Степень 1 — отсутствие искр (темная коммутация).

Степень 1¹/₄ — слабое точечное искрение под небольшой частью щетки. В этих случаях нет почернения коллектора и нагара на щетках.

Рис. 8-18. Распределение токов при замедленной коммутации.

Степень I¹/₂ — слабое искрение под большой частью щетки. При этом появляются следы почернения на коллекторе, легко устраняемые протиранием поверхности коллектора тряпкой, смоченной в бензине, а также следы нагара на щетках.

Для улучшения коммутации принимается ряд мер. Чтобы уменьшить ток i_s, переходное сопротивление делают большим, применяя графитные щетки в машинах нормального типа и угольно-графитные или электрографитированные—в тяговых, крановых машинах и двигателях прокатных станов. В низковольтных машинах (автотракторные, электролизные и др.) применяют медно-графитные щетки. Щетки подбираются опытным путем на испытательном стенде завода и поэтому заменять изношенную щетку можно только щеткой той же марки.

Радикальной мерой улучшения коммутации является применение дополнительных полюсов (рис. 8-19). При этом уничтожается э. д. с. самоиндукции, а значит и дополнительный ток i_s. Они располагаются на геометрической нейтрали и в случае работы машины генератором чередуются с главными полюсами в направлении вращения якоря, как указано на рис. 8-19 а. Действие их включается в следующем. Когда секция, попадая на геометрическую нейтраль, замыкается щеткой накоротко, э. д. с. машины Е в убывающий ток секции i_c (pиc. 8-I7, б) имеют одно направление. Электродвижущая сила самоиндукции поддерживает убывающий ток, а значит направлена так же. как э. д. с. Е. Поэтому, для компенсации е_s в секции должна дополнительно наводиться э. д. с. коммутации 

Рис. 8-19. Дополнительные полюсы.

При работе машины двигателем, при том же направлении тока в якоре и той же полярности главных полюсов направление вращения якоря будет обратным и э. д. с. Е встречна току. Следовательно, э. д. с. е_к должна совпадать с э. д. с. Е (рис. 8-19, б) и чередование полюсов для этого случая будет NnSs.

Для того чтобы компенсация э. д. с. самоиндукции происходила автоматически, при всех нагрузках, обмотка дополнительных полюсов соединяется последовательно с обмоткой якоря (рис. 8-19, 

При эксплуатации машин постоянного тока необходимо считаться с возможностью возникновения «кругового огня по коллектору», который приводит к тяжелой аварии машины. Сущность явления в следующем.

Если магнитная индукция в воздушном зазоре В_؏ постоянна, то, разделив напряжение машины на число коллекторных пластин, лежащих между двумя разноименными щетками, находят среднее напряжение между двумя лежащими рядом коллекторными пластинами (U_ср) или, что то же, напряжение, создаваемое одной секцией (рис. 8-9). Это напряжение должно быть меньше того, которое способно поддержать электрическую дугу между пластинами, если она по каким-либо причинам возникнет.

Практически напряжение между некоторыми пластинами оказывается выше, чем U_ср, особенно благодаря поперечной реакции якоря, увеличивающей индукцию под краем полюса на 30—50%. Тогда в секции, а значит и между коллекторными пластинами, к которым она припаяна, получается повышенное напряжение. Это особенно наблюдается у мощных машин, работающих с большой толчкообразной перегрузкой.

При перегрузке под сбегающим краем щетки образуется сильное искрение, ионизирующее воздух вокруг коллектора. Если напряжение между двумя коллекторными пластинами способно поддержать электрическую дугу, то она возникает, растягивается по коллекторным пластинам, может перекрыть разноименные щетки и переброситься на корпус машины. Против этого явления в машинах постоянного тока принимаются специальные конструктивные меры.

Статья на тему Коммутация тока

znaesh-kak.com

Коммутация электрических цепей

Среди всех понятий электротехники одно из ведущих мест занимает коммутация электрических цепей. Это понятие используется во многих областях и стоит более подробно рассмотреть, что же это такое?

Понятие коммутации

Коммутацией электрических цепей называются разнообразные переключения, производимые во всевозможных электрических соединениях, а также в кабелях, проводах, трансформаторах, машинах, различных приборах и аппаратах, которые, так или иначе генерируют, распределяют и потребляют электроэнергию.

