Улучшение способов коммутации

Для устранения искрения необходимо уменьшить или скомпенсировать реактивную ЭДС.

Уменьшить реактивную ЭДС и вызванный ею ток можно следующими способами:

1) число витков в секции следует брать наименьшим. Однако это не всегда можно осуществить, так как при малом числе витков в секции увеличивается число последних, что ведет к необходимости иметь слишком много коллекторных пластин, в результате чего диаметр коллектора получается большим;

2) для того чтобы одновременно коммутировало наименьшее число секций, следует выбирать ширину щетки близкой к ширине одной коллекторной пластины. Однако при этом коллектор используется плохо (слишком удлиняется), поэтому на практике ширину щетки обычно выбирают в 1,5—3 раза больше коллекторной пластины;

3) следует выбирать низкую скорость вращения, однако это нежелательно, так как тихоходные машины имеют большой вес и габариты;

4) Для уменьшения добавочного тока I_д, вызванного э. д. с. короткозамкнутой коммутируемой секции, следует выбирать более жесткие щетки, имеющие повышенное сопротивление r₁ и r ₂. Однако жесткие щетки ведут к повышению износа коллектора.

Таким образом, каждый из перечисленных способов может быть использован в ограниченной степени, иначе он вызовет нежелательные побочные явления.

Скомпенсировать реактивную э. д. с. можно так:

1) сдвигают щетки за физическую нейтраль в сторону вращения в генераторном режиме и против вращения в двигательном. Коммутируемые секции оказываются в зоне потока, индуктирующего в них э. д. с. вращения, направленную встречно реактивной э. д. с. При правильно подобранном угле сдвига имеет место компенсация реактивной э. д. с. Недостатком этого способа является его непригодность для реверсивных машин и необходимость с изменением нагрузки сдвигать щетки в новое положение. Поэтому в настоящее время этот способ не применяется. В микромашинах щетки всегда устанавливаются неподвижно на геометрической нейтрали;

2) для создания требуёмого компенсирующего потока в области междуполюсного пространства, в которой располагаются коммутируемые секции, устанавливают дополнительные полюса. Для обеспечения автоматической компенсации реактивной э. д. с. и реакции якоря в зоне коммутации при изменении нагрузки машины поток дополнительных полюсов должен изменяться пропорционально току якоря. Поэтому обмотка дополнительных полюсов соединяется последовательно с обмоткой якоря (рис. 2.24). Установка дополнительных полюсов является основным средством, используемым для улучшения коммутации промышленных машин постоянного тока. Применение дополнительных полюсов в микромашинах весьма ограничено, так как их размещение встречает значительные трудности;

3) дополнительные полюса компенсируют реакцию якоря только в междуполюсном пространстве, под полюсами реакция якоря остается нескомпенсированной и искажает поле, это приводит к резкой разнице между э. д. с, наведенной в соседних секциях обмотки, и к повышению разности потенциалов между пластинами коммутируемых секций, что может вызвать образование на коллекторе кругового огня. Для предотвращения этого применяют компенсационную обмотку. Компенсационная обмотка закладывается в пазы полюсных наконечников и соединяется последовательно с обмоткой якоря. Создаваемая дополнительными полюсами м. д. с. и м. д. с. реакции якоря должны быть равны и направлены встречно.