Kapcsolás egyenáramú gépekben

Az egyenáramú gépekben a kapcsolást olyan jelenségként kell érteni, amelyet az armatúra tekercs vezetékeiben az áram irányának változása okoz, amikor azok az egyik párhuzamos ágról a másikra mozognak, vagyis amikor keresztezik azt a vonalat, amely mentén a kefék találhatók ( a latin commulatio – változás). Tekintsük a kommutációs jelenséget egy gyűrűs armatúra példáján.

ábrán. Az 1. ábra a négy vezetékből, a kollektor egy részéből (két kollektorlemezből) és egy keféből álló armatúra tekercs egy részének pásztázását mutatja. A 2. és 3. vezetékek kapcsolt hurkot alkotnak, amely az 1. ábrán látható. Az 1. ábrán a a kapcsolás előtt elfoglalt helyzetben látható, az 1. ábrán. 1., c - kapcsolás után, és az 1. ábrán. 1, b — a kapcsolási időszakban. A kollektor és az armatúra tekercselés a nyíl által jelzett irányba forog n forgási sebességgel, a kefe álló helyzetben van.

A kapcsolás előtti pillanatban az Iya armatúraáram áthalad a kefén, a jobb oldali kollektorlemezen, és kettéoszlik az armatúra tekercselés párhuzamos ágai között. Az 1., 2. és 3. vezeték, valamint a 4. huzal különböző párhuzamos ágakat képez.

Átkapcsolás után a 2. és 3. vezeték egy másik párhuzamos ágra vált, és az áram iránya bennük az ellenkezőjére változott. Ez a változás a Tk kapcsolási periódussal megegyező idő alatt következett be, azaz. mennyi idő alatt mozog a kefe a jobb oldali lemezről a szomszédos balra (valójában a kefe egyszerre több kollektorlemezt fed át, de ez elvileg nem befolyásolja a kapcsolási folyamatot) ...

Rizs. 1. Az aktuális kapcsolási folyamat diagramja

A kapcsolási periódus egyik mozzanata az ábrán látható. 1, b. A kapcsolandó áramkör rövidzárlatnak bizonyul a kollektorlemezekből és a keféből. Mivel a kommutációs periódus alatt a 2-3 hurokban az áram iránya megváltozik, ez azt jelenti, hogy váltakozó áram folyik át a hurkon, és váltakozó mágneses fluxust hoz létre.

Ez utóbbi indukálja e. A kapcsolt hurokban. stb. v. önindukciós eL vagy reaktív e. stb. v. Lenz-elv szerint pl. stb. c) az önindukció arra törekszik, hogy az áramot a vezetékben ugyanabban az irányban tartsa. Ezért az eL iránya egybeesik a kapcsolás előtti hurokban lévő áram irányával.

e hatása alatt stb. c) önindukció a 2-3 rövidzárlatban, nagy járulékos áram id folyik, mivel a hurokellenállás kicsi. A kefe és a bal oldali lemez érintkezési pontján az id áram az armatúra áramával szemben irányul, és a kefe érintkezési pontjában a jobb oldali lemezzel ezen áramok iránya egybeesik.

Minél közelebb van a kapcsolási periódus vége, annál kisebb a kefe érintkezési felülete a megfelelő lemezzel, és annál nagyobb az áramsűrűség. A kapcsolási időszak végén a kefe érintkezése a jobb oldali lemezzel megszakad, és elektromos ív keletkezik.Minél nagyobb az áramazonosító, annál erősebb az ív.

Ha a kefék a geometriai semlegesen helyezkednek el, akkor a kapcsolt áramkörben az armatúra mágneses fluxusa pl. stb. v. forgatás a héber. ábrán. A 2. ábra nagyított léptékben szemlélteti a kapcsolóhurok geometriai semlegesen elhelyezkedő vezetékeit és az e. stb. c) a generátor öninduktivitása eL, amely egybeesik az armatúra áramának irányával ebben a vezetékben kapcsolás előtt.

A Heb irányát a jobbkéz szabály határozza meg, és mindig egybeesik az eL irányával. Ennek eredményeként az azonosító még tovább nő. A keletkező elektromos ív a kefe és a kollektorlemez között tönkreteheti a kollektor felületét, ami rossz érintkezést eredményez a kefe és a kollektor között.

Rizs. 2. Az elektromotoros erő iránya a kommutációs hurokban

A kapcsolási feltételek javítása érdekében a keféket fizikai semlegességre állítják. Ha a kefék a fizikai semlegesen helyezkednek el, a mellékelt tekercs nem keresztezi a külső mágneses fluxust és pl. stb. v. forgás nem indukálódik. Ha a keféket a fizikai semlegességen túlra mozgatja, ahogyan az 1. ábrán látható. 3, akkor a kapcsolt hurokban a keletkező mágneses fluxus e-t indukál. stb. ek-vel, melynek iránya ellentétes az e irányával. stb. v. önindukció eL.

Ily módon nem csak e. kompenzálják. stb. v. forgatás, hanem pl. stb. v. önindukció (részben vagy teljesen). Amint azt korábban említettük, a fizikai semleges nyírási szöge folyamatosan változik, ezért a keféket általában eltolva helyezik el hozzá képest.

Az e. stb. val vela mellékelt hurokban az áram id csökkenéséhez és a kefe és a kollektorlemez közötti elektromos kisülés gyengüléséhez vezet.

A kapcsolási feltételek javítása további oszlopok beépítésével lehetséges (Ndp és Sdn a 4. ábrán). A kiegészítő pólus a geometriai semleges mentén található. Generátorok esetében az azonos nevű kiegészítő pólus a főoszlop mögött található az armatúra forgási irányában, a motor esetében pedig fordítva. A járulékos pólusok tekercselései sorba vannak kötve az armatúra tekercseléssel oly módon, hogy az általuk létrehozott Fdp fluxus az Fya armatúra fluxusra irányul.

Rizs. 3. Az elektromotoros erő iránya a kapcsolási hurokban, amikor a keféket a fizikai semlegesen túlra mozgatják

Rizs. 4. A kiegészítő pólusok tekercseinek kapcsolási rajza

Mivel mindkét fluxust egyetlen áram (armatúraáram) hozza létre, meg lehet választani a további pólusok tekercselésének fordulatszámát, valamint a köztük és az armatúra közötti légrést úgy, hogy a fluxusok minden armatúránál egyenlő értékűek legyenek. jelenlegi . A segédpólus fluxus mindig kompenzálja az armatúra fluxust és így pl. stb. v. nem lesz forgás a kapcsolt hurokban.

A kiegészítő pólusok általában úgy készülnek, hogy fluxusuk e-t indukáljon a kapcsolt áramkörben. d. s egyenlő az eL + Heb összeggel. Ekkor abban a pillanatban, amikor a kefe leválik a jobb oldali kollektorlemezről (lásd 1. ábra, c) az elektromos ív nem lép fel.

Az 1 kW vagy annál nagyobb teljesítményű ipari egyenáramú gépek további oszlopokkal vannak felszerelve.