutació Tk, és a dir. en el temps que triga el raspall a moure's de la placa dreta a l'esquerra adjacent (en realitat, el raspall se superposa a diverses plaques col·lectores alhora, però en principi això no afecta el procés de canvi) ...

Arròs. 1. Esquema del procés de commutació actual

Un dels moments del període de commutació es mostra a la Fig. 1, b. El circuit a commutar resulta ser un curtcircuit de les plaques col·lectores i el raspall. Com que durant el període de commutació hi ha un canvi en la direcció del corrent al bucle 2-3, això significa que un corrent altern flueix a través del bucle, creant un flux magnètic altern.

Aquest últim indueix e. En el bucle commutat. etc. v. autoinducció eL o reactiva e. etc. v. Segons el principi de Lenz, p. etc. c) L'autoinducció tendeix a mantenir el corrent al cable en la mateixa direcció. Per tant, la direcció d'eL coincideix amb la direcció del corrent en el bucle abans de canviar.

Sota la influència d'e. etc. c) L'autoinducció en el curtcircuit 2-3, flueix una id de corrent addicional gran, ja que la resistència del bucle és petita. En el punt de contacte del raspall amb la placa esquerra, el corrent id es dirigeix ​​contra el corrent de l'induït, i en el punt de contacte del raspall amb la placa dreta, la direcció d'aquests corrents coincideix.

Com més a prop del final del període de commutació, més petita serà l'àrea de contacte del raspall amb la placa adequada i més gran serà la densitat de corrent. Al final del període de commutació, el contacte del raspall amb la placa dreta es trenca i es forma un arc elèctric.Com més gran sigui l'ID actual, més potent serà l'arc.

Si els raspalls es troben al neutre geomètric, aleshores en el circuit commutat el flux magnètic de l'induït indueix e. etc. v. rotació d'Hebr. A la fig. La figura 2 mostra a escala ampliada els conductors del bucle commutat situats al neutre geomètric i la direcció d'e. etc. c) autoinductància eL per al generador que coincideix amb la direcció del corrent de l'induït en aquest cable abans de la commutació.

La direcció d'Heb està determinada per la regla de la mà dreta i sempre coincideix amb la direcció d'eL. Com a resultat, l'identificador augmenta encara més. L'arc elèctric resultant entre el raspall i la placa del col·lector pot destruir la superfície del col·lector, donant lloc a un mal contacte entre el raspall i el col·lector.

Arròs. 2. Direcció de la força electromotriu en el bucle de commutació

Per millorar les condicions de canvi, els raspalls es desplacen a la neutralitat física. Quan els raspalls es troben al neutre físic, la bobina inclosa no travessa un flux magnètic extern i e. etc. v. la rotació no s'indueix. Si mou els raspalls més enllà de la neutralitat física, tal com es mostra a la fig. 3, aleshores al bucle commutat el flux magnètic resultant induirà e. etc. amb ek, la direcció del qual és oposada a la direcció de e. etc. v. autoinducció eL.

D'aquesta manera, no només es compensarà e. etc. v. rotació, però també e. etc. v. autoinducció (parcial o completament). Com s'ha esmentat anteriorment, l'angle de cisalla del neutre físic canvia tot el temps i, per tant, els raspalls solen muntar-se desplaçats amb un angle mitjà respecte a aquest.

Reducció d'e. etc. amben el bucle inclòs condueix a una disminució de l'identificador de corrent i un debilitament de la descàrrega elèctrica entre el raspall i la placa del col·lector.

És possible millorar les condicions de commutació instal·lant pols addicionals (Ndp i Sdn a la figura 4). El pol addicional es troba al llarg del neutre geomètric. Per als generadors, el pol addicional del mateix nom es troba darrere del pol principal en la direcció de gir de l'induït, i per al motor, viceversa. Els bobinatges dels pols addicionals estan connectats en sèrie amb el bobinat de l'induït de tal manera que el flux Fdp creat per ells es dirigeix ​​al flux d'induït Fya.

Arròs. 3. La direcció de la força electromotriu en el bucle de commutació quan els raspalls es mouen més enllà del neutre físic

Arròs. 4. Esquema de circuits dels bobinats dels pols addicionals

Atès que tots dos fluxos es creen per un sol corrent (corrent de l'induït), és possible triar el nombre de voltes de l'enrotllament dels pols addicionals i l'entrefer entre ells i l'induït, de manera que els fluxos siguin iguals en valor a cada induït. actual. El flux del pol auxiliar sempre compensarà el flux de l'induït i, per tant, e. etc. v. no hi haurà gir en el bucle commutat.

Els pols addicionals solen estar fets de manera que el seu flux indueixi e en el circuit commutat. d. s igual a la suma eL + Heb. Aleshores, en el moment de la separació del raspall de la placa col·lectora dreta (vegeu Fig. 1, c) l'arc elèctric no es produeix.

Les màquines industrials de corrent continu amb una potència d'1 kW i més estan equipades amb pals addicionals.