Как правило, коммутацию сопровождают переходные процессы, возникающие в результате того, что токи и напряжение очень быстро перераспределяются в ветвях электрических цепей.

Режимы электрических цепей

Переход цепи из одного режима в другой, является переходным динамическим процессом. В то время, как при стационарном установившемся режиме, токи и напряжения в цепях постоянного тока остаются неизменными по времени, при переменном токе временные функции периодически изменяются. Установленные режимы при любых параметрах полностью зависят исключительно от источника энергии. Поэтому, каждый источник энергии, постоянный или переменный, создают соответствующий ток. Причем, частота переменного тока полностью совпадает с частотой источника электрической энергии.

Возникновение переходных процессов происходит, когда каким-либо образом изменяются режимы в электрических цепях. Это может быть отключение или подключение цепей, изменения нагрузок, возникновение различных аварийных ситуаций. Все эти переключения и называются коммутацией. С физической точки зрения все процессы перехода энергетических состояний соответствуют режиму до коммутации и после коммутации.

Продолжительность переходных процессов

Длительность процессов очень короткая – вплоть до миллиардных долей секунды. В очень редких случаях, эти процессы, при необходимости, могут составлять до нескольких десятков секунд. Переходные процессы постоянно изучаются, поскольку именно с их помощью производится коммутация электрических цепей.

Работа очень многих устройств, особенно в промышленной электронике, базируется на переходных процессах. Например, продукция электрической нагревательной печи полностью зависит от того, как протекает переходный процесс. Чрезмерно быстрый или очень медленный нагрев могут нарушить технологию и привести к выпуску бракованной продукции.

В общих случаях, процессы электроцепей возникают при наличии в них индуктивных и емкостных элементов, способных осуществлять накопление или отдачу энергии магнитных или электрических полей. В момент начала процесса, между всеми элементами цепи и внешними источниками энергии, начинается процесс перераспределения электроэнергии. Частично, энергия безвозвратно преобразуется в другие виды энергии.

electric-220.ru

Что такое коммутация

Коммутация электрических цепей является одним из главных элементов электротехники. Под данным понятием подразумевают переключения, которые производятся в электрических соединениях, машинах, кабелях, трансформаторах, аппаратах и приборах, генерирующих, потребляющих и распределяющих электроэнергию.

Коммутационные аппараты, приобрести которые можно, зайдя по ссылке priborpostavka.ru/knopka-kme-4511, последовательно переключают электрические цепи, замыкают и размыкают их.

Виды

Существует два типа таких устройств:

1. Контактные, в которых коммутация происходит путем перемещения контактов по отношению между собой;

2. Бесконтактные – никаких перемещений деталей не происходит.

К коммуникационным аппаратам относятся:

• автоматический механический выключатель, включающий, проводящий и выключающий токи, если цепь находится в нормальном состоянии. В случае аварии (замыкания), он ток выключит сам ;
• контактор служит для повторной коммуникации цепей, по которым проходит высокоиндуктивный ток;
• так называемое УЗО, то есть устройство защитного выключения размыкает контакты в случае превышения током определенного значения. В его функции входит защита живых существ от поражения их током и имущества от пожаров;

• кнопка-выключатель производит оперативную операцию откл/вкл.;
• разъединитель тоже включает или отключает определенные участки электрических установок, находящиеся под напряжением в отсутствии нагрузки. Благодаря ему обслуживающий персонал точно знает, что части установки обесточены и с ними можно работать;
• реле тепловые, механические и электрические предназначены для коммутации участков электрической цепи или ее всей в целом при изменении определенных показателей на входе;
• выключатели нагрузки – это разъединители с тремя полюсами гасящие дугу при отключении перегрузки.

Параметры коммутационных аппаратов

У этих изделий существуют свои показатели, по которым их подбирают для эксплуатации. Это собственное и полное время отключения и включения и т.п.

Также обращается внимание на ток вкл/откл, а также устойчивость при прохождении сквозных токов. Много значат и показатели износостойкости – коммутационной и механической и т.д.

Коммутационные аппараты позволяют повысить технический уровень производства, развивать уровень автоматизации ускоренными темпами.

