Процесс коммутации

Коммутация в электротехнике означает изменение направления тока в электрической цепи. Система " коллектор-щётки", которая позволяет получить постоянное напряжение из переменного, на самом деле, является коммутатором (переключателем).

Рассмотрим процесс коммутации с помощью эквивалентной схемы для двух соседних пластин коллектора и щётки. Имеет смысл рассмотреть две позиции щётки и пластин I и II, которые соответствуют замкнутому и разомкнутому положениям коммутатора.

Первая позиция I (Рис.6.8.а, б):

Можно представить одну секцию обмотки как параллельное соединение Lc, Rc и Cc. Причем емкость в свою очередь включена параллельно коммутатору. Когда пластины коллектора 2 и 3 замкнуты щёткой, ток i c протекает по обмотке секции.

a) б)

Рис.6.8.

Вторая позиция II (Рис.6.9.а, б):

Когда эта цепь размыкается, ток i c прерывается, однако не мгновенно, так как возникает ЭДС самоиндукции e. Ток i c заряжает емкость Cc, напряжение между щёткой и пластиной 2 растет и провоцирует электрическую дугу между этими элементами.

Когда коллектор вращается с частотой n, электрическая дуга существует всегда между двумя соседними элементами, распространяется от одной пластины коллектора к другой, создает короткое замыкание между пластинами и разрушает систему " щётки-коллектор". Для того, чтобы исключить эти негативные явления, необходимо нейтрализовать электродвижущие силы e c и e.

a) б)

Рис.6.9.

Возможны два решения:

1) смещение щёток на физическую нейтраль в направлении вращения для генератора и в противоположном для двигателя. Однако ЭДС e c зависит от нагрузки и возрастает по мере деформации магнитного поля. Практически невозможно изменять положение щёток в процессе работы, и поэтому этот метод применим для машин малой мощности и с постоянной нагрузкой.

2) для нейтрализации электродвижущих сил e c и e необходимо противопоставить им ЭДС, которая изменяет свою величину в процессе работы. С этой целью создаются дополнительные полюса, расположенные на геометрической нейтрали и включенные последовательно со щётками (Рис.6.10).

Этот метод позволяет нейтрализовать обе ЭДС в процессе работы.

Рис.6.10.