Что представляет собой процесс коммутации? Приведите выражения и графики тока в коммутируемой секции при прямолинейной, ускоренной и замедленной коммутациях

Под коммутацией понимают процесс переключения секции из одной параллельной ветви в другую. Процессы, которые протекают при этом в секции обмотки якоря (ОЯ) называются коммутационными. Началом коммутационного процесса ОЯ считается момент времени, если набегающий край щетки коснется соседней коллекторной пластины, окончание коммутации — разрыв контакта между сбегающим краем щетки и коллекторной пластиной.

С точки зрения эксплуатации важно, чтобы коммутация происходила без значительного искрения под щеткой, так как это портит поверхности коллектора и щеток, может привести к круговому огню по коллектору и замыканию секций ОЯ путем электрической дуги. Время, в течения которого секция переходит с одной параллельной ветви в другую называют периодом коммутации (Тк), то есть это время перемещения коллектора, который вращается со скоростью, на ширину щетки b_щ.

Ток коммутации при сумме ЭДС в коммутируемой секции равной нулю () записывается по выражению.

(1).

Полученное соотношение показывает, что при () ток в секции, которая коммутируется, является линейной функцией времени перехода секции с одной параллельной ветви в другую. Такая коммутация называется прямолинейной.

Используя уравнения (1) можно построить зависимость для прямолинейной коммутации (рис. 1).

Таким образом, при прямолинейной коммутации.

tga ₁ = tga ₂

что приводит равенству плотности тока под сбегающим и набегающим краями щетки.

(2).

В этом случае процесс коммутации секции протекает без искрения на коллекторе.

В общем случае, то есть при, на основной ток коммутации налагается дополнительный ток ,.

В случае, если результирующая ЭДС, то есть носит реактивный характер, то она будет предопределять в секции ток, который препятствует изменению тока в начальный период коммутации.

Кроме того, в момент времени дополнительный ток коммутации >0 и кривая изменения тока носит замедленный характер (рис. 2).

Так как (рис. 2), плотность тока под сбегающим краем щетки большее, чем под набегающим, то есть разрыв цепи коммутируемой секции происходит при большой плотности тока, что приводит к искрению под сбегающим краем щетки. .

Рис. 2.

При условии, что коммутация криволинейная и носит ускоренный характер. Наибольшее значение дополнительного тока в момент времени менее нуля. Кривая изменения тока представлена на рис. 3.

При этом, то есть плотность тока под сбегающим краем щетки значительно меньше, чем под набегающим, то есть. Разрыв цепи коммутируемой секции не приводит к искрению на коллекторе.