Смотрите также:

Виды электроснабжения http://euroelectrica.ru/vidyi-elektrosnabzheniya/.

Интересное по теме: Что такое преобразователь частоты

Советы в статье «Чем заменить лампу в проекторе» здесь.

Видеоинструкция по замене коммутатора вам в помощь:

По материалам: http://priborpostavka.ru/item/knopka-kme-4511

euroelectrica.ru

Коммутация нагрузок переменного тока / Силовая электроника / Сообщество EasyElectronics.ru

Речь пойдёт о коммутации нагрузок переменного тока.

На просторах интернета находятся сотни вариантов управления ТЭНами и лампочками через симистор.
Вот типовое решение.

Но симистор имеет несколько важных недостатков:
— Он может сам включится.
— Он не подходит для коммутации мощных нагрузок.

По опыту работы если в качестве С2 использовать CL21(CBB21) 0.01uF 630V», Китай» их будет часто пробивать, что приводит к замыканию цепи управления.
Вот как это западло выглядит на сайте всем известного магазина:

Вот как такой конденсатор может выглядеть в готовом изделии.

На данной схеме резистор R4 не установлен, вся цепь кроме С2 живая. Такой пробой не единичный случай, это просто самый наглядный. Экономить на конденсаторах не выгодно потому как нагрузка разная бывает, может быть и опасно такое включение.

Помимо симисторов существует ещё один вариант.

И это контакторы, которыми можно управлять как раз этими самыми симисторами.
Это как реле, но большое. На рисунке представлен один из самых часто распространнёных и маленьких экземпляров.

Однако, речь дальше пойдёт о тиристорах.

Я не буду приводить здесь теорию про тиристоры, желающие могут почитать здесь.

Основные отличия от симисторов:
— Больший коммутируемый ток (хотя в СССР выпускались симисторы — монстры).
— Большая надёжность коммутации.

Основные отличия от контакторов:
— Меньшие габариты и вес.
— Большая скорость коммутации.

Они выпускаются как в виде отдельных тиристоров:

Обычно они устанавливаются парами на теплоотвод. Выглядит это в железе обычно как-то так:

Так и в виде модулей, состоящих из двух тиристоров в одном корпусе:

В живую они обычно выглядят как блок, установленный на теплоотвод:

Основным отличием от симистора сдрайвером будет необходимость включать тиристоры в каждом полупериоде.
Из всей теории я приведу следующий рисунок:

На нём изображены коммутируемое напряжение (U), коммутируемый ток (i) и импульсы включения тиристоров (iупр.).

Как видно из графика коммутация производится при ноле тока, а не напряжения, что принципиально важно.
Существует множество способов включения тиристоров. Но основным на сегодня является включение тиристора двуполярными импульсами, при этом частота импульсов должна быть больше сетевой. Таким образом когда мы подаём команду включения тиристорам, они включатся во время ближайшего, подходящего импульса. А поскольку частота импульсов большая то включение произойдёт практически мгновенно. И если ток через тиристор меньше тока удержания, то каждый следующий импульс будет снова открывать тиристор, что при большой частоте импульсов не будет заметно для питаемой нагрузки.
Отключение тиристоров происходит при снижении коммутируемого тока ниже тока удержания. Что при пропадании импульсов управления приведёт к скорейшему закрытию тиристора при переходе тока через ноль в конце полупериода.

Схема управление тиристорами похожа на такую:

Во вложении более крупная картинка и схема.

На микросхемах CD4069 и CD4013 собран генератор управляющих импульсов.
В точках А и В получаются вот такие сигналы (осторожно модель)

Этот генератор может быть общим для достаточно большого числа каналов управления. Его всегда можно заменить 2 выводами микроконтроллера, но разумнее микроконтроллер разместить на отдельной плате.

Создание каналов управления производится копирование всего куска поле точек А и В.
Трансформатор Т1 используется в первую очередь как гальваническая развязка. К тому на каком магнитопроводе он будет намотан требования очень расплывчатые.

Всё что идет до VT1 рекомендуется делать на отдельной плате управления. Соединение плат лучше выполнять между VT1 и R10. В случае использования модульных тиристоров в точках обозначенных + и — подпаиваются проводники с наконечниками, при этом цвет проводников + и — должен быть различным иначе очень легко запутаться.

