- •Лекция 7. (23.12.12)
- •7. Коммутация в машинах постоянного тока.
- •7.1. Природа проводимости в щеточном контакте.
- •7.2. Вольтамперные характеристики щеток.
- •7.3. Искрение не коллекторе.
- •7.3.1. Степень искрения.
- •7.3.2. Круговой огонь.
- •7.4. Виды коммутации.
- •7.4.2.1. Эдс самоиндукции el.
- •7.4.2.2. Эдс взаимоиндукции em.
- •7.4.2.3. Эдс, обусловленная полем реакции якоря в зоне коммутации eря.
- •7.4.2.4. Эдс, обусловленная внешним полем в зоне коммутации eвн.
- •7.5. Способы улучшения коммутации.
- •1. Увеличив сопротивление.
- •7.5.1. Увеличение сопротивления цепи коммутации. Выбор щеток.
- •Электрографи- 2.0-2.7 0.10-0.15 Для машин со средними и
- •Угольно-графито- 2.0 0.06-0.07 Для машин со средними
- •7.5.2. Уменьшение реактивной эдс.
- •7.5.3. Смещение щеток.
- •7.5.4. Добавочные полюсы.
- •7.5.5. Коммутационная реакция якоря.
Лекция 7. (23.12.12)
7. Коммутация в машинах постоянного тока.
7.1. Природа проводимости в щеточном контакте.
Коммутацией называется процесс переключения секций обмотки из одной параллельной ветви в другую и изменение направления тока в них на обратное.
Во время коммутации секции замыкаются накоротко щетками, через которые ток из якоря передается во внешнюю цепь или из внешней цепи в якорь. Явление в щеточном контакте, т.е. межу щетками и коллекторными пластинами, оказывают большое влияние на коммутацию и на исправную работу машины.
Передача тока от щетки к коллектору и обратно может осуществляться через:
1. Непосредственный механический контакт щетки с коллектором.
2. Мельчайшие частицы медной и графитовой пыли.
3. Ионизированные воздушные щели между щеткой и коллектором.
Соответственно говорят о зонах:
1. Непосредственного механического контакта щетки с коллектором.
2. Пылевого контакта.
3. Ионой проводимости.
1. Непосредственный механический контакт щетки с коллектором осуществляется только в отдельных точках.
Плотность тока в этих точках достигает нескольких тысяч ампер на мм2.
Точечные контакты не постоянны, время существования каждого отдельного контакта невелико.
2. Вследствие износа щеток и коллектора в контактном слое всегда имеется множество мелких пылинок, через которые осуществляется передача тока.
Вследствие больших плотностей тока в этих точках температура в них достигает красного и белого каления.
При красном калении медь и щетки, поляризованные анодно испускают ионы.
При белом калении происходит термическая эмиссия электронов из катодно поляризованных щеток и ламелей. В результате этого создается ионная проводимость тока. В зоне ионной проводимости под щетками возникают слабые искровые и дуговые разряды. Такие разряды появляются на краях щеток при замыкании и размыкании щеток. Ионная проводимость преобладает при больших плотностях токов под щеткой более 5 А / см2.
Эти разряды оказывают большое воздействие на щетки и коллектор, разрушая их.
Электролиз. В воздухе всегда имеется влага, имеющая определенную кислотность. Поэтому при прохождении тока через щеточный контакт возникает явление электролиза. В результате электролиза поверхность коллектора приобретает коричнево-фиалетовую окраску называемую политурой.
ЭМ. МПТ. 7.2. 22.12.10.
Политура увеличивает переходное сопротивление щеточного контакта, тем самым снижая токи короткого замыкания секций при коммутации и улучшает коммутацию.
Наличие хорошей политуры - признак хорошей коммутации.
В сухой атмосфере условия коммутации значительно ухудшаются, например, в верхних слоях атмосферы в самолетах.
7.2. Вольтамперные характеристики щеток.
Вследствие сложной природы щеточного контакта его переходное сопротивление не постоянно, а зависит от плотности тока, с увеличением плотности тока сопротивление щеточного контакта снижается. Поэтому при расчетах принимается постоянное падение напряжение в щеточном контакте, не зависящее от величины тока, а зависящее от материала щеток.
На рис. 7.1. приведена вольтамперная характеристики щеточного кон такта.
Рис. 7.1. Вольтамперная характеристика щеточного контакта.
С практической точки зрения, важно чтобы коммутация происходила без значительного искрения у контактной поверхности, т.к. значительное искрение портит поверхность коллектора и щеток и делает невозможным длительную работу машины.
Причины искрения можно разделить на механические и электромагнитные.
Механические причины связаны с механическим нарушением контакта щетки с коллектором вызванные: неровностью поверхности коллектора и вибрацией щеток.
Электромагнитные причины связаны с характером протекания электромагнитных процессов в машине.
ЭМ. МПТ. 7.3. 22.12.10.