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Commutazione in DC Machine

Le correnti indotte nei conduttori di armatura di un generatore DC sono di natura alternata. Il passaggio da una corrente alternata generata alla corrente continua applicata implica il processo di Commutazione. Quando i conduttori dell'armatura sono sotto il polo nord, la corrente che viene indotta scorre in una direzione. La corrente scorre nella direzione opposta quando sono sotto il polo sud.

Come il conduttore passa attraverso l'influenza diil polo nord ed entra nel polo sud, la corrente in essi è invertita. L'inversione della corrente avviene lungo l'MNA o l'asse del pennello. Quando la campata della spazzola ha due segmenti di commutatore, l'elemento di avvolgimento collegato a tali segmenti è cortocircuitato.

Il termine Commutazione significa il cambiamento che avviene in un avvolgimentoelemento durante il periodo di un corto circuito da un pennello. Cerchiamo di capire la commutazione più chiaramente considerando un semplice avvolgimento ad anello mostrato di seguito nella figura A.

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Nella posizione mostrata nella figura A, la corrente I che scorre verso il pennello dal lato sinistro passa attorno alla bobina in senso orario. Considerare ora l'altra figura B mostrata sotto.

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Nella figura sopra, la posizione della bobinamostra che la stessa quantità di corrente è trasportata da tutte le bobine e anche la direzione della corrente è simile, ma la bobina è troppo cortocircuitata dal pennello.

Nella figura C mostrata sotto il pennello facontatto con le barre aeb, quindi cortocircuitare la bobina 1. La corrente è ancora I dal lato sinistro e I dal lato destro. Si vede che queste due correnti possono raggiungere la spazzola senza passare attraverso la bobina 1.

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Nella figura D mostrata sotto, la barra (b) ha appenalasciato il pennello, e il cortocircuito della bobina si è concluso. Ora è necessario che la corrente raggiunga il pennello dal lato destro in senso antiorario.

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Da tutta la discussione di cui sopra, si è visto chedurante il periodo di cortocircuito di una bobina di indotto da una spazzola, la corrente nella bobina deve essere invertita e portata al valore massimo nella direzione invertita. Il tempo del cortocircuito è chiamato il periodo di commutazione.

La figura mostrata di seguito mostra la corrente inla bobina cortocircuitata varia durante il breve intervallo del cortocircuito. La curva b mostra che la corrente cambia da + I a -I linearmente nel periodo di commutazione. Tale commutazione è chiamata Commutazione ideale o Commutazione in linea retta.

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Se la corrente attraverso la bobina 1 non ha raggiuntoil suo valore massimo nella posizione in figura D, quindi, poiché la bobina 2 porta corrente completa, la differenza tra le correnti attraverso gli elementi 2 e 1 deve passare dalla barra del commutatore alla spazzola sotto forma di scintilla. Quindi, la causa della scintilla al commutatore è il fallimento della corrente negli elementi cortocircuitati per raggiungere il valore completo nella direzione inversa entro la fine del cortocircuito. Questo è noto come sotto commutazione o commutazione ritardata.

La curva della corrente contro il tempo in questo casoè mostrato nella figura E dalla curva A. Nella curva di commutazione B ideale, la corrente delle bobine di commutazione cambia linearmente da + I a -I durante il periodo di commutazione.

Nella pratica attuale, la corrente nelbobina cortocircuitata dopo il periodo di commutazione non raggiunge il suo valore massimo. Ciò è dovuto al fatto che la bobina cortocircuitata offre autoinduttanza oltre alla resistenza. Il tasso di variazione della corrente è così alto che l'autoinduttanza della bobina crea un EMF posteriore, che si oppone all'inversione.

Poiché la corrente nella bobina deve cambiare da + I a -I, la variazione totale è 2I. Se tc è il tempo del cortocircuito e L è ilinduttanza della bobina (= autoinduttanza della bobina cortocircuitata + mutua induttanza delle bobine vicine), quindi il valore medio della tensione autoindotta è

commutazione-eq

Questo è chiamato il tensione di reattanza.

La grande tensione che appare tra il commutatorei segmenti ai quali è collegata la bobina provoca scintille alle spazzole della macchina. La scintilla del commutatore è molto dannosa e danneggerà sia la superficie del commutatore che le spazzole. Il suo effetto è cumulativo e ciò può portare a un cortocircuito della macchina con un arco attorno al commutatore dal pennello al pennello.

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