Предохранитель FU1 нужен для обрыва цепи в случае пробоя тиристоров или неправильной их коммутации.

В случае перенапряжений обычно выбивает VD1-VD4 и резисторы на высокой стороне. R11 должен быть в корпусе 2512, остальное допустимо применять в корпусе 1206. Резистор R15 должен быть огнестойкий (серенькие такие). Конденсаторы 1206 все кроме С10.

Вот как-то так. Про цепи измерения и питания будет отдельно ибо мне влом.

we.easyelectronics.ru

Коммутация электрических цепей — это… Что такое Коммутация электрических цепей?

Коммутация электрических цепей

Коммутация электрических цепей, различного рода переключение электрических соединений проводов, кабелей, машин, трансформаторов, аппаратов и приборов, производимые в установках, генерирующих, распределяющих и потребляющих электрическую энергию. К. называют также перемену направления тока в цепи (перемену полюсов). К., как правило, сопровождается переходными процессами, возникающими вследствие быстрого перераспределения токов и напряжений в ветвях электрической цепи.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

• Коммутация (экономич.)
• Коммюнике

Смотреть что такое «Коммутация электрических цепей» в других словарях:

• КОММУТАЦИЯ (электрических цепей) — КОММУТАЦИЯ электрических цепей, процесс переключения электрических соединений в устройствах автоматики, электроэнергетики, электросвязи и т. д. Как правило, сопровождается переходными процессами, возникающими вследствие перераспределения токов и… …   Энциклопедический словарь

• КОММУТАЦИЯ — электрических цепей процесс переключения электрических соединений в устройствах автоматики, электроэнергетики, электросвязи и т. д. Как правило, сопровождается переходными процессами, возникающими вследствие перераспределения токов и напряжений …   Большой Энциклопедический словарь

• КОММУТАЦИЯ — Взаимное сообщение, движение двух тел, ударяющихся друг о друга. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. коммутация I. (лат. commutatio изменение, перемена) 1) эл. совокупность операций, связанных с… …   Словарь иностранных слов русского языка

• коммутация — и; ж. [от лат. commutatio изменение, перемена] 1. Электр. Изменение соединений в электрических цепях (включение, отключение и переключение их отдельных частей), выполняемое при помощи специальной аппаратуры. 2. Техн. Система электрических… …   Энциклопедический словарь

• Коммутация — I Коммутация (от лат. commutatio перемена)         замена барщинных повинностей и натуральных оброков феодально эксплуатируемых крестьян денежной рентой, происходившая в результате и по мере проникновения товарно денежных отношений в феодальную… …   Большая советская энциклопедия

• Коммутация — Общие понятия 1. Коммутация По ГОСТ 18311 72 Источник: ГОСТ 23150 78: Коммутация каналов и коммутация сообщений в телеграфной связи. Термины и определения …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• ГОСТ Р 50030.5.1-2005: Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 5. Аппараты и коммутационные элементы цепей управления. Глава 1. Электромеханические аппараты для цепей управления — Терминология ГОСТ Р 50030.5.1 2005: Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 5. Аппараты и коммутационные элементы цепей управления. Глава 1. Электромеханические аппараты для цепей управления оригинал документа: (обязательное)… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• бесконтактная аппаратура — электротехнические и электронные устройства, в которых коммутация электрических цепей (их замыкание, размыкание, переключение), а также преобразование тока или напряжения осуществляются без механического разрыва цепей. * * * БЕСКОНТАКТНАЯ… …   Энциклопедический словарь

• БЕСКОНТАКТНАЯ АППАРАТУРА — электротехнические и электронные устройства, в которых коммутация электрических цепей (их замыкание, размыкание, переключение), а также преобразование тока или напряжения осуществляются без механического разрыва цепей …   Большой Энциклопедический словарь

• устройство — 2.5 устройство: Элемент или блок элементов, который выполняет одну или более функцию. Источник: ГОСТ Р 52388 2005: Мототранспортны …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

dic.academic.ru

13.8. Коммутация в машинах постоянного тока

Искрообразование под щетками ведет к быстрому разрушению коллектора. Причины искрообразования могут быть механическими и электрическими. Механическая причина искрения — это ухудшение контакта между коллектором и щетками, что может быть следствием неровности коллектора, дрожания щеток и т.п., а неудовлетворительная коммутация — электрическая причина искрения.

Коммутацией в электрических машинах называется вся совокупность явлений при изменении направления тока в секциях обмотки якоря во время замыкания щетками этих секций накоротко. В то время как пластины коллектора, к которым присоединены концы секций, замкнуты щеткой накоротко, секция переходит из одной параллельной ветви обмотки в другую. Сущность процесса коммутации поясним на простейшем примере петлевой обмотки якоря (рис. 13.20). Время, в течение которого секция обмотки вращающегося якоря замкнута щеткой накоротко, называется периодом коммутации Т. За это время ток в секции должен измениться от значения +I (рис. 13.20, а) до значения –I (рис. 13.20, в), т.е. на 2I. Чем быстрее вращается якорь и чем меньше ширина щетки b_щ, тем меньше период коммутации:

t = b_щ/n_к, (13.3)

где n_к — окружная скорость коллектора.

Если бы в коммутируемой секции не индуктировалась никакая ЭДС, то ход процесса коммутации тока в секции определялся бы только соотношениями переходных сопротивлений контактов щетки с двумя пластинами коллектора. Одна из этих пластин постепенно уходит из-под щетки, а вторая входит под щетку. Для упрощения рассуждений будем считать, что ширина щетки не больше ширины одной коллекторной пластины, и пренебрежем небольшими по сравнению с переходным сопротивлением r_щ контакта щетки и коллектора сопротивлениями проводов, соединяющих обмотку якоря с коллектором, и самой секции.

Во время коммутации щетка касается сразу двух пластин коллектора и образует с ними два переходных сопротивления, обратно пропорциональных соответствующим площадям контактов. Следовательно, переходное сопротивление контакта с пластиной, уходящей из-под щетки, возрастает, т. е.

r₁ = r_щT/(T – t), а с пластиной, набегающей на щетку, уменьшается:

r₂ = r_щT/ t,

где t — время от начала коммутации.

Ток I щетки должен распределиться между двумя пластинами коллектора обратно пропорционально их переходным сопротивлениям:

i₁/i₂ = r₁/r₂ = (T – t)/t.

Согласно первому закону Кирхгофа ток коммутируемой секции (рис. 13.20,б)

i = i₁ — I,

а ток внешней цепи во время коммутации складывается из токов в двух переходных контактах щетки:

2I = i₁ + i₂, следовательно,

2I = i₁T/(T – t) или i₁ = 2I(T – t)/T, а ток в коммутируемой секции

i = 2I(T – t)/(T – I) = I(T – 2t)/T.

В начале коммутации при t = 0 этот ток i = I, а в конце коммутации при t = Т он будет i = –I.

Ток I (рис. 13.20) — это ток одной параллельной ветви обмотки якоря. В общем случае при 2a параллельных ветвях ток якоря I_я = 2aI. Следовательно, ток в коммутируемой секции

(13.4)

т. е. изменяется во время коммутации линейно (рис. 13.21, а). Такая коммутация называется прямолинейной. В этом идеальном случае плотность тока под всей щеткой одинакова и неизменна во все время коммутации, благодаря чему отсутствуют коммутационные причины искрения.

Здесь был рассмотрен простейший случай с шириной щетки b_щ не больше ширины коллекторной пластины. В действительности щетка всегда перекрывает несколько коллекторных пластин, но это обстоятельство не изменяет линейный характер процесса коммутации при отсутствии в коммутируемой секции индуктированных ЭДС.

Однако в реальных условиях неизбежно возникновение ЭДС самоиндукции в коммутируемой секции; витки секции лежат в пазах ферромагнитного тела — сердечника якоря, следовательно, секция обладает заметной индуктивностью L и изменение тока при коммутации должно индуктировать в секции некоторую ЭДС самоиндукции е_L. К этой ЭДС добавляется еще ЭДС взаимной индукции е_M, индуктируемая изменениями тока в соседних секциях, коммутируемых одновременно. Обе ЭДС согласно принципу Ленца противодействуют изменению тока в секции, задерживают это изменение. Результирующую ЭДС, индуктируемую изменениями тока, принято называть реактивной ЭДС:

e_р = e_L + e_M.

