Коммутация

Понятие коммутация – это изменение состояния электрической цепи, то есть любое ее изменение. Но если в обычных электрических цепях переключения происходят относительно редко, то при работе любой электрической машины переключения в большом количестве происходят постоянно. Рассмотрим переход секции якоря из одной параллельной ветви в другую в момент когда ее коллекторные пластины проходят под щеткой.

 

 

Первая позиция-начало коммутации рабочий ток в секции протекает по часовой стрелке с 16 на 17 коллекторную пластину;

Вторая позиция- секция с 16 на 17 коллекторные пластины накоротко замкнута щеткой рабочего тока в ней нет;

Третья позиция-окончание коммутации. 16 коллекторная пластина вышла из под щетки и ток в секции протекает против часовой стрелки с 17 на 16 коллекторную пластину.

А процесс коммутации перешел на следующую секцию. И это одновременно происходит под всеми щетками машины.

Так, как этот процесс протекает за очень короткое время, в коммутируемой секции создается реактивная ЭДС состоящая из ЭДС самоиндукции и ЭДС взаимоиндукции. И эти обе ЭДС направлены на поддержание в коммутируемой секции тока предшествующего процессу коммутации.

 

е_р = е_с + е_в

На рисунке видно, что активные проводники двух, одновременно коммутирующих секций, находятся в одном пазу и наводят друг в друге ЭДС взаимоиндукции.

В результате действия реакции якоря в этих же проводниках, пересекающих геометрическую нейтраль создается еще и 3-я ЭДС вращения, (е_вр) которая направлена также как и реактивная ЭДС. А так как секции накоротко замкнуты щетками в них возникает ток коммутации.

 

Коммутирующий ток проходя через коллекторные пластины и щетки приводит к перераспределению силы тока между коллекторными пластинами и щеткой. Так между щеткой и набегающей коллекторной пластиной ток нагрузки и коммутирующий ток направлены встречно друг другу, следовательно результирующий ток перехода уменьшается, а на сбегающей коллекторной пластине ток нагрузки и коммутирующий ток направлены в одну сторону, следовательно результирующий ток перехода увеличивается. При этом, так как коллекторная пластина уходит из под щетки и площадь контакта стремительно уменьшается, плотность тока нарастает и в момент отрыва коллекторной пластины от щетки происходит разрыв тока большой плотности, что и приводит к образованию искрения.

 

Таким образом, коммутация электрических машин постоянного тока характеризуется степенью искрения под щетками. Различают 5 степеней коммутации.

 

	темная	Практически искрения нет	Допускается работа машины без ограничения
	слабая	Незначительное искрение
	средняя	Искрение наблюдается на половине щеточного пространства
	сильная	Искрение наблюдается на большей части щеточного пространства	Не допустимые режимы работы машины
	тяжелая	Сплошное искрение с вылетом крупных снопов огня