Preklapljanje v enosmernih strojih

Preklapljanje v enosmernih strojih se razume kot pojavi, ki jih povzroči sprememba smeri toka v žicah navitja armature, ko se premikajo iz ene vzporedne veje v drugo, to je pri prečkanju črte, vzdolž katere se nahajajo ščetke ( od latinsko commulatio - sprememba). Oglejmo si pojav komutacije na primeru obročaste armature.

Na sl. 1 prikazuje skeniranje dela armaturnega navitja, sestavljenega iz štirih žic, dela kolektorja (dve kolektorski plošči) in ščetke. Žici 2 in 3 tvorita preklopno zanko, ki je na sl. 1, a je prikazan v položaju, ki ga zaseda pred preklopom, na sl. 1, c - po preklopu in na sl. 1, b — v preklopnem obdobju. Kolektor in navitje armature se vrtita v smeri, ki jo označuje puščica, s hitrostjo vrtenja n, krtača miruje.

V trenutku pred preklopom armaturni tok Iya prehaja skozi krtačo, desno kolektorsko ploščo in se razdeli na polovico med vzporednimi vejami navitja armature. Žice 1, 2 in 3 ter žica 4 tvorijo različne vzporedne veje.

Po preklopu sta žici 2 in 3 prešli na drugo vzporedno vejo, smer toka v njih pa se je spremenila v nasprotno. Ta sprememba se je zgodila v času, ki je enak preklopni dobi Tk, tj. v času, ko se krtača premakne z desne plošče na sosednjo levo (dejansko krtača prekriva več kolektorskih plošč hkrati, vendar to načeloma ne vpliva na preklop) ...

riž. 1. Diagram trenutnega preklopnega procesa

Eden od trenutkov preklopnega obdobja je prikazan na sl. 1, b. Tokokrog, ki ga je treba preklopiti, se izkaže za kratek stik iz kolektorskih plošč in krtače. Ker v času komutacije pride do spremembe smeri toka v zanki 2-3, to pomeni, da skozi zanko teče izmenični tok, ki ustvarja izmenični magnetni tok.

Slednji inducira e. V preklopni zanki. itd. v. samoindukcijski eL ali reaktivni e. itd. v. Po Lenzovem načelu je npr. itd. c) samoindukcija ohranja tok v žici v isti smeri. Zato smer eL sovpada s smerjo toka v zanki pred preklopom.

Pod vplivom e itd. c) samoindukcija v kratkem stiku 2-3, teče velik dodatni tok id, ker je upor zanke majhen. Na mestu stika krtače z levo ploščo je id tok usmerjen proti toku armature, na mestu stika krtače z desno ploščo pa smer teh tokov sovpada.

Bližje kot je konec preklopnega obdobja, manjša je kontaktna površina krtače z desno ploščo in večja je gostota toka. Ob koncu preklopne dobe se stik ščetke z desno ploščo prekine in nastane električni oblok.Višji kot je trenutni ID, močnejši je lok.

Če se ščetke nahajajo na geometrijskem nevtralnem položaju, potem v preklopnem vezju magnetni tok armature inducira e. itd. v. vrtenje hebr. Na sl. 2 prikazuje v povečanem merilu vodnike stikalne zanke, ki se nahajajo na geometrijskem nevtralnem in smer e. itd. c) samoinduktivnost eL za generator, ki sovpada s smerjo armaturnega toka v tej žici pred preklopom.

Smer Heb je določena s pravilom desne roke in vedno sovpada s smerjo eL. Posledično se id še poveča. Nastali električni oblok med krtačo in kolektorsko ploščo lahko uniči površino kolektorja, kar povzroči slab stik med krtačo in kolektorjem.

riž. 2. Smer elektromotorne sile v komutacijski zanki

Za izboljšanje preklopnih pogojev se krtače premaknejo v fizično nevtralnost. Ko so ščetke nameščene na fizično nevtralnem položaju, vključena tuljava ne prečka zunanjega magnetnega toka in npr. itd. v. rotacija ni inducirana. Če premaknete ščetke izven fizične nevtralnosti, kot je prikazano na sl. 3, potem bo v preklopni zanki nastali magnetni tok induciral e. itd. z ek, katerega smer je nasprotna smeri e. itd. v. samoindukcija eL.

Na ta način se bo nadomestilo ne le e. itd. v. vrtenje, pa tudi e. itd. v. samoindukcija (delno ali v celoti). Kot smo že omenili, se strižni kot fizikalne nevtralnosti ves čas spreminja, zato so krtače običajno nameščene zamaknjeno pod nekim povprečnim kotom glede na to.

Zmanjšanje e. itd. zv vključeni zanki vodi do zmanjšanja toka id in oslabitve električne razelektritve med krtačo in kolektorsko ploščo.

Preklopne pogoje je mogoče izboljšati z vgradnjo dodatnih polov (Ndp in Sdn na sliki 4). Dodatni pol se nahaja vzdolž geometrijske nevtralnice. Za generatorje je dodatni pol z istim imenom nameščen za glavnim polom v smeri vrtenja armature, za motor pa - obratno. Navitja dodatnih polov so zaporedno povezana z navitjem armature tako, da je tok Fdp, ki ga ustvarijo, usmerjen na tok armature Fya.

riž. 3. Smer elektromotorne sile v preklopni zanki, ko se krtače premaknejo izven fizično nevtralnega položaja

riž. 4. Shema vezja navitij dodatnih polov

Ker oba toka ustvarja en sam tok (armaturni tok), je možno izbrati število ovojev navitja dodatnih polov ter zračno režo med njima in armaturo tako, da sta toka na vsaki armaturi enakovredna. trenutno . Tok pomožnega pola bo vedno kompenziral tok armature in tako e. itd. v. v preklopni zanki ne bo vrtenja.

Dodatni poli so običajno narejeni tako, da njihov tok inducira e v preklopnem vezju. d. s enak vsoti eL + Heb. Nato v trenutku ločitve krtače od desne zbiralne plošče (glej sliko 1, c) električni oblok ne nastane.

Industrijski enosmerni stroji z močjo 1 kW in več so opremljeni z dodatnimi poli.