Ее можно выразить как ЭДС самоиндукции [см. (2.2)] через некоторую индуктивность секции L_с и изменение тока во времени:

e_р = –L_сdi/dt.

Реактивная ЭДС задерживает изменение тока (рис. 13.21, б) и делает коммутацию замедленной в течение большей части периода, но к концу периода, когда уходящая пластина выйдет из-под щетки, ток в секции должен принудительно принять значение –I_я/2a. Следовательно, в конце неизбежно ускоренное изменение тока в секции, что вызывает увеличение реактивной ЭДС. Одновременно плотность тока под щеткой становится неравномерной. Она сильно возрастает у края пластины, которая выходит из-под щетки, а это может вызвать сильное нагревание края щетки и края пластины коллектора. Обе эти причины могут обусловить искрение — возникновение миниатюрных электрических дуг под щеткой со стороны уходящей пластины коллектора.

Для того чтобы уничтожить или хотя бы ослабить вредное действие реактивной ЭДС, необходимо противопоставить ей вторую индуктируемую ЭДС, называемую коммутирующей ЭДС e_к. Таким образом, условие идеальной коммутации:

e_р = –e_к = 0.

Коммутирующая ЭДС создается движением витков коммутируемой секции во внешнем магнитном поле, причем в большинстве случаев e_к индуктируется магнитным полем дополнительных полюсов машины

F_д.п, т.е.

eк = –w_сdF_д.п/dt.

При изменениях нагрузки машины изменяется и реактивная ЭДС, пропорциональная току якоря, но одновременно в такой же мере изменяется и коммутирующая ЭДС, так как обмотка дополнительных полюсов соединена последовательно с якорем. Таким образом, при изменениях нагрузки не нарушается взаимная компенсация ЭДС e_р и e_к.

Усилив надлежащим образом поле дополнительных полюсов путем увеличения числа витков их обмотки, можно сделать e_р > e_к, что обусло-вит ускоренную коммутацию. Она осуществляется в машинах, предназначенных для особо тяжелых условий работы, например при частом реверсировании.

В машинах малой мощности для создания коммутирующего магнитного поля вместо дополнительных полюсов применяется сдвиг щеток с геометрической нейтрали. При таком сдвиге в коммутируемой секции ЭДС е индуктируется главным магнитным полем, причем в генераторе щетки должны быть сдвинуты по направлению вращения якоря, а в двигателе — против направления вращения (см. рис. 13.15, в).

Особо опасный случай неблагоприятной коммутации представляет собой круговой огонь по коллектору. Это мощная электрическая дуга, замыкающаяся непосредственно по коллектору или даже перекидывающаяся на станину машины, так что машина может тяжело пострадать. Круговой огонь возникает при резком изменении тока в коммутируемой секции обмотки якоря, что вызывает увеличение реактивной ЭДС, а последняя создает мощную дугу между щеткой и краем уходящей пластины. Эта дуга не гаснет и растягивается вследствие вращения коллектора; в результате непосредственно на коллекторе машины возникает короткое замыкание, разрушающее коллектор и щетки.

studfiles.net

2. Коммутация в машинАх постоянного тока

2.1 Причины, вызывающие искрение на коллекторе

При работе машины постоянного тока щетки и коллектор образуют скользящий контакт. Площадь контакта щетки выбирают по значению рабочего тока машины, приходящегося на одну щетку, в соответствии с допустимой плотностью тока для выбранной марки щеток. Если по какой-то причине щетка прилегает к коллектору не всей поверхностью, то возникают чрезмерные местные плотности тока, приводящие к искрению на коллекторе.

Причины, вызывающие искрение на коллекторе, разделяют на механические, потенциальные и коммутационные.

Механические причины искрения — слабое давление щеток на коллектор, биение коллектора, его эллиптичность или негладкая поверхность, загрязнение поверхности коллектора, выступание миканитовой изоляции над медными пластинами, неплотное закрепление траверсы, пальцев или щеткодержателей, а также другие причины, вызывающие нарушение электрического контакта между щеткой и коллектором.

Потенциальныепричины искрения появляются при возникновении напряжения между смежными коллекторными пластинами, превышающего допустимое значение. В этом случае искрение наиболее опасно, так как оно обычно сопровождается появлением на коллекторе электрических дуг.

Коммутационныепричины искрения создаются физическими процессами, происходящими в машине при переходе секций обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую.

Иногда искрение вызывается целым комплексом причин. Выяснение причин искрения следует начинать с механических, так как их обнаруживают осмотром коллектора и щеточного устройства. Труднее обнаружить и устранить коммутационные причины искрения.

При выпуске готовой машины с завода в ней настраивают темнуюкоммутацию, исключающую какое-либо искрение. Однако в процессе эксплуатации машины, по мере износа коллектора и щеток, возможно появление искрения. В некоторых случаях оно может быть значительным и опасным, тогда машину необходимо остановить для выяснения и устранения причин искрения Однако небольшое искрение в машинах общего назначения обычно допустимо.

Согласно ГОСТу, искрение на коллекторе оценивается степенью искрения (классом коммутации) под сбегающим краем щетки.

Степень 1— искрения нет (темная коммутация).

Степень 1-слабое искрение под небольшой частью щетки, не вызывающее почернения коллектора и появления нагара на щетках.

Степень 1— слабое искрение под большей частью щетки, приводящее к появлению следов почернения на коллекторе, легко устраняемого протиранием поверхности коллектора бензином, и следов нагара на щетках.

Степень 2— искрение под всем краем щетки. Допускается только при кратковременных толчках нагрузки и при перегрузке. Приводит к появлению следов почернения на коллекторе, не устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином, а также следов нагара на щетках.

Степень 3— значительное искрение под всем краем щетки с появлением крупных вылетающих искр, приводящее к значительному почернению коллектора, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также к подгару и разрушению щеток. Допускается только для моментов прямого (безреостатного) включения или реверсирования машин, если при этом коллектор и щетки остаются в состоянии, пригодном для дальнейшей работы.

Если допустимая степень искрения в паспорте электрической машины не указана, то при номинальной нагрузке она не должна превышать 1.

При вращении якоря машины постоянного тока коллекторные пластины поочередно вступают в соприкосновение со щетками. При этом переход щетки с одной пластины (сбегающей) на другую (набегающую) сопровождается переключением секции обмотки из одной параллельной ветви в другую и изменением, как значения, так и направления тока в этой секции. Процесс переключения секции из одной параллельной ветви в другую и сопровождающие его явления называются коммутацией.

Секция, в которой происходит коммутация, называется коммутирующей, а продолжительность процесса коммутации —периодом коммутации:

где bщ— ширина щетки;

К— число коллекторных пластин;

n -частота вращения якоря, об/мин;

bк— расстояние между серединами соседних коллекторных пластин (коллекторное деление).

Сложность процессов коммутации не позволяет рассмотреть коммутацию в общем виде. Поэтому для получения аналитических и графических зависимостей, поясняющих коммутацию, допускают, что ширина щетки равна коллекторному делению; щетки расположены на геометрической нейтрали; электрическое сопротивление коммутирующей секции и мест ее присоединения к коллектору по сравнению с сопротивлением переходного контакта «щетка- коллектор» пренебрежимо мало (обычно такое соотношение указанных сопротивлений соответствует действительности).

В начальный момент коммутации (рис. 27.1, а) контактная поверхность щетки касается только пластины 1, а коммутирующая секция относится к левой параллельной ветви обмотки и ток в ней равен i_a. Затем пластина 1 постепенно сбегает со щетки и на смену ей набегает пластина 2. В результате коммутирующая секция оказывается замкнутой щеткой и ток в ней постепенно уменьшается. В середине процесса коммутации (t -= 0,5 Тк) контактная поверхность щетки равномерно перекрывает обе коллекторные пластины (рис. 27.1, б). В конце коммутации (t = Tк) щетка полностью переходит на пластину 2 и теряет контакт с пластиной 1 (рис. 27.1, в), а ток в коммутирующей секции становится равным — i_a, т.е. по значению таким же, что и в начале коммутации, а по направлению — противоположным. При этом коммутирующая секция оказалась в правой параллельной ветви обмотки.

Рис. 27.1. Переход коммутирующей секции из одной параллельной ветви в другую

studfiles.net