Kytkentä DC-koneissa

Tasavirtakoneiden kytkennällä tarkoitetaan ilmiötä, joka aiheutuu virran suunnan muutoksesta ankkurikäämin johtimissa niiden siirtyessä rinnakkaisesta haarasta toiseen, eli ylittäessä linjaa, jota pitkin harjat sijaitsevat ( alkaen latina commulatio - muutos). Tarkastellaan kommutaatioilmiötä rengasarmatuurin esimerkin avulla.

Kuvassa Kuva 1 esittää skannauksen osasta ankkurikäämitystä, joka koostuu neljästä johdosta, osasta kollektorista (kaksi keräinlevyä) ja harjasta. Johdot 2 ja 3 muodostavat kytketyn silmukan, joka kuvassa 2 on esitetty. Kuviossa 1 a on esitetty asennossa, jossa se on ennen vaihtoa, kuvassa 1. 1, c - kytkennän jälkeen ja kuvassa 1, b — kytkentäjakson aikana. Kerääjä ja ankkurikäämi pyörivät nuolen osoittamaan suuntaan pyörimisnopeudella n, harja on paikallaan.

Tällä hetkellä ennen kytkentää ankkurivirta Iya kulkee harjan, oikeanpuoleisen keräinlevyn läpi ja jakautuu puoliksi ankkurikäämin rinnakkaisten haarojen kesken. Johdot 1, 2 ja 3 sekä lanka 4 muodostavat erilaisia ​​rinnakkaisia ​​haaroja.

Kytkennän jälkeen johdot 2 ja 3 siirtyivät toiseen rinnakkaiseen haaraan ja virran suunta niissä muuttui päinvastaiseksi. Tämä muutos tapahtui ajassa, joka on yhtä suuri kuin kytkentäjakso Tk, ts. ajassa, joka kuluu harjan siirtymiseen oikealta levyltä viereiselle vasemmalle (todellisuudessa harja menee päällekkäin useiden keruulevyjen kanssa kerralla, mutta periaatteessa tämä ei vaikuta kytkentäprosessiin) ...

Riisi. 1. Kaavio nykyisestä kytkentäprosessista

Yksi kytkentäjakson hetkistä on esitetty kuvassa. 1, b. Kytkettävä piiri osoittautuu oikosulkuksi keruulevyistä ja harjasta. Koska kommutointijakson aikana silmukassa 2-3 virran suunta muuttuu, tämä tarkoittaa, että silmukan läpi kulkee vaihtovirta, joka muodostaa vaihtomagneettivuon.

Jälkimmäinen indusoi e. Kytketyssä silmukassa. jne. v. itseinduktio eL tai reaktiivinen e. jne. v. Lenzin periaatteen mukaan mm. jne. c. itseinduktio pyrkii pitämään virran johdossa samassa suunnassa. Siksi eL:n suunta osuu yhteen silmukan virran suunnan kanssa ennen kytkentää.

vaikutuksen alaisena mm. c. itseinduktio oikosulkussa 2-3, suuri lisävirta id kulkee, koska silmukan vastus on pieni. Harjan kosketuspisteessä vasemman levyn kanssa id-virta suunnataan ankkurivirtaa vastaan, ja harjan kosketuspisteessä oikean levyn kanssa näiden virtojen suunta on sama.

Mitä lähempänä kytkentäjakson loppua, sitä pienempi on harjan kosketuspinta oikeaan levyyn ja sitä suurempi on virrantiheys. Kytkentäjakson lopussa harjan kosketus oikeanpuoleiseen levyyn katkeaa ja syntyy sähkökaari.Mitä suurempi nykyinen ID, sitä tehokkaampi kaari.

Jos harjat sijaitsevat geometrisella nollalla, niin kytketyssä piirissä ankkurin magneettivuo indusoi mm. jne. v. kierto hebr. Kuvassa Kuvassa 2 on esitetty suurennetussa mittakaavassa geometrisella nollalla sijaitsevat kytkentäsilmukan johtimet ja e:n suunta. jne. c. generaattorin itseinduktanssi eL, joka on sama kuin tämän johdon ankkurivirran suunta ennen kytkentää.

Heb:n suunta määräytyy oikean käden säännön mukaan ja se on aina sama kuin eL:n suunta. Tämän seurauksena id kasvaa entisestään. Syntyvä sähkökaari harjan ja keruulevyn välillä voi tuhota keräimen pinnan, jolloin harjan ja keruulaitteen välinen kosketus on huono.

Riisi. 2. Sähkömotorisen voiman suunta kommutointisilmukassa

Kytkentäolosuhteiden parantamiseksi harjat siirretään fyysiseen neutraalisuuteen. Kun harjat sijaitsevat fyysisellä nollalla, mukana toimitettu kela ei kulje ulkoisen magneettivuon ja esim. jne. v. pyörimistä ei aiheudu. Jos siirrät siveltimiä fyysisen neutraalisuuden ulkopuolelle, kuten kuvassa 3, niin kytkentäsilmukassa tuloksena oleva magneettivuo indusoi mm. jne. ek:llä, jonka suunta on päinvastainen kuin e:n suunta. jne. v. itseinduktio eL.

Tällä tavalla ei vain e. Se korvataan. jne. v. kierto, mutta myös e. jne. v. itseinduktio (osittain tai kokonaan). Kuten aiemmin mainittiin, fyysisen neutraalin leikkauskulma muuttuu koko ajan, ja siksi harjat asennetaan yleensä sivuun jossain keskimääräisessä kulmassa siihen nähden.

e. jne. kanssamukana tulevassa silmukassa johtaa virran id:n pienenemiseen ja harjan ja keruulevyn välisen sähköpurkauksen heikkenemiseen.

Kytkentäolosuhteita voidaan parantaa asentamalla lisäpylväitä (Ndp ja Sdn kuvassa 4). Lisäpylväs sijaitsee geometrisen neutraalin varrella. Generaattorien osalta samanniminen lisäpylväs sijaitsee pääpylvään takana ankkurin pyörimissuunnassa ja moottorissa - päinvastoin. Lisänapojen käämit on kytketty sarjaan ankkurikäämin kanssa siten, että niiden muodostama vuo Fdp suuntautuu ankkurivuon Fya.

Riisi. 3. Sähkömotorisen voiman suunta kytkentäsilmukassa, kun harjat siirretään fyysisen nollan ulkopuolelle

Riisi. 4. Lisänapojen käämien kytkentäkaavio

Koska molemmat vuot syntyvät yhdellä virralla (ankkurivirta), on mahdollista valita lisänapojen käämityksen kierrosluku sekä niiden ja ankkurin välinen ilmarako siten, että vuot ovat arvoltaan samat jokaisessa ankkurissa nykyinen. Apunapavuo kompensoi aina ankkurivuon ja siten e. jne. v. kytketyssä silmukassa ei ole kiertoa.

Lisänavat on yleensä tehty siten, että niiden vuo indusoi e:n kytkentäpiirissä. d. s on yhtä suuri kuin summa eL + Heb. Silloin kun harja irtoaa oikeanpuoleisesta keruulevystä (katso kuva 1, c), valokaari ei synny.

Teolliset tasavirtakoneet, joiden teho on vähintään 1 kW, on varustettu lisäpylväillä.