Comutarea în DC Machine

Curenții indus în conductoarele de armatură ale unui generator de curent alternativ sunt alternate în natură. Schimbarea de la un curent alternativ generat la curentul direct aplicat presupune procesul de Comutare. Când conductorii armăturii se află sub polul nord, curentul care este indus curge într-o direcție. Curentul curge în direcția opusă când se află sub polul sudic.

Deoarece dirijorul trece prin influența luipolul nord și intră în polul sudic, curentul din ele este inversat. Inversarea curentului are loc de-a lungul axei MNA sau a periei. Atunci când porțiunea de perie are două segmente de comutator, elementul de înfășurare conectat la acele segmente este scurtcircuitat.

Termenul Comutare înseamnă schimbarea care are loc într-o înfășurareelement în timpul perioadei de scurtcircuit printr-o perie. Să înțelegem mai bine comutația luând în considerare o înfășurare simplă a inelului prezentată mai jos în figura A.

În poziția prezentată în figura A, curentul care curge spre peria din partea stângă trece în jurul bobinei în direcția acelor de ceasornic. Acum, luați în considerare cealaltă figură B prezentată mai jos.

În figura de mai sus, poziția bobineiarată că aceeași cantitate de curent este purtată de toate bobinele, iar direcția curentului este de asemenea similară, dar bobina este prea scurt-circuitată de perie.

În figura C prezentată mai jos, peria facecontactul cu barele a și b, prin urmare bobina de scurtcircuit 1. Curentul este încă I din partea stângă și eu din partea dreaptă. Se vede că acești doi curenți pot ajunge la perie fără a trece prin bobină 1.

În figura D prezentată mai jos, bara (b) are doara părăsit peria, iar scurtcircuitul bobinei sa încheiat. Acum este necesar ca curentul să atingă peria din partea dreaptă în sens invers acelor de ceasornic.

Din toate discuțiile de mai sus, se vede acest lucruîn timpul perioadei de scurtcircuit a unei bobine de armătură de către o perie, curentul în bobină trebuie să fie inversat și, de asemenea, să fie adus la valoarea sa completă în direcția inversă. Timpul scurt-circuitului se numește perioada de comutare.

Cifra prezentată mai jos arată modul în care curentul este înbobina scurtcircuitată variază în timpul intervalului scurt al scurtcircuitului. Curba b arată că modificările curente de la + I la -I liniar în perioada de comutare. Se numește o astfel de comutare Comutare ideală sau Comutare de linie dreaptă.

Dacă curentul prin bobina 1 nu a ajunsvaloarea sa completă în poziția din figura D, atunci, deoarece bobina 2 care transporta curentul complet, diferența dintre curenții prin elementele 2 și 1 trebuie să sară de la barul comutatorului la peria sub forma unei scântei. Astfel, cauza de scânteie la comutator este defectarea curentului în elementele cu scurtcircuit pentru a ajunge la valoarea completă în direcția inversă până la sfârșitul scurtcircuitului. Aceasta este cunoscută ca sub comutare sau comutație întârziată.

Curba curentului împotriva timpului într-un astfel de cazeste prezentată în figura E prin curba A. În curba B de comutare ideală, curentul bobinelor de comutație se modifică liniar de la + I la -I în timpul perioadei de comutație.

În practica actuală, curentul înscurtcircuitat bobina după perioada de comutație nu ajunge la valoarea sa completă. Acest lucru se datorează faptului că bobina cu scurtcircuit oferă auto-inductanță în plus față de rezistență. Rata de schimbare a curentului este atât de mare încât auto-inductanța bobinei creează un EMF înapoi, care se opune inversării.

Deoarece curentul în bobină trebuie să se schimbe de la + I la -I, modificarea totală este de 2I. Dacă t_c este timpul de scurtcircuit și L esteinductanța bobinei (= auto-inductanța bobinei scurtcircuitate + inductanțele reciproce ale bobinelor vecine), atunci valoarea medie a tensiunii auto-induse este

Aceasta se numește tensiunea reactanței.

Tensiunea mare care apare între comutatorsegmentele la care este conectată bobina provoacă aprinderea la periile mașinii. Spargerea comutatorului este mult dăunătoare și va deteriora atât suprafața comutatorului, cât și periile. Efectul său este cumulat, ceea ce poate duce la un scurtcircuit al mașinii cu un arc în jurul comutatorului de la perie